Das menschliche Atmungssystem: Aufbau und Funktion
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Atemwege: Aufbau und Funktion
Bestandteile der Atemwege
- Nase und Nasenrachenraum
- Kehlkopf
- Luftröhre
- Bronchien
Der Kehlkopf (Larynx)
Der Kehlkopf verbindet anatomisch den Rachen mit der Luftröhre.
Funktionen des Kehlkopfs
- Phonation: Stimmbildung
- Schlucken und Atmen: Steuerung des Luft- und Speisewegs
- Schutzfunktion: Verhindert das Eindringen von Fremdstoffen in die unteren Atemwege.
Er besitzt eine knorpelige Struktur mit geschichtetem Plattenepithel und Falten. Innen ist er mit pseudogeschichtetem Zylinderepithel mit Flimmerhärchen ausgekleidet, das sich vom Kehlkopf über die Luftröhre bis in die Bronchien erstreckt.
Die Luftröhre (Trachea)
Die Luftröhre erstreckt sich vom Kehlkopf bis zur Carina (Bifurkation).
Struktur der Luftröhre
- Knorpelringe: 16-20 halbmondförmige, knorpelige Spangen, die durch Bindegewebe und glatte Muskelzellen verbunden sind.
- Epithel: Pseudogeschichtetes Zylinderepithel mit Flimmerhärchen und Schleimzellen.
- Zelltypen:
- Flimmerepithelzellen
- Becherzellen (Produktion von Schleim)
- Bürstenzellen (Chemorezeptorfunktion)
- Neuroendokrine Zellen (produzieren Serotonin und Polypeptidhormone)
- Lamina Propria: Lockeres Bindegewebe mit elastischen Fasern und tubuloalveolären Drüsen.
Unterschiede zwischen Luftröhre und intrapulmonalen Bronchien
| Merkmal | Luftröhre (Trachea) | Intrapulmonale Bronchien |
|---|---|---|
| Knorpel | C-förmige Knorpelspangen (anterior) | Unregelmäßige Knorpelplatten |
| Muskulatur | Glatte Muskulatur in der hinteren Region | Umgibt den gesamten Umfang von Schleimhaut und Knorpel |
| Falten | Keine Längsfalten | Längsfalten vorhanden |
Die Bronchiolen
Die Bronchiolen sind die feinsten Verzweigungen der Bronchien und bilden zahlreiche Generationen.
Struktur und Funktion der Bronchiolen
- Epithel: Flimmerepithelzellen und Clara-Zellen (ohne Zilien).
- Clara-Zellen: Produzieren Surfactant, das die Oberflächenspannung in der Lunge verringert und so einen Kollaps der Alveolen verhindert.
Einteilung der Bronchiolen
Sie werden in drei Typen unterteilt:
- Präterminale Bronchiolen
- Terminale Bronchiolen
- Respiratorische Bronchiolen
Die respiratorischen Bronchiolen verzweigen sich weiter in Alveolargänge und Alveolarsäcke, die die eigentlichen Gasaustauschbereiche darstellen.
Die Alveolen
Die Alveolen (ca. 3 x 108 bis 3 x 109) sind die funktionelle Einheit des Atmungssystems, in der der Gasaustausch stattfindet.
Zelltypen der Alveolarwand
- Typ-I-Pneumozyten: Flache Zellen, die den Großteil der Alveolaroberfläche bedecken und den Gasaustausch ermöglichen.
- Typ-II-Pneumozyten: Kubische, sekretorische Zellen, die Surfactant produzieren und als Vorläuferzellen für Typ-I- und Typ-II-Pneumozyten dienen.
Die Diffusionsbarriere (Blut-Luft-Schranke)
Die Alveolen sind von einem dichten Netzwerk von Kapillaren umgeben. Der Gasaustausch erfolgt über die Blut-Luft-Schranke, die aus folgenden Schichten besteht:
- Flüssigkeitsschicht mit Surfactant
- Alveolarepithel (Typ-I-Pneumozyten)
- Basallamina des Alveolarepithels
- Interstitieller Raum
- Basallamina des Kapillarendothels
- Kapillarendothel
Alle Atemwegsstrukturen werden vom autonomen Nervensystem innerviert.