Anatomie und Physiologie der Atemwege

Das Atmungssystem

Das Atmungssystem ist für die Versorgung der Körperzellen mit Sauerstoff und den Abtransport von Kohlendioxid verantwortlich. Die Sauerstoffanreicherung des Blutes ist ein Prozess, bei dem der Gasaustausch zwischen den Blutgefäßen und den Lungenbläschen (Alveolen) stattfindet. Die Atemwege verhindern das Eindringen unerwünschter Elemente und die Entwicklung von Infektionen.

Anatomie der Atemwege

Das Atmungssystem besteht aus verschiedenen Organen, die unterteilt werden in:

• Obere Atemwege: Außerhalb der Brusthöhle gelegen; dazu gehören Nase, Nasennebenhöhlen, Rachen und Kehlkopf.
• Untere Atemwege: Innerhalb der Brusthöhle gelegen; dazu gehören Luftröhre, Bronchien, Bronchiolen, Alveolen (Lungenbläschen), Lunge und Pleura (Brustfell).

Obere Atemwege

1. Nase und Nasenhöhle: Die Luft tritt durch die rechten und linken Nasenlöcher ein, die durch die Nasenscheidewand (eine Trennwand aus Knorpel und Knochen) getrennt sind. In der Nasenhöhle befinden sich drei knöcherne Nasenmuscheln, die die Oberfläche vergrößern. Funktionen der Nase:
   • Die Schleimhaut der Nase enthält Nervenenden, die für den Geruchssinn zuständig sind.
   • Die Oberfläche dieser Hohlräume ist von einer feuchten, gut durchbluteten Schleimhaut bedeckt, welche die eingeatmete Luft erwärmt und anfeuchtet.
   • Vier Paar Nasennebenhöhlen, ausgekleidet mit schleimproduzierendem Epithel, münden durch Öffnungen bei den Nasenmuscheln in die Nasenhöhle. Eine Entzündung dieser Schleimhäute (Sinusitis) kann zu Druckgefühl und lokalen Schmerzen führen.
2. Choanen: Dies sind die hinteren Öffnungen der Nasenhöhle, die sie mit dem Rachen (Pharynx) verbinden und so die Kommunikation ermöglichen.
3. Rachen (Pharynx): Der gemeinsame Weg für Atemluft und Nahrung. Er wird in drei Teile unterteilt: Nasopharynx (Nasenrachen, hinter den Choanen), Oropharynx (Mundrachen, hinter der Mundhöhle) und Laryngopharynx (Schlundrachen, unterer Abschnitt, der mit dem Kehlkopf verbunden ist).
4. Kehlkopf (Larynx): Das Organ der Stimmbildung. Er besteht aus mehreren Knorpeln, darunter Kehldeckel (Epiglottis), Ringknorpel, Schildknorpel und Stellknorpel (Ary-Knorpel).

Untere Atemwege

5. Luftröhre (Trachea): Eine Röhre, die sich vom Kehlkopf nach unten bis zur Aufteilung in die beiden Hauptbronchien erstreckt.
6. Bronchien, Bronchiolen und Alveolen: Die Luftröhre teilt sich in zwei Hauptbronchien, die jeweils durch den Lungenhilus in eine Lunge eintreten. Innerhalb der Lunge verzweigen sich die Bronchien wie die Äste eines Baumes in immer kleinere Röhren, die Bronchiolen genannt werden. Diese enden in den Alveolarsäckchen, die aus vielen Lungenbläschen (Alveolen) bestehen.
7. Lunge (Pulmo): Die Lungen befinden sich im Brustkorb und umschließen Strukturen wie das Herz, Teile der Luftröhre, Speiseröhre, Aorta und Hohlvenen (Vena cava). Sie sind über das Brustfell (Pleura) mit der Brustwand verbunden. Die linke Lunge ist in zwei Lappen, die rechte Lunge in drei Lappen unterteilt.
8. Brustfell (Pleura): Eine doppelschichtige Membran. Das Lungenfell (Pleura visceralis) umgibt die Lunge, das Rippenfell (Pleura parietalis) kleidet die Brustwand von innen aus. Dazwischen befindet sich der Pleuraspalt mit einer geringen Flüssigkeitsmenge. Das Brustfell ermöglicht die Ausdehnung der Lunge bei den Atembewegungen (Inspiration). Gelangt Luft in den Pleuraspalt (Pneumothorax), kann die Lunge kollabieren.

Physiologie der Atmung

Die Atmung ist ein weitgehend autonomer Prozess, der vom Atemzentrum im Gehirn gesteuert wird. Die Regulation erfolgt unter anderem durch die Konzentrationen von O₂, CO₂ und H⁺-Ionen im Blutplasma.

Atemmechanik

Besteht aus zwei Phasen:

1. Inspiration (Einatmung): Der Prozess, bei dem Umgebungsluft in die Atemwege und bis zu den Alveolen gelangt. Dies geschieht aktiv durch die Kontraktion der Atemmuskulatur, insbesondere des Zwerchfells (Diaphragma) und der äußeren Zwischenrippenmuskeln.
2. Expiration (Ausatmung): Die Verkleinerung des Lungenvolumens erfolgt meist passiv durch die Entspannung der bei der Inspiration kontrahierten Atemmuskulatur. Dabei wird die Luft, deren Gaszusammensetzung sich in den Alveolen verändert hat, nach außen abgegeben.

Gasaustausch

Der Gasaustausch findet in den Alveolen über die alveolo-kapilläre Membran statt. Es handelt sich um einen passiven Diffusionsprozess, der durch die Partialdruckdifferenzen der Atemgase (Sauerstoff und Kohlendioxid) zwischen Alveolarluft und Kapillarblut angetrieben wird.

Gastransport im Blut

Nach dem Gasaustausch werden die Atemgase im Blut transportiert. Sauerstoff wird zum größten Teil an das Hämoglobin in den roten Blutkörperchen gebunden, ein kleiner Teil löst sich physikalisch im Blutplasma. Kohlendioxid wird ebenfalls teilweise an Hämoglobin gebunden, zum Großteil aber als Bikarbonat-Ion im Plasma transportiert oder physikalisch gelöst.