Techniklexikon

Alveole

Lungenbläschen, gasgefüllte Endkammer der Lungen, Ort des diffusionsbasierten Gasaustausches mit dem Blut (Abgabe von CO₂ an und Aufnahme von O₂ aus der Atemluft, Atemgastransport). Die typische Alveole des Menschen hat einen Durchmesser von ca. 0,2 mm. Sie wird von einem dichten, vom Blut durchströmten Kapillarnetz umgeben. Die innere Oberfläche der Alveole ist mit einer oberflächenaktiven Schicht ausgekleidet. Dieser Film, ein Sekret der Pneumozyten bestehend aus charakteristischen Proteinen, Phospholipiden und Kohlenhydraten, senkt die Alveolaroberflächenspannung zwischen dem Lungenepithel und dem gasgefüllten Innenraum und verhindert damit, dass die Alveolen beim Ausatmen kollabieren und die Epithelien verkleben.

Venöses Blut erreicht die Kapillaren der Alveole von der aus der rechten Herzhälfte ausgehenden Arteria pulmunalis (Lungenarterie) und ihren Verzweigungen. Dabei sind die typischen Partialdrücke für Sauerstoff 5,3 kPa ( = 40 mm Hg) und Kohlendioxid 6,1 kPa ( = 46 mm Hg). Durch die Atmung (Ventilation der Lungen) werden dagegen im Alveolargas Partialdrücke von 13,3 kPa ( = 100 mm Hg, 14 Vol.%) für O₂ und 5,3 kPa ( = 40 mm Hg, 5,6 Vol.%) für CO₂ aufrechterhalten. Der Unterschied der Partialdruckdifferenzen ist die Ursache für den Gasaustausch durch Diffusion (Ficksches Gesetz). Während der Kapillarpassage tritt das Blut in engen Kontakt mit dem Alveolargas. Als Diffusionswiderstände sind zu überwinden:

(1) das Alveolarepithel, (2) das Bindegewebe, (3) das Kapillarendothel, (4) das Blutplasma und (5) die Erythrozytenmembran. Die genannten Teilstrukturen der alveolokapillaren Membran sind 0,5-1 mm dick. Die Kapillarpassage dauert ca. 0,3 s. Diese Kontakzeit reicht aus, um die Gaspartialdrücke im Blut praktisch denen des Alveolargases anzugleichen. Das mit Sauerstoff angereicherte Blut verlässt die Kapillaren über das Gefässsystem der Venae pulmonales und erreicht dann die linke Herzhälfte, welche es erneut in den Körper pumpt. Die Perfusion der Lunge ist etwa identisch mit dem Herzschlagvolumen (5 l/min beim gesunden Erwachsenen). Normalerweise erreicht weniger als 2 % des Blutes die linke Herzkammer unter Umgehung der Alveolen.

Die totale Sauerstoffaufnahme eines Erwachsenen im Ruhezustand beträgt etwa 300 ml/min und wächst bei Belastung. Die Effizienz des alveolären Gasaustausches hängt ab: (1) von der Perfusion der Lunge mit Blut, (2) der Alveolarinnenfläche, (3) dem Diffusionsweg und (4) von der alveolaren Ventilation. Physiologische Regulationsmechanismen stellen diese Grössen so ein, dass die Sauerstoffbeladung des Blutes unabhängig von der Belastung konstant bleibt (Homöostase). Alle vier Parameter können durch pathologische Prozesse in der Lunge negativ beeinflusst werden. [FE]