Atmung

Der Prozess der Atmung bzw. des Ein -und Ausatmens umfasst die koordinierte Bewegung der Brustwand, der Lunge und der Muskeln, die sie bewegen. Zwei Muskelgruppen mit wichtigen Aufgaben bei der Atmung sind das Zwerchfell, das sich direkt unter der Lunge befindet, und die Interkostalmuskeln, die zwischen den Rippen liegen. Wenn sich das Zwerchfell zusammenzieht, bewegt es sich nach unten, wodurch sich das Volumen der Brusthöhle vergrößert und mehr Raum für die Ausdehnung der Lungen geschaffen wird. Wenn die Interkostalmuskeln kontrahieren, bewegen sich die Rippen nach oben und der Brustkorb dehnt sich aus, wodurch sich die Brusthöhle ebenfalls ausdehnt.

Jede Lunge ist von zwei Membranen, der sogenannten Pleura, umgeben. Sie sind durch eine Flüssigkeit getrennt. Diese Flüssigkeit erzeugt eine Adhäsionskraft, die die Lunge bei der Ausdehnung der Brusthöhle dehnt. Das erhöhte Volumen in den Lungen verringert den Druck. Wenn der Druck unter den atmosphärischen Druck fällt, entsteht ein Druckgradient, der Luft aus der Atmosphäre mit dem höherem Druck in die Lungen mit niedrigerem Druck bewegt.

Wenn sich das Zwerchfell und die Interkostalmuskeln entspannen, nimmt das Lungenvolumen ab. Dadurch steigt der Druck in der Lunge. Wenn der Druck über den Atmosphärendruck ansteigt, drückt der entstehende Druckgradient die Luft aus dem Körper. Auf diese Weise wird der Zyklus des Ein -und Ausatmens aufrechterhalten.

Druck-Volumen-Beziehung

Das Boylesche Gesetz besagt, dass bei einer bestimmten Temperatur in einem geschlossenen Raum der Druck eines Gases zunimmt, wenn das Volumen seines Behälters abnimmt. Anders ausgedrückt ist der Druck umgekehrt proportional zum Volumen. Dieses Gesetz und die Bewegung des Gases von Bereichen mit höherem Druck zu Bereichen mit niedrigerem Druck erklärt, warum Luft in die Lungen gebracht wird, wenn sich das Zwerchfell zusammenzieht.

Wie erhöhen die Lungen ihr Volumen?

Das Zwerchfell zieht sich zusammen, bewegt sich nach unten und vergrößert das Brustkorbvolumen. Wie wird dadurch jedoch das Lungenvolumen vergrößert? Während die Bronchien und Bronchiolen unbeweglich sind und sich nicht ausdehnen (obwohl sie blockiert oder entzündet sein können), erlauben die Alveolen, die winzigen Luftsäcke der Lunge, das Volumen der Lunge zu vergrößern.

Restriktive vs. Obstruktive Erkrankungen

Pulmonale Erkrankungen vermindern den Gasfluss zu und von der Lunge und können in zwei Kategorien unterteilt werden: restriktive und obstruktive Erkrankungen. Restriktive Erkrankungen, wie z.B. die Lungenfibrose (Vernarbung der Lunge), schränken die Ausdehnung der Lunge ein. Obstruktive Erkrankungen, wie Asthma, Emphysem und chronische Bronchitis, behindern die Atemwege und begrenzen den Gasaustausch.

Tenside

Die inneren Oberflächen der Alveolen sind mit einer Flüssigkeit ausgekleidet, die ein Tensid, eine Mischung aus Phospholipiden und Lipoproteinen, enthält. Das Tensid reduziert die Oberflächenspannung der Alveolarflüssigkeit, verhindert das Kollabieren der Alveolen und erleichtert das Auffüllen der Alveolen mit der Luft.

Frühgeborene produzieren manchmal nicht genug Tenside in ihren Lungen, was das Atemnotsyndrom (RDS) verursacht. Ohne genügend Tensid ist es sehr energieaufwändig, die Lungenbläschen offen zu halten und wiederholt mit Luft zu füllen, was es für Babys mit RDS schwierig macht, zu atmen.