Lunge

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Anatomie der Lunge

Pleura

Die Pleura ist eine doppellagige seröse Membran, die jede Lunge umgibt. Das an der Wand der Brusthöhle befestigte parietale Rippenfell bildet die äußere Schicht der Membran. Das viszerale Rippenfell bildet die innere Schicht der Membran, die die Außenfläche der Lungen bedeckt.

Zwischen dem parietalen und viszeralen Rippenfell befindet sich die Pleurahöhle, die einen Hohlraum bildet, in den sich die Lungen beim Einatmen ausdehnen können. Die seröse Flüssigkeit, die von den Pleuramembranen abgesondert wird, schmiert das Innere der Pleurahöhle, um eine Reizung der Lungen während der Atmung zu verhindern.

Außere Anatomie

Die Lungen, die den größten Teil des Raumes in der Brusthöhle einnehmen, erstrecken sich seitlich vom Herzen zu den Rippen auf beiden Seiten des Brustkorbs und setzen sich nach hinten zur Wirbelsäule fort. Jede weiche, schwammige Lunge ist ungefähr kegelförmig, wobei das obere Ende der Lunge die Spitze des Kegels und das untere Ende die Basis bildet. Das obere Ende der Lunge verjüngt sich zu einer abgerundeten Spitze, dem Apex. Das untere Ende der Lunge, die sogenannte Basis, ruht auf dem kuppelförmigen Zwerchfell. Die Basis der Lunge ist konkav und folgt der Kontur des Zwerchfells.

Die linke Lunge ist etwas kleiner als die rechte Lunge, da sich 2/3 des Herzens auf der linken Seite des Körpers befinden. Die linke Lunge enthält die Herzkerbe, eine Einbuchtung in der Lunge, die die Herzspitze umgibt.

Jede Lunge besteht aus mehreren verschiedenen Lappen. Die rechte Lunge (die größere der beiden) hat 3 Lappen – den oberen, den mittleren und den unteren Lappen. Die horizontale Fissur trennt den oberen vom mittleren Lappen, während die rechte schräge Fissur den mittleren vom unteren Lappen trennt. Die kleinere linke Lunge hat nur zwei Lappen – einen oberen und einen unteren -, die durch die linke schräge Fissur getrennt sind.

Bronchi

Die Luft tritt durch die Nase oder den Mund in den Körper ein und passiert den Rachen, den Kehlkopf und die Luftröhre. Kurz bevor sie die Lunge erreicht, teilt sich die Luftröhre in die linken und rechten Bronchien – große, hohle Röhren, die aus hyalinem Knorpel bestehen und mit pseudostratifiziertem Flimmerepithel ausgekleidet sind. Der hyaline Knorpel der Bronchien bildet unvollständige Ringe, die wie der Buchstabe „C“ geformt sind, wobei der offene Teil des Rings zum hinteren Ende der Bronchien zeigt. Der starre hyaline Knorpel verhindert, dass die Bronchien kollabieren und den Luftstrom zur Lunge blockieren. Pseudostratifiziertes Epithel säumt die Innenseite des hyalinen Rings und verbindet die unfertigen Enden des Rings zu einer hohlen Röhre, die wie der Buchstabe „D“ geformt ist, wobei der flache Teil der Röhre in Richtung des hinteren Endes zeigt. Jede Lunge wird von einem einzigen großen Primärbronchus mit Luft versorgt.

Wenn die Primärbronchien in die Lunge eintreten, verzweigen sie sich in kleinere Sekundärbronchien, die die Luft zu den einzelnen Lungenflügeln transportieren. So verzweigt sich der rechte Bronchus in 3 sekundäre Bronchien, während sich die linke Lunge in 2 sekundäre Bronchien verzweigt. Die sekundären Bronchien verzweigen sich innerhalb jedes Lappens in viele kleinere tertiäre Bronchien. Die sekundären und tertiären Bronchien verbessern die Effizienz der Lunge, indem sie die Luft gleichmäßig in jedem Lungenlappen verteilen.

Das pseudostratifizierte Epithel, das die Bronchien auskleidet, enthält viele Flimmerhärchen und Becherzellen. Zilien sind kleine haarähnliche Zellfortsätze, die von der Oberfläche der Zellen ausgehen. Becherzellen sind spezialisierte Epithelzellen, die Schleim absondern, um die Auskleidung der Bronchien auszukleiden. Die Flimmerhärchen bewegen sich zusammen, um den von den Becherzellen abgesonderten Schleim aus der Lunge zu befördern. Staubpartikel und sogar Krankheitserreger wie Viren, Bakterien und Schimmelpilze in der Luft, die in die Lunge gelangen, bleiben am Schleim haften und werden aus den Atemwegen befördert. Auf diese Weise hilft der Schleim, die Lunge sauber und frei von Krankheiten zu halten.

Bronchiolen

Viele kleine Bronchiolen zweigen von den tertiären Bronchien ab. Bronchiolen unterscheiden sich von den Bronchien sowohl durch ihre Größe (sie sind kleiner) als auch durch die Zusammensetzung ihrer Wände. Während die Bronchien hyaline Knorpelringe in ihren Wänden haben, bestehen die Bronchiolen aus Elastinfasern und glattem Muskelgewebe. Das Gewebe der Bronchiolenwände erlaubt es, den Durchmesser der Bronchiolen in erheblichem Maße zu verändern. Wenn der Körper ein größeres Volumen an Luft benötigt, das in die Lunge gelangt, wie z. B. bei körperlicher Anstrengung, erweitern sich die Bronchiolen, um einen größeren Luftstrom zu ermöglichen. Als Reaktion auf Staub oder andere Umweltschadstoffe können sich die Bronchiolen verengen, um eine Verschmutzung der Lunge zu verhindern.

Die Bronchiolen verzweigen sich außerdem in viele winzige Endbronchiolen. Die terminalen Bronchiolen sind die kleinsten Luftröhren der Lunge und enden an den Lungenbläschen. Wie die Bronchiolen sind auch die terminalen Bronchiolen elastisch und können sich erweitern oder zusammenziehen, um den Luftstrom in die Alveolen zu steuern.

Alveolen

Alveolen sind die Funktionseinheiten der Lunge, die den Gasaustausch zwischen der Luft in der Lunge und dem Blut in den Kapillaren der Lunge ermöglichen. Alveolen befinden sich in kleinen Ansammlungen, den so genannten Alveolarsäcken, am Ende der terminalen Bronchiolen. Jede Alveole ist ein hohler, becherförmiger Hohlraum, der von vielen winzigen Kapillaren umgeben ist.

Die Wände der Alveole sind mit einfachen Plattenepithelzellen ausgekleidet, die als Alveolarzellen bezeichnet werden. Eine dünne Bindegewebsschicht liegt unter den Alveolarzellen und stützt diese. Kapillaren umgeben das Bindegewebe am äußeren Rand der Alveole. Die Atmungsmembran bildet sich dort, wo die Wände einer Kapillare die Wände einer Alveole berühren. An der Atmungsmembran findet der freie Gasaustausch zwischen Luft und Blut durch die extrem dünnen Wände der Alveole und der Kapillare statt.

Im Inneren der Alveolen befinden sich auch Septalzellen und Makrophagen. Septalzellen produzieren Alveolarflüssigkeit, die die innere Oberfläche der Alveolen auskleidet. Die Alveolarflüssigkeit ist für die Lungenfunktion äußerst wichtig, da sie als Surfactant die Alveolen befeuchtet, zur Aufrechterhaltung der Elastizität der Lunge beiträgt und verhindert, dass die dünnen Alveolarwände kollabieren. Makrophagen in den Alveolen halten die Lunge sauber und frei von Infektionen, indem sie Krankheitserreger und andere Fremdkörper, die mit der eingeatmeten Luft in die Alveolen gelangen, einfangen und phagozytieren.

Physiologie der Lunge

Lungenbelüftung

Unsere Lungen erhalten Luft aus der äußeren Umgebung durch den Prozess der Unterdruckatmung. Die Unterdruckatmung erfordert einen Druckunterschied zwischen der Luft in den Alveolen und der atmosphärischen Luft. Muskeln, die die Lungen umgeben, wie das Zwerchfell, die Zwischenrippenmuskeln und die Bauchmuskeln, dehnen sich aus und ziehen sich zusammen, um das Volumen der Brusthöhle zu verändern. Die Muskeln dehnen die Brusthöhle aus und verringern den Druck in den Alveolen, um Luft aus der Atmosphäre in die Lunge zu saugen. Dieser Vorgang des Ansaugens von Luft in die Lunge wird als Einatmung oder Inspiration bezeichnet. Die Muskeln können auch die Brusthöhle zusammenziehen, um den Druck in den Alveolen zu erhöhen und die Luft aus der Lunge zu drücken. Dieser Vorgang, bei dem die Luft aus der Lunge gedrückt wird, wird als Ausatmung oder Exspiration bezeichnet.

An der normalen Atmung sind mehrere verschiedene Mechanismen beteiligt.

• Die flache Atmung wird durch die Kontraktion des Zwerchfells und der äußeren Zwischenrippenmuskeln bei der Einatmung erreicht. Beim Ausatmen entspannen sich die Muskeln und die Elastizität der Lunge kehrt zu ihrem Ruhevolumen zurück, wodurch die Luft aus der Lunge ausgestoßen wird.
• Unser Körper vollzieht die tiefe Atmung durch eine ausgeprägte Unterwärtsbewegung des Zwerchfells in Richtung Bauch. Die äußeren Zwischenrippenmuskeln sowie die Sternocleidomastoideus- und Scalene-Muskeln im Nacken dehnen den Raum zwischen den Rippen aus und vergrößern so das Volumen des Brustkorbs. Bei der tiefen Ausatmung ziehen sich die inneren Interkostalmuskeln und die Bauchmuskeln zusammen, um das Volumen der Brusthöhle zu verkleinern und die Luft aus der Lunge zu drücken.
• Eupnoe ist die ruhige Atmung, die auftritt, wenn der Körper in Ruhe ist. Während der Eupnoe ist der Körper hauptsächlich auf eine flache Atmung mit gelegentlichen tiefen Atemzügen angewiesen, da der Körper einen etwas höheren Gasaustausch benötigt.

Lungenvolumen

Das Gesamtluftvolumen der Lunge beträgt etwa 4 bis 6 Liter und variiert je nach Größe, Alter, Geschlecht und Atemwegsgesundheit einer Person. Das Lungenvolumen wird klinisch mit einem Gerät, dem Spirometer, gemessen. Bei normaler flacher Atmung wird mit jedem Atemzug nur ein kleiner Teil des Gesamtvolumens der Lunge in den Körper hinein und aus ihm heraus bewegt. Dieses Luftvolumen, das so genannte Tidalvolumen, beträgt normalerweise nur etwa 0,5 Liter. Bei der tiefen Atmung kann mehr Luft in die Lunge ein- und ausgepresst werden als bei der flachen Atmung. Das bei der tiefen Atmung ausgetauschte Luftvolumen wird als Vitalkapazität bezeichnet und liegt je nach Lungenkapazität des Einzelnen zwischen 3 und 5 Litern. Ein Restvolumen von etwa 1 Liter Luft verbleibt immer in der Lunge, auch bei einer tiefen Ausatmung. Frische Luft, die mit jedem Atemzug in die Lunge gelangt, vermischt sich mit der Restluft in der Lunge, so dass die Restluft auch in Ruhe langsam ausgetauscht wird.

Außenatmung

Außenatmung ist der Prozess des Austauschs von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen der Luft in den Alveolen und dem Blut in den Kapillaren der Lunge. Die Luft in den Alveolen enthält einen höheren Partialdruck an Sauerstoff als das Blut in den Kapillaren. Umgekehrt enthält das Blut in den Kapillaren der Lunge einen höheren Partialdruck an Kohlendioxid als die Luft in den Alveolen. Diese Partialdrücke bewirken, dass Sauerstoff aus der Luft durch die Atemwegsmembran in das Blut diffundiert. Gleichzeitig diffundiert Kohlendioxid durch die Atmungsmembran aus dem Blut in die Luft. Der Austausch von Sauerstoff in das Blut und Kohlendioxid in die Luft ermöglicht es dem Blut, das die Lungen verlässt, die Körperzellen mit Sauerstoff zu versorgen, während Kohlendioxid-Abfälle in die Luft abgegeben werden.

Steuerung der Atmung

Die Atmung wird vom Gehirn gesteuert und kann sowohl bewusst als auch unbewusst gesteuert werden.

• Die unbewusste Steuerung der Atmung wird vom Atemzentrum des Hirnstamms aufrechterhalten. Das Atemzentrum überwacht die Konzentration der Gase im Blut und passt die Atemfrequenz und -tiefe nach Bedarf an. Bei körperlicher Betätigung oder anderen Anstrengungen erhöht das Atemzentrum automatisch die Atemfrequenz, um dem Blut einen konstanten Sauerstoffgehalt zuzuführen. Im Ruhezustand reduziert das Atemzentrum die Atemfrequenz, um Hyperventilation zu verhindern und einen gesunden Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt im Blut aufrechtzuerhalten.
• Die bewusste Kontrolle der Atmung wird von der Großhirnrinde des Gehirns aufrechterhalten. Die Großhirnrinde kann das Atemzentrum außer Kraft setzen und tut dies häufig bei Aktivitäten wie Sprechen, Lachen und Singen. Die unbewusste Kontrolle der Atmung setzt wieder ein, sobald die bewusste Kontrolle der Atmung endet, und verhindert so, dass der Körper aus Mangel an Atmung erstickt.

Lungenkrankheiten

Es gibt viele Krankheiten und Zustände, die die normale Funktion unserer Lungen beeinträchtigen und sogar zum Tod führen können. Stöbern Sie in unserem Abschnitt über Atemwegserkrankungen und -zustände, um mehr über häufige Gesundheitsprobleme wie Asthma und Lungenentzündung zu erfahren. Vielleicht möchten Sie auch mehr darüber erfahren, wie DNA-Gesundheitstests Ihr genetisches Risiko für eine unterdiagnostizierte Erbkrankheit namens Alpha-1-Antitrypsin-Mangel aufdecken können.