Atmungssystem: Physiologie, Funktionen und Atemwegserkrankungen

Die Atmung: Grundlagen und Prozesse

Die Atmung ist ein lebenswichtiger Prozess, bei dem Sauerstoff aus der Luft in die Zellen gelangt, um dort in chemischen Reaktionen Energie zu erzeugen. Dabei entsteht Kohlendioxid, das über die Atemwege wieder abgegeben wird. Die Atmung umfasst zwei Phasen:

• Äußere Atmung: Sauerstoff gelangt aus der Umgebungsluft in das Blut, während Kohlendioxid aus dem Blut in die Lungenluft abgegeben wird.
• Innere Atmung: Sauerstoff wird über das Blut zu den Körperzellen transportiert und dort zur Energiegewinnung genutzt. Das dabei entstehende Kohlendioxid wird zurück in die Lungen transportiert und ausgeatmet.

Physiologie der Atmung

Lüftung (Ventilation)

Die Ventilation ist ein zyklischer Prozess, der aus Einatmung (Inspiration) und Ausatmung (Exspiration) besteht. Während die Inspiration durch die Kontraktion der Atemmuskulatur (vor allem des Zwerchfells) aktiv erfolgt, ist die Ausatmung bei ruhiger Atmung ein passiver Vorgang, der auf der Elastizität der Lunge beruht.

Bei forcierter Atmung (z. B. bei körperlicher Anstrengung) kommen zusätzliche Muskeln wie die Interkostalmuskeln und Hilfsmuskulatur zum Einsatz, um das Lungenvolumen stärker zu vergrößern oder zu verkleinern.

Gasaustausch

Der Gasaustausch erfolgt durch Diffusion. Gase bewegen sich passiv von Orten höherer Konzentration zu Orten niedrigerer Konzentration. So diffundiert Sauerstoff aus den Alveolen ins Blut und Kohlendioxid aus dem Blut in die Alveolen.

Zellatmung und Gastransport

Sauerstoff bindet im Blut an Hämoglobin. Aufgrund der hohen Affinität nimmt Hämoglobin in der Lunge Sauerstoff auf und gibt ihn im Gewebe, wo die Konzentration niedriger ist, wieder ab. Kohlendioxid wird auf umgekehrtem Weg zur Lunge transportiert.

Atemregulation

Die Atemfrequenz und -tiefe werden unbewusst durch Nervenzentren im Hirnstamm gesteuert. Eine willkürliche Beeinflussung ist möglich (z. B. beim Sprechen oder Singen), jedoch nur in engen physiologischen Grenzen.

Häufige Atemwegserkrankungen

• Akute Rhinitis: Entzündung der Nasenschleimhaut, meist durch Infektionen oder Allergien verursacht.
• Sinusitis: Entzündung der Nebenhöhlen durch Belüftungsstörungen und Infektionen.
• Erkältung: Akute Entzündung der oberen Atemwege durch Viren.
• Grippe (Influenza): Schwere virale Infektion mit hohem Fieber und Muskelschmerzen.
• Akute Bronchitis: Entzündung der Bronchien, oft durch Reizstoffe oder Infektionen.
• Asthma bronchiale: Chronische Obstruktion der unteren Atemwege durch Überreaktivität.
• Lungenentzündung (Pneumonie): Entzündung des Lungengewebes, meist durch Infektionen.
• Tuberkulose: Infektionskrankheit durch Mycobacterium tuberculosis.
• Lungenemphysem: Irreversible Zerstörung der Alveolarwände, oft durch Rauchen.
• COPD: Chronisch obstruktive Lungenerkrankung, gekennzeichnet durch eine fortschreitende Verengung der Atemwege.