Lebensnotwendig und komplex: Die Atmung

Das menschliche Atmungssystem wird täglich von etwa 13.000 Litern Luft durchströmt – rund 17.000 mal Luftholen ist hierfür notwendig.1 Für den reibungslosen Ablauf der Atmung sorgen neben der Lunge unter anderem auch der Brustkorb und das Zwerchfell. Doch wie genau spielen die einzelnen Elemente zusammen? Wie gelangt der Sauerstoff aus der Umgebungsluft in unser Blut und was ist eigentlich ein Gasaustausch?

Das Atmungssystem – von der Nase bis in die Lungen

Die Umgebungsluft gelangt über die Atmung auf einem vorgeschriebenen Weg bis in das Lungengewebe. Sie passiert dabei folgende Stationen:

  • Nase: Luft strömt durch die Nase oder den Mund in den Körper ein. Bei der Nasenatmung wird sie dabei durch die dort vorhandenen Schleimhäute und Härchen gereinigt, angefeuchtet und vorgewärmt.
  • Rachen: Durch den Rachen, vorbei am Kehlkopf und den Stimmbändern, gelangt die eingeatmete Luft in die Luftröhre.
  • Luftröhre: Sie wird auch Trachea genannt und übernimmt im Atmungssystem die Luftweiterleitung. Offen gehalten durch Knorpelspangen, teilt sie sich etwa auf der Höhe des fünften Brustwirbels in zwei große Äste, den rechten und den linken Hauptbronchus.
  • Bronchien: Die beiden Hauptbronchien teilen sich zur Versorgung der Lungenlappen in drei rechte und zwei linke Lappenbronchien auf, die sich wiederum immer weiter verzweigen. Durch mehr als 20 Teilungsschritte entsteht so der Bronchialbaum.
  • Bronchiolen: Die kleinste Verzweigung der Bronchien sind die Bronchiolen. Ihre Enden gehen unmittelbar in das Lungengewebe mit den Lungenbläschen (Alveolen) über. Diese sind für den Gasaustausch zuständig, also die Aufnahme von Sauerstoff ins Blut und die Abgabe von Kohlendioxid an das Lungengewebe.

Auf diesem Weg der Luft durch den Körper wird über die Atmung der Sauerstoffgehalt im Blut aufrechterhalten. Nur so kann die lebensnotwendige Versorgung der Zellen garantiert werden.

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Atmung: So entsteht ein Atemzug

Frau atmet frische Luft in ihr Atmungssystem

Damit der Sauerstoffgehalt im Blut nicht absinkt, müssen die Alveolen ständig belüftet werden. Dies gelingt nur durch eine konstante und regelmäßige Atmung. Da die Lunge selbst keine Atembewegungen durchführen kann, ist sie auf die Unterstützung von Zwerchfell und Brustkorb angewiesen. Die Basis der Lunge ist mit dem Zwerchfell verwachsen. Bewegt es sich nach unten, dehnt es die Lunge aus. Gleichzeitig erweitern die Zwischenrippenmuskeln den Thorax nach vorne und ermöglichen so das Einströmen der Luft in das Atmungssystem. Beim Ausatmen erschlaffen Zwerchfell und Zwischenrippenmuskulatur – die Luft strömt aus.

Daten und Fakten zur Atmung

  • Bei jedem Atemzug atmen wir abhängig von der Körpergröße bis zu 500 Milliliter Luft ein.
  • Ein gesunder Erwachsener atmet etwa 14 bis 16 mal pro Minute ein und wieder aus, ein Säugling etwa 50 mal.
  • Der Sauerstoffgehalt (O2) in der Einatemluft liegt bei 21 Prozent, in der Ausatemluft (also nach dem Gasaustausch) bei 17 Prozent.
  • Bei sportlicher Betätigung kann das Atemvolumen von 500 Millilitern auf 2000 Milliliter ansteigen.2

Die Steuerung der Atmung

Die Ein- und Ausatmung wird über das Atemzentrum im Gehirn geregelt. Durch verschiedene Impulse veranlasst es die Atemmuskulatur zur Kontraktion oder Entspannung. Bei einer Erhöhung des Sauerstoffbedarfs im Körper (beispielsweise durch Sport), registrieren spezielle Rezeptoren einen erhöhten Kohlendioxid- oder einen erniedrigten Sauerstoffgehalt im Blut. Durch die Übermittlung dieser Informationen an das Gehirn wird die Atemfrequenz gesteigert, um das Sauerstoffdefizit wieder auszugleichen. Folgende Faktoren haben ebenfalls Einfluss auf die Atmung:

  • Temperaturreize: Starke Kälte kann den Atemreiz reduzieren oder sogar die Atmung anhalten. Aus diesem Grund ist es gefährlich, im Sommer oder nach der Sauna überhitzt in kaltes Wasser zu springen.
  • Emotionen: Starke Gefühle wie Zorn, Furcht, Stress und Freude können den Atemantrieb steigern oder unterdrücken. In einigen Fällen kommt es zur Hyperventilation, einer zu schnellen und zu tiefen Atmung, die durch das vermehrte Abatmen von Kohlendioxid bis zur Ohnmacht führen kann.
  • niedriger Blutdruck: Bei einer Sauerstoffunterversorgung durch zu niedrigen Blutdruck steigert der Körper die Herzfrequenz und intensiviert die Atmung. Die Atemzüge werden schneller und tiefer, damit mehr Sauerstoff aufgenommen werden kann.

Störungen der Atmung oder des Atmungssystems ziehen in der Regel auch Kreislaufprobleme nach sich. Ein unzureichender Sauerstoffgehalt im Blut sorgt dafür, dass die Organe und allen voran das Gehirn nicht mehr ausreichend versorgt werden. Folgen können Schwindel, Übelkeit, Schwäche oder sogar eine Ohnmacht sein.

Zyanose – Blaufärbung der Haut

Die Zyanose ist oft Ausdruck eines zu geringen Sauerstoffgehalts im Blut. Zuständig für den Sauerstofftransport ist das Hämoglobin (roter Blutfarbstoff) der Erythrozyten (roten Blutkörperchen). Sauerstoffreiches Hämoglobin hat eine hellrote, sauerstoffarmes eine violette Farbe. An Stellen, an denen die Haut besonders dünn ist (wie beispielsweise an den Lippen) erscheint die Körperstelle bläulich verfärbt, sobald das Hämoglobin nicht mehr ausreichend gesättigt ist. Dieser Zustand tritt oft bei Unterkühlung oder Schock, aber auch bei Lungenerkrankungen oder Herzfehlern auf. Ein weiterer Grund für eine Zyanose kann die verminderte Durchblutung eines Körperteils sein. Ursache hierfür ist in vielen Fällen niedriger Blutdruck, eine Verengung der Gefäße durch Arterienverkalkungen oder Entzündungen.

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1Gudemann, W.-E.: Ich sag dir alles: 100.000 Daten und Fakten. München: Wissen Media Verlag GmbH 2007. S.169.
2Huch, Renate/Jürgens K.D.: Mensch, Körper, Krankheit. München: Elsevier GmbH 62011. S.319-320.