26.13 : Faktoren, die die Lungenventilation beeinflussen

Neben dem Druckunterschied zwischen der äußeren Umgebung und der Lunge werden die Luftstromrate und die Leichtigkeit der Lungenventilation auch von drei anderen Faktoren beeinflusst: Oberflächenspannung der Flüssigkeit in den Alveolen, Compliance der Lunge und Atemwegswiderstand.

Alveolare Oberflächenspannung

Die Alveolarflüssigkeit kleidet die luminale Oberfläche der Alveolen aus und übt eine Kraft namens Oberflächenspannung aus. Diese Kraft wird dadurch verursacht, dass die polaren Wassermoleküle in der Flüssigkeit stärker voneinander angezogen werden als Gasmoleküle in der Luft. Dies führt dazu, dass die Flüssigkeit dazu neigt, die Alveolen kollabieren zu lassen. Diese Oberflächenspannung muss überwunden werden, um die Lunge beim Einatmen zu erweitern. Bei Frühgeborenen mit einem Mangel an Surfactant ist die Oberflächenspannung jedoch deutlich erhöht und kann zu einem Atemnotsyndrom führen. Dieser Zustand erfordert beim Einatmen eine größere Anstrengung, um die kollabierten Alveolen wieder zu öffnen.

Compliance der Lunge

Der nächste Faktor, der die Lungenventilation beeinflusst, ist die Compliance, d. h. wie viel Kraft erforderlich ist, um Lunge und Brustwand zu dehnen. Eine hohe Compliance bedeutet, dass sich Lunge und Brustwand leicht ausdehnen, während eine niedrige Compliance einen Widerstand gegen die Ausdehnung bedeutet. In der Lunge tragen Elastizität und Oberflächenspannung zu Veränderungen der Compliance bei. Die elastischen Fasern des Lungengewebes ermöglichen eine schnelle Ausdehnung, da sie sich leicht dehnen lassen, während das Tensid in der Alveolarflüssigkeit die Oberflächenspannung verringert. 

Bestimmte Erkrankungen wie Tuberkulose oder ein Lungenödem können die Compliance der Lunge jedoch verringern, indem sie das Lungengewebe vernarben oder mit Flüssigkeit füllen. Umgekehrt erhöht ein Emphysem die Compliance der Lunge aufgrund der Zerstörung der elastischen Fasern in den Alveolarwänden, wodurch die Lunge sich leichter ausdehnen kann, aber die Luft weniger effektiv ausstößt.

Atemwegswiderstand

Schließlich spielt auch der Atemwegswiderstand eine Rolle bei der Lungenventilation. Die Geschwindigkeit des Luftstroms durch die Atemwege hängt von der Druckdifferenz und dem Widerstand ab. Wenn sich die Lungen beim Einatmen ausdehnen, verringert sich der Atemwegswiderstand aufgrund der Vergrößerung der Bronchiolen. Beim Ausatmen jedoch, wenn der Durchmesser der Bronchiolen abnimmt, erhöht sich der Widerstand und wird durch die glatte Muskulatur in den Wänden der Atemwege reguliert, die sich je nach den Signalen der sympathischen oder parasympathischen Abteilungen des ANS entweder verengen oder entspannen kann. Bestimmte Erkrankungen wie Asthma oder COPD können den Atemwegswiderstand aufgrund der Verlegung oder des Kollapses der Atemwege erhöhen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Geschwindigkeit des Luftstroms und die Leichtigkeit der Lungenventilation von der Oberflächenspannung der Alveolarflüssigkeit, der Lungencompliance und dem Atemwegswiderstand beeinflusst werden. Das Verständnis dieser Faktoren ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer gesunden Atmung und die Erkennung von Atemwegserkrankungen, die einen medizinischen Eingriff erfordern.