Atmung des Menschen

Synonyme

Lunge, Luftwege, Sauerstoffaustausch, Lungenentzündung, Asthma bronchiale

Englisch: breathing

Atmungsregulation

Die Atmung des Menschen hat die Aufgabe, Sauerstoff für die Energiegewinnung der Körperzellen aufzunehmen sowie die verbrauchte Luft in Form von Kohlendioxid wieder abzugeben.
Daher wird die Atmung (Produkt aus Atemfrequenz / Atemgeschwindigkeit und Einatemtiefe) an den Sauerstoffbedarf und die Menge Kohlendioxid angepasst.


Spezielle Zellen in der Halsschlagader (Arteria carotis communis) und im Gehirn können die Konzentration der beiden Gase im Blut messen und dementsprechende Informationen ins Gehirn leiten. Dort gibt es einen Zellverband, das Atemzentrum, dass alle verfügbaren Informationen sammelt.
Neben den Ergebnissen der chemischen Messungen im Blut gehören Informationen über den Dehnungszustand der Lunge, Signale aus den Atemmuskeln, aber auch Nachrichten des vegetativen Nervensystem (unbewusst, eigenständig (autonom) Körperfunktionen regulierendes Nervensystem) zu den berücksichtigten Signalen.

Das Atemzentrum vergleicht somit quasi Sauerstoffbedarf und –angebot und gibt dann entsprechende Befehle an die Atemmuskulatur.

Die Atmungsregulation wird als teilautonom bezeichnet.
Das bedeutet die

  • Atmung,
  • Atemgeschwindigkeit und
  • Atemtiefe

wird automatisch über das Atemzentrum reguliert. Deshalb müssen wir nicht nachdenken wie viel wir atmen müssen.
Trotzdem kann die Atmung des Menschen willentlich beeinflussen und z.B, die Luft anhalten. Mit zunehmender Zeitdauer ohne Atmung sinkt der Sauerstoffgehalt im Blut und der Kohlendioxidgehalt steigt an. Hierdurch wird über das Atemzentrum die Atmung stimuliert und das Gefühl des Luftmangels entsteht.

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Physiologie der menschlichen Atmung

Die Luft, die uns umgibt und die wir täglich einatmen, besteht zu knapp 80% aus Stickstoff, 20% Sauerstoff und verschwindend geringen Mengen anderer Gase.
Der Luftdruck ist abhängig von der Meereshöhe; am Wasser doppelt so hoch wie auf ca. 5000 m Höhe. Daraus folgt, dass wir zwar den gleichen Prozentanteil Sauerstoff aufnehmen (nämlich 20% der gesamten Menge), aber bedingt durch den geringeren Druck absolut nur die Hälfte an Luft einatmen.

Diese Luft strömt nun in unsere Atemwege. Bevor das Blut die Luftbläschen nicht erreicht hat, steht es auch nicht zum Gasaustausch bereit. Das dabei effektiv verlorene Volumen wird als Totraumvolumen bezeichnet. Daraus folgt, dass eine erhöhte Atemfrequenz (flachere Atmung, Luft erreicht in geringerem Ausmaß die Lungenbläschen) eine erhöhte Totraumbelüftung auslöst; gleichzeitig die Effektivität (Verhältnis Atemarbeit zu Sauerstoffaufnahme) der Atmung abnimmt.

Die Luft in den Lungenbläschen hat eine andere Zusammensetzung. Hier ist der Anteil an Kohlendioxid wegen der kontinuierlichen Zufuhr durch das Blut erhöht. Da die Gase wegen der sehr dünnen Zellen nur eine geringe Strecke überwinden müssen, gleichen sich die Drücke der Gase zwischen Blut und Lungenbläschen an. Das Blut, dass die Lungenbläschen (Alveolen) passiert hat, besitzt schließlich die gleiche Gaszusammensetzung wie die Luft in den Lungenbläschen. Da Sauerstoff in Wasser wesentlich schlechter löslich ist als Kohlendioxid, benötigt der Körper einen speziellen Sauerstofftransporter, die roten Blutkörperchen (Erythrozyten). Da in den Lungenbläschen ein gewisser Anteil Kohlendioxid verbleibt, enthält auch das die Lunge verlassende Blut einen messbaren Anteil. Der größte Teil des Kohlendioxids liegt gelöst in Form von Kohlensäure vor. Die Kohlensäure hat eine wichtige Aufgabe bei der Kontrolle des Blut-pH-Werts („Blutsäure“).

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