Die Lunge

Evolutionstechnisch betrachtet funktioniert die Lunge prinzipiell wie eine in sich gestülpte Pflanze, bei der das Magnesium durch Eisen ersetzt wurde, um den Gasaustausch von Aufnahme des CO2 (Kohlendioxid) und als Abfallprodukt O2 (Sauerstoff) abzugeben umzudrehen in eine Aufnahme von O2 und CO2 als Abfallprodukt auszuscheiden. Der Ort des Gasaustausches, die so genannte äußere Atmung, findet bei uns Menschen in den Alveolen der Lunge statt.

Der Kreislauf zwischen Pflanzen und Menschen ist eine Symbiose, von der vor allem der Mensch Nutzen zieht. Ohne Pflanzen würde der Mensch seine Lebensbasis verlieren. Der Sauerstoffgehalt der Luft liegt bei ca. 21% und die Ausatemluft beinhaltet noch etwa 16% O2, wodurch die Mund-zu-Mund-Beatmung noch funktioniert. Die Ausatemluft reichert das CO2 in der Luft von etwa 0,038% auf max. 4% an, toxisch wird die CO2 Konzentration erst ab ca. 7-8% Luftanteil, ab etwa 12% Anteil wirkt es lethal.

Durch die Nutzung von O2 kann die aerob funktionierende Zelle etwa 18x soviel Energie erzeugen, als eine anaerob auf Glukosebasis funktionierende Zelle. Diese "innere Atmung" schließt den Kreislauf, denn bei dieser wird O2 in CO2 gewandelt und die dabei anfallende Energie weiter genutzt. Der Energieträger ist das so genannte ATP (Adeno-Tri-Phosphat), welches ständig zwischen dem Zustand des nicht energiegeladenen ADP (Adeno-Di-Phosphat) und ATP vom Körper hin und her recycelt wird. Damit dieser Prozess funktioniert, sind Enzyme erforderlich, von den wir mehrere 10.000 (unklar, geschätzt etwa 40.000) in unserem Organismus haben.

Die Lunge liegt im Brustkorb (Thorax) und wird unterteilt in den zweilappigen linken Lungenflügel, und den dreilappigen rechten Lungenflügel. Die Atmung erfolgt vor allem (zu ca. 80%) mittels der Muskelkraft des unterhalb der Lungenflügel gelegenen Zwerchfells (Diaphragma), welches vom Nervus phrenicus innerviert wird. Die verbleibenden ca. 20% werden durch mehrere andere Muskeln erbracht. Das Zwerchfell wird vom Atemzentrum somatisch-vegetativ überlagert angesteuert, dh teils unwillkürlich, teils willkürlich, um die Sauerstoffversorgung des Organismus auch in unbewußtem Zustand sicherzustellen. Der Atemweg umfasst den Mund- und Rachenraum (Pharynx) und die Nase, die Luftröhre (Trachea) mit dem Kehlkopf (Larynx) und die Bronchienwege hin bis zu den jeweils links wie rechts 10 Lungensegmenten mit den Alveolen. Während bei der Einatmung Muskelkraft aufgewendet werden muss, erfolgt die Ausatmung quasi von alleine.

Erwähnenswert ist noch der Kehldeckel (Epiglottis), da bei diesem die "Umschaltung" zwischen Nahrungsaufnahme und weiter in die Speiseröhre (Ösophagus) und Luft mit dem Weg in die Luftröhre erfolgt. Fällt der Kehldeckel ab (z.B. durch Handkantenschlag auf den Kehldeckel), verschließt dieser den Luftweg mit der Folge des Erstickens. In diesem Falle muss sofort ein Luftröhrenschnitt- bzw. stich (Trachiotomie) erfolgen, dieser wird in der Einbuchtung unterhalb des Schildknorpels (Adamapfel) gemacht.

Die Luftröhre ist beim Erwachsenen etwa 12cm lang, hat einen Durchmesser von ca. 2,5cm und wird durch Knorpelspangen offen gehalten. Etwa auf der Höhe der Brustwirbel 4 bis 5 (Th4-Th5) teilt sich diese in die beiden Hauptbronchialäste und verzweigt sich bis in die nur ca 1mm kleinen Bronchioliwege. Die Bronchien sind in Ruhe eng gestellt, dh während des Schlafes, wodurch sich begründet, dass Asthma Anfälle vorwiegend während der Nachtzeit (Spitze ca 3 Uhr früh) passieren. Der Asthma Anfall selbst ist eine Verkrampfung der Bronchien, welche mit Schleimproduktion reagieren und die vom Krampf her enggestellten Wege noch weiter zumachen. Vor allem die kleineren Bronchioli können dann verstopft werden und so kommt es zu den erstickungsähnlichen Anfällen. Darin begründet sich auch, warum Asthmatikern kein Sauerstoff gegeben werden darf, da dies zu einer Engerstellung der Bronchien führt.

Bei der COPD (eine Lungenerkrankung, meist verursacht durch Nikotinabsus) kommt es zu einem Abfall der ca. 150-200m² großen Lungenfläche (ca. 300 Mio Alveolen mit direkt daneben liegenden Kapillaren) auf bis zu 10%. Daraus resultiert eine sehr schnell eintretende Atemnot, so dass schon alleine Treppensteigen um 1 Stockwerk mühsam wird.

Damit die Alveolen nicht in sich zusammenfallen und aneinanderhaften ähnlich wie dies bei einem Stapel Papier der Fall ist, nutzt der Körper ein lecithinhaltiges Phospholipid (definiert als "surfactant Faktor"). Kommt ein gängiges Spülmittel in die Lunge, zerstört es diesen surfactant Faktor und es besteht in kürzester Zeit Erstickungsgefahr. Wird etwas vom Spülmittel getrunken, so passiert hingegen nichts gravierendes.

Die Lunge ist vom Lungenfell (Pleura viscerale) umgeben, die Rippen vom Rippenfell (Pleura parientale). Dazwischen liegt der so genannte Pleuraspalt, welcher mit ein serösen Flüssigkeit gefüllt ist, damit nicht bei jedem Atemzug Lungenfell und Rippenfell aneinander reiben. Dieser Pleuraspalt ist luftdicht und weist einen Unterdruck auf, damit sich die Lunge nicht von der Brustwand abheben kann. Wird z.B. aufgrund eines Unfalls oder eines Stiches der Unterdruck im Pleuraspalt aufgehoben, kommt es zu einem Lungenflügelkollaps auf der betroffenen Seite. Dadurch werden andere wichtige Organe aus ihrer Position verschoben, wie z.B. das Herz mit den zu- und abführenden Gefäßen, wodurch eine lebensgefährliche Situation entsteht. Aber auch kann es zu Entzündungen des Lungenfells und/oder des Rippenfells kommen, wodurch starke Schmerzen bei der Atmung entstehen und eine nur mehr sehr geringe Atemtiefe erreicht wird und entsprechende Folgen zu beachten sind (v.a. Abfall der Sauerstoffsättigung der Erythrozyten und Anstieg des Bicarbonatspiegels des Säuren-Basen-Haushalt mit basischem pH Wert des Blutes als Folge).

Die typische Atemfrequenz beträgt:

ca. 12x (Mann) bis 16x (Frau) pro Minute beim Erwachsenen

ca. 20x pro Minute beim Kind

ca. 40x pro Minute beim Säugling

Das typische Lungenvolumen eines weiblichen Erwachsenen sollte ca. 4,5 Liter betragen, beim Mann etwa 6,5 Liter. Dies inkludiert das so genannte Totraumvolumen von ca. 120-150ml, dh jenen Anteil am Atemvolumen, das beim Ein- Ausatemvorgang nicht ausgetauscht wird. Bei einer normalen Atmung werden nur ca. 0,5 Liter Luft ausgetauscht! Atmet man ganz tief aus, können ca. 1-5 Liter an Luft herausgepresst werden (expiratorisches Reservevolumen), atmet man ganz tief ein, so können etwa 2-2,5 Liter Luft eingeatmet werden (respiratorisches Reservevolumen). Stirbt man, entweicht das so genannte Residualvolumen (ca. 1-1,5 Liter) über einen Zeitraum von etwa 2 Tagen.

Hat man Fieber, so kann die Regel angewendet werden, dass pro 1°C Fieber (Körperkerntemperatur) sich die Atmung um etwa 5 Atemzüge beschleunigt.

Pathologische Atmungsarten sind:

Cheyne-Stokes-Atmung: tritt ein im Falle von O2-Mangel, es wechseln sich "Atemseufzer" mit längeren Atempausen ab.

Biot-Atmung: starke Störung im Atemzentrum (z.B. Ödeme, Tumor, Schädel-Hirn-Trauma), die Atmung setzt zeitweise komplett aus

Kussmaul-Atmung: tritt ein bei Übersäuerung des Blutes (z.B. Coma diabeticum), die Atemfrequenz ist leicht erhöht bei gleichzeitg hoher Atemtiefe