Bau von Atemwegen, Lunge und Brusthöhle
Der Weg der Atemluft von der Nase bis zu den Alveolen, der Wandbau der Atemwege sowie Pleura und Zwerchfell als Hüllen und Boden der Brusthöhle.
Das Wichtigste in Kürze
- Der Respirationstrakt gliedert sich in obere und untere Atemwege sowie in einen luftleitenden und einen gasaustauschenden Teil.
- Einatmung: Nasen-Rachen-Raum, Kehlkopf, Trachea, Bronchiolen, Alveolen; bei der Exspiration nimmt \(\ce{CO2}\) den umgekehrten Weg.
- Die Knorpelspangen der Trachea bestehen aus hyalinem Knorpel, sind nach dorsal offen und verhindern das Kollabieren; die Hinterwand enthält glatte Muskulatur.
- Trachea und Bronchien tragen respiratorisches Flimmerepithel, Nasenhöhle und Rachen nur teilweise, die Alveolen gar nicht.
- Richtung Alveolen nehmen Gesamtquerschnitt, Oberfläche und Makrophagen zu, Einzeldurchmesser und Cilien ab; das Alveolarepithel besteht aus Pneumozyten.
- Der Pleuraspalt enthält beim Gesunden nur einen reibungsmindernden Flüssigkeitsfilm; das Zwerchfell trennt Brust- und Bauchhöhle und hat Öffnungen für Aorta und Speiseröhre.
Worum es geht
Die Atemwege leiten Luft zu den Alveolen, wo der Gasaustausch stattfindet. Ihr Wandbau ändert sich dabei Station für Station. Für die Pharmazie ist das die Grundlage, um inhalative Arzneiformen wie Asthmasprays und die Ablagerung von Partikeln in der Lunge zu verstehen.
Gliederung des Respirationstrakts
Anatomisch unterscheidet man obere Atemwege und untere Atemwege. Zu den oberen gehören Nasenhöhle, Nasennebenhöhlen und Rachen (Pharynx). Die unteren beginnen mit dem Kehlkopf (Larynx) und umfassen Trachea, Bronchien, Bronchiolen und Alveolen.
Funktionell teilt man anders ein. Der luftleitende Teil reicht von der Nase bis zu den Bronchioli terminales. Er wärmt, befeuchtet und reinigt die Luft, tauscht aber keine Gase aus. Erst im gasaustauschenden Teil mit Bronchioli respiratorii, Alveolargängen und Alveolen treten Sauerstoff und \(\ce{CO2}\) über; Details dazu unter Gasaustausch in der Lunge.
Die beiden Lungenflügel liegen in der Brusthöhle, links und rechts vom Mediastinum mit dem Herzen. Die rechte Lunge hat drei Lappen, die linke zwei. Nach unten sitzen beide dem Zwerchfell auf.
Weg der Atemluft
Bei der Einatmung strömt die Luft in fester Reihenfolge: Nasen-Rachen-Raum → Kehlkopf → Trachea → Bronchien → Bronchiolen → Alveolen. An der Bifurcatio tracheae teilt sich die Luftröhre in die beiden Hauptbronchien. Diese verzweigen sich weiter in Lappen- und Segmentbronchien und schließlich in die Bronchiolen.
Bei der Exspiration verläuft der Weg genau umgekehrt. Das in den Alveolen abgegebene \(\ce{CO2}\) passiert Bronchiolen, Trachea und Kehlkopf und verlässt den Körper über den Nasen-Rachen-Raum.
Trachea und Bronchien
Die Trachea ist ein etwa 10 bis 12 cm langes Rohr. Ihre Wand stützen 16 bis 20 hufeisenförmige Knorpelspangen aus hyalinem Knorpel, also nicht aus Knochen. Sie halten die Luftröhre offen und verhindern, dass sie beim Einatmen unter dem Sog kollabiert. Man kann sie sich wie die Ringe eines Staubsaugerschlauchs vorstellen.
Die Spangen sind nach dorsal offen. Dort schließt die Hinterwand aus Bindegewebe und glatter Muskulatur (M. trachealis) das Rohr. Direkt dahinter liegt die Speiseröhre. Die weiche Hinterwand lässt einem geschluckten Bissen Platz, und der Muskel kann die Weite der Trachea verändern.
In einer Ansicht von ventral erkennt man die Knorpelspangen leicht. Unterhalb von Schildknorpel und Ringknorpel des Kehlkopfs liegen viele gleichförmige Querbögen übereinander. Das sind die Spangen, verbunden durch schmale Bänder. Sie setzen sich bis in die Hauptbronchien fort.
Innen sind Trachea und Bronchien mit respiratorischem Epithel ausgekleidet. In Nasenhöhle und Rachen trägt es nur Teile der Schleimhaut, etwa im Nasopharynx. Die Alveolen besitzen kein Flimmerepithel.
Mehrreihiges Flimmerepithel mit Becherzellen. Die Becherzellen bilden Schleim, der Partikel bindet, und die Cilien schlagen ihn rachenwärts (mukoziliäre Clearance).
Den allgemeinen Bau von Epithelien behandelt Grundgewebe, den Aufbau der Cilien Cilien und Geißeln.
Von den Bronchien zu den Alveolen
Mit jeder Verzweigung wird der einzelne Atemweg enger. Gleichzeitig steigt die Zahl der Äste so stark, dass der Gesamtquerschnitt aller Atemwege zunimmt. Die Luft strömt in der Peripherie deshalb langsam. Am Ende bieten Millionen Alveolen eine Oberfläche von rund 100 m².
Auch die Wand verändert sich. Knorpel und Muskulatur bleiben in den zuführenden Atemwegen zurück. Die Cilien werden zur Peripherie hin seltener. Ihre Reinigungsaufgabe übernehmen dort zunehmend Makrophagen, die eingedrungene Partikel aufnehmen.
Richtung Alveolen nehmen ab: Durchmesser des einzelnen Atemwegs und Zahl der Cilien. Es nehmen zu: Gesamtquerschnitt, Oberfläche und aktive Makrophagen.
Das Alveolarepithel besteht aus Pneumozyten. Flache Pneumozyten Typ I bedecken den größten Teil der Fläche und bilden eine kurze Diffusionsstrecke. Kubische Pneumozyten Typ II bilden den Surfactant. Glatte Muskelzellen, Nervenzellen und Knorpel gehören nicht zur Alveolenwand.
Auf dem Epithel gesunder Alveolen wandern Alveolarmakrophagen. Sie phagozytieren Staub und Keime und heißen deshalb auch Staubzellen. Anders als sie zählen B-Lymphozyten nicht zum Alveolarepithel. Die Rolle der Makrophagen in der Abwehr erklärt Angeborene Abwehr.
Pleura und Zwerchfell
Jede Lunge ist von einer serösen Haut umhüllt, der Pleura. Sie besteht aus zwei Blättern, die ineinander übergehen.
Lungenfell, liegt der Lungenoberfläche direkt auf.
Rippenfell, kleidet Brustwand, Zwerchfell und Mediastinum aus.
Zwischen beiden Blättern liegt der Pleuraspalt. Beim Gesunden enthält er nur einen dünnen Flüssigkeitsfilm von wenigen Millilitern. Bindegewebe und Muskelfasern liegen in den Blättern und der Brustwand, nicht im Spalt. Die Flüssigkeit vermindert die Reibung, sodass die Lunge beim Atmen gleiten kann. Wie der Spalt die Lunge an der Brustwand hält, gehört zur Atemmechanik.
Das Zwerchfell (Diaphragma) ist eine kuppelförmige Muskel-Sehnen-Platte. Es trennt Brust- und Bauchhöhle und bildet die gewölbte untere Begrenzung der Brusthöhle. Die seitliche Brustwand bilden dagegen Rippen und Zwischenrippenmuskeln. In der Mitte liegt eine Sehnenplatte, das Centrum tendineum.
Gefäße und Speiseröhre müssen das Zwerchfell durchqueren. Dafür besitzt es Öffnungen:
| Öffnung | Was hindurchtritt |
|---|---|
| Foramen venae cavae | V. cava inferior, im Centrum tendineum |
| Hiatus oesophageus | Speiseröhre mit den Nn. vagi |
| Hiatus aorticus | Aorta mit dem Ductus thoracicus |
Quiz
Aussage 1
Weil die einzelnen Atemwege zur Peripherie hin enger werden, nimmt auch der Gesamtquerschnitt aller Atemwege zu den Alveolen hin ab.
Der Einzeldurchmesser sinkt, aber die Zahl der Äste steigt so stark, dass der Gesamtquerschnitt zunimmt.
Aussage 2
Beim Gesunden befindet sich zwischen Pleura visceralis und Pleura parietalis lediglich ein dünner Flüssigkeitsfilm.
Der Pleuraspalt enthält nur wenige Milliliter seröse Flüssigkeit, die die Reibung zwischen den Blättern vermindert.
Aussage 3
Bei der Ausatmung gelangt \(\ce{CO2}\) von den Alveolen über Bronchiolen, Trachea und Kehlkopf in den Nasen-Rachen-Raum.
Die Exspiration folgt dem Weg der Einatmung in umgekehrter Reihenfolge.
Aussage 4
Die hufeisenförmigen Knorpelspangen der Trachea sind zur Ventralseite hin offen.
Die Spangen sind nach dorsal offen. Dort schließen Bindegewebe und glatte Muskulatur die Hinterwand, an die die Speiseröhre grenzt.
Aussage 5
Durch Öffnungen im Zwerchfell treten unter anderem die Aorta und die Speiseröhre von der Brust- in die Bauchhöhle.
Die Aorta zieht durch den Hiatus aorticus, die Speiseröhre durch den Hiatus oesophageus.
Aussage 6
Das Epithel der Lungenalveolen ist ein Flimmerepithel, dessen Cilien Schleim rachenwärts transportieren.
Alveolen tragen kein Flimmerepithel. Ihr Epithel besteht aus Pneumozyten, gereinigt wird es von Alveolarmakrophagen.
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