Aufbau und Funktion der Atemwege

Bei allen Stoffwechselvorgängen im Körper wird Sauerstoff (O₂) verbraucht und Kohlendioxid (CO₂) freigesetzt. Die Lunge sorgt dafür, dass der notwendige Sauerstoff im Lungengewebe von der Atemluft ins Blut übergeht und das überschüssige Kohlendioxid an die Ausatemluft abgegeben wird.

Die Lunge füllt den Brustkorb nahezu vollständig aus. Rechte und linke Lunge umschließen das Mediastinum – also den Raum, der Herz, große Gefäße, Lymphknoten, Speiseröhre, Luftröhre und Nervenstränge beinhaltet. Das Zwerchfell, eine muskulär-bindegewebige Kuppel, die den Bauchraum überwölbt und vom Brustraum abtrennt, sorgt zusammen mit der Zwischenrippenmuskulatur für die Atembewegungen. Die Luft strömt durch den Nasen- und Rachenraum zum Kehlkopf, gelangt dann in die Luftröhre (Trachea), die durch 16–20 hufeisenförmige Knorpelspangen versteift wird. Die Luftröhre spaltet sich hinter dem Brustbein an der Gabelungsstelle (Bifurkation) in den linken und rechten Hauptbronchus, die sich nach wenigen Zentimetern in die jeweiligen Lappenbronchien verzweigen.

Wie Äste an einem Baum teilen sich die Bronchien immer weiter auf und werden dabei immer dünner. Hatte der „Stamm“ – die Luftröhre – noch einen Durchmesser von 20 mm, weisen die „kleinen Äste“, die Bronchiolen, nur noch einen Durchmesser von 0,4 mm auf. Sie teilen sich noch einige Male, bis sie in den Lungenbläschen (Alveolen) enden. Ein dichtes Netz aus elastischen Fasern und feinsten Blutgefäßen umspannt die Lungenbläschen. Auf dem Weg durch die Atemwege, vorbei an Nase, Luftröhre und dem „Bronchialbaum“, wird die Luft angewärmt und befeuchtet.

Lungengefäße

Die Lungenschlagader (Arteria pulmonalis) entspringt dem rechten Herzen und bringt sauerstoffarmes Blut in die Lungen. Sie teilt sich nach ihrem Abgang aus der rechten Hauptkammer des Herzens in immer feinere Gefäße auf. Die kleinsten Blutgefäße (Lungenkapillaren) sind nur durch eine dünne Membran von den Lungenbläschen getrennt, sodass Sauerstoff und Kohlendioxid leicht zwischen Lungenbläschen und den Lungenkapillaren ausgetauscht werden können. Das mit Sauerstoff angereicherte Blut fließt über die rechte und linke Lungenvene (Vena pulmonalis) in den linken Herzvorhof und in die Hauptkammer des Herzens zurück. Von dort wird das Blut in den Körperkreislauf gepumpt.

Atemmechanik

Die Lunge ist von einer hauchdünnen Hülle, dem Lungenfell (Pleura viszeralis) überzogen. Die Innenseiten des Brustkorbs, das Zwerchfell und der mittlere Brustraum sind vom Rippenfell (Pleura parietalis) bedeckt. Beide „Felle“, dünne Blätter vergleichbar einer Plastikfolie, werden als Pleurablätter und zusammen als Brustfell (Pleura) bezeichnet. Sie sind nur durch einen dünnen Spalt voneinander getrennt. Die im Spalt vorhandene Flüssigkeit sorgt dafür, dass die Pleurablätter problemlos gegeneinander gleiten. In diesem Pleuraspalt (Brustfellhöhle) herrscht ein leichter Unterdruck (intrapleuraler Druck), sodass die Lunge passiv den Bewegungen des Brustkorbs folgen muss.

Bei der Einatmung zieht sich der Zwerchfellmuskel zusammen und senkt sich ab. Gleichzeitig heben die Zwischenrippenmuskeln die Rippen an. Dadurch vergrößert sich das Volumen des Brustkorbs und die Lunge wird passiv ausgedehnt. Durch den entstandenen Unterdruck strömt die Einatemluft durch die Luftröhre (Trachea) in das Lungengewebe. Die elastischen Fasern der Lunge werden dabei wie ein Gummiband gedehnt. Entspannt sich nun das Zwerchfell wieder und hebt sich damit an, wird die Lunge zusammengepresst und die elastischen Fasern ziehen sich wieder zusammen. Dies ist der Ausatemvorgang und so wird die kohlendioxidreiche Ausatemluft an die Umgebung abgegeben.

Ein Erwachsener atmet etwa 12–16 Mal pro Minute und hat in Ruhe ein Atemzugvolumen von ~ 0,5 l (die in Ruhe ein- und ausgeatmete Luft). Das macht ein Atemminutenvolumen von 6–10 l pro Minute. Bei körperlicher Arbeit kann das Atemminutenvolumen um ein Mehrfaches bis auf 20 l pro Minute erhöht sein.