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Ein genauerer Blick auf 12 verblüffende Fakten zeigt, wie wichtig und außergewöhnlich unsere Lunge tatsächlich ist! 1983Im Jahre 1983 gelang in Toronto, Kanada, erstmals eine langfristig erfolgreiche einseitige Lungentransplantation. Zwar wurde bereits 1963 einem Menschen ein fremder Lungenflügel eingesetzt, doch erst mit der Entwicklung von Medikamenten, die wirksam die Immunabwehr unterdrücken und eine Abstoßung der transplantierten Lunge verhindern, erhielten Patienten gute Überlebenschancen. Laut der internationalen Gesellschaft für Herz- und Lungentransplantation (ISHLT) fanden seit Mitte der 80er-Jahre bis 2013 knapp 47.600 Lungentransplantationen weltweit statt. 1 von 8 TodesfällenAtemwegserkrankungen zählen zu den häufigsten Todesursachen in der EU. So ist 1 von 8 Todesfällen auf eine Lungenkrankheit zurückzuführen. Mehr als die Hälfte stehen im Zusammenhang mit dem Rauchen. Raucher verbrauchen übrigens die doppelte Menge an Sauerstoff wie Nichtraucher: Das Herz eines Rauchers hat einen erhöhten Sauerstoffbedarf, gleichzeitig kann das Blut aber weniger Sauerstoff transportieren, weil beim Rauchen die Sauerstoffaufnahme durch den hohen Anteil an Kohlenmonoxid gehemmt wird. 2 FlügelUnsere Lunge besteht aus zwei Lungenflügeln. Doch wusstest du, dass der rechte Lungenflügel des Menschen etwas größer als der linke ist? Der Grund dafür ist, dass sich der linke Lungenflügel den Platz im Brustkorb mit dem Herzen teilen muss. Jeder Lungenflügel ist nochmals unterteilt in die Lungenlappen. Die rechte Lunge besteht aus drei, die linke Lunge aus zwei Lungenlappen. 3 Liter… beträgt das sogenannte Reservevolumen der Lunge. Es kann durch eine bewusst gesteuerte Atmung genutzt werden, so dass wir so zusammen mit der Atemluft auf circa 3,5 Liter Luft kommen, die uns pro Atemzug zur Verfügung stehen. Diese Kombination aus Atemluft und Reservevolumen nennt man Vitalkapazität. Die Vitalkapazität ist um das 20. Lebensjahr besonders hoch, mit zunehmendem Alter nimmt sie in der Regel ab. 12 bis 18 AtemzügeEin- und ausatmen – vom ersten Schrei nach der Geburt an haben wir einen ganz eigenen, individuellen Atemrhythmus. Dabei macht ein erwachsener Mensch 12 bis 18 Atemzüge pro Minute. Babys haben eine höhere Atemfrequenz und atmen 40 bis 50 Mal die Minute. Ein Blick ins Tierreich zeigt, dass dort die Atemfrequenzen sehr viel stärker variieren: Kolibris atmen ganze 250 Mal pro Minute, während ein Elefant in dieser Zeit nur 6 Atemzüge macht. Wie kommt das? Kleine Tiere benötigen mehr Sauerstoff als große Tiere, denn sie haben eine höhere Herzfrequenz. Ihr Herz schlägt schneller, sodass sie öfter atmen müssen und mehr Sauerstoff verbrauchen. Außerdem muss ein Elefant, um seine Körpertemperatur zu halten, weniger Energie verbrauchen als ein kleines Tier, das ständig Wärme produzieren muss. 80 QuadratmeterObwohl jedes Lungenbläschen lediglich einen Durchmesser von 0,2 mm hat, ergibt sich durch die Vielzahl an Bläschen eine Fläche von circa 80 Quadratmetern. So ist die Gesamtoberfläche 40 bis 50 Mal größer als die Körperoberfläche eines erwachsenen Mannes, die durchschnittlich 1,9 Quadratmeter beträgt. 400 MilliliterUnser Körper verliert tagtäglich Flüssigkeit, sei es durch Schwitzen, durch Ausscheidungen – oder durchs Atmen! Denn auch beim Ausatmen durch Mund und Nase verlieren wir jeden Tag 400 Milliliter Flüssigkeit. Besonders gut beobachten kannst du das, wenn du mit deinem warmen Atem in die kalte Winterluft ausatmet. Die kleine Wolke, die entsteht, besteht aus vielen winzigen Wassertröpfchen – denn dein Körper verliert Flüssigkeit in Form von Wasserdampf. 700 Meter… lang sind die Bronchien mit ihren Verzweigungen in die Lunge des Menschen, beinahe doppelt so lang wie der Berliner Fernsehturm hoch ist. 1.600 KilometerDamit unser Körper frischen Sauerstoff tanken kann, geben die Lungenbläschen den Sauerstoff an mikroskopisch kleine Blutgefäße, die sogenannten Kapillaren, ab. Im Gegenzug geben die Kapillaren Kohlenstoffdioxid an die Lungenbläschen ab. Würden wir die Kapillaren der Lunge aneinanderreihen, würden sie eine Länge von etwa 1.600 Kilometer abdecken! 10.000 BakterienErkältungen können uns zwar zu jeder Jahreszeit treffen, doch besonders im Herbst und Winter kämpft unser Körper mit Husten, Schnupfen und Heiserkeit. So schleusen wir in der Erkältungszeit durchschnittlich 10.000 Bakterien und 100.000 Viren im Verlauf von nur einer Stunde in unser Atemsystem ein! Lediglich den Schleimhäuten ist es zu verdanken, dass nicht alle Erreger unser Immunsystem schwächen. 10.000 bis 20.000 LiterTagtäglich atmen wir 10.000 bis 20.000 Liter Luft ein und aus. Dazu muss sich die menschliche Lunge rund 20.000 Mal bewegen, um bei jedem Atemzug etwa einen halben Liter Luft einzuatmen. Ein Fünftel der eingeatmeten Luft besteht aus Sauerstoff. Strengen wir uns körperlich an, erhöht sich die Atemfrequenz, die Menge an eingeatmeter Luft verringert sich aber durch den verkürzten Atemvorgang. 300.000 MillionenLungenbläschen, die sogenannten Alveolen, sind wichtige Bestandteile der Lunge. In den Lungenbläschen findet der Gasaustausch von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid statt. Den Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft nehmen die Alveolen auf und transportieren ihn durch das Blut in alle Bereiche des Körpers. Zugleich wird im Gastausch Kohlenstoffdioxid abgegeben. Schätzungsweise 300.000 Millionen Lungenbläschen hat der Mensch. Wow, ganz schön viele Zahlen rund um unsere Lunge! Wenn dir dieser Beitrag gefallen hat, dann empfehle ihn gerne auch deinen Freunden! Dein Elsevier-Team 
Eine Reise durch die Physiologie - Wie der Körper des Menschen funktioniert Atmung und Hämoglobin, Blutgaswerte
© H. Hinghofer-Szalkay Haldane-Effekt: John S. Haldane Hämoglobin: αἷμα = Blut, globus = Kugel (kugelförmiges Eiweiß) Hüfner'sche Zahl: Gustav v. Hüfner Krogh'scher Zylinder: S.A.S. Krogh mitochondrial: μίτος = Faden, χόνδρος = Korn tachytroph: ταχυ- = rasch, τροφή = Ernährung
Bindungscharakteristika des Hämoglobins s. dort
Etwa fünfhundert Liter Sauerstoff täglich bringt der Kreislauf eines erwachsenen Menschen an den (mitochondrialen) Energiestoffwechsel heran (bei körperlicher Belastung bis mehr als das Doppelte, d.h. >1000 l/d). Ungefähr die gleiche Menge Kohlendioxid verlässt in dieser Zeit den Körper. Atmung und Kreislauf übernehmen gemeinsam den Transport, der zwischen Zellen und Außenwelt dazu nötig ist.Sauerstoffverbrauch des Körpers: Pro kg Körpergewicht konsumiert eine erwachsene Person 4,0-4,5 ml Sauerstoff pro Minute. Eine 70 kg schwere Person braucht im Ruhezustand ~0,3 l O2 / min.
>Abbildung: Sauerstoffverbrauch und -partialdrucke Arterielles Blut ist unter Normalbedingungen zu annähernd 100% sauerstoffgesättigt (SaO2; gesunde Lunge, Sauerstoffpartialdruck in der Atemluft ~20 kPa) und transportiert (bei 150 g Hämoglobin pro Liter Blut 150x1,34 (Hüfner-Zahl Nimmt das Gewebe ein Viertel (~5 Vol%) des arteriell antransportierten Sauerstoffs (20 Vol%) vom Hämoglobin herunter (durchschnittlicher, d.h. gemischt-venöser Wert bei körperlicher Ruhe), dann hat das venöse Blut noch ~15 Vol% O2 (CvO2), d.h. es bleibt zu 75% sauerstoffgesättigt (bei körperlicher Belastung steigt die Ausnützung und der venöse Sauerstoffanteil sinkt - die Resreve beträgt bis maximal ~15 Vol%)
Als spezifischen Sauerstoffverbrauch bezeichnet man den O2-Verbrauch pro Masseneinheit (z.B. pro 100 Gramm Gewebe). <Abbildung: Minütlicher Sauerstoffverbrauch von jeweils 100g Gewebe Zum Vergleich die entsprechenden Texte: Wie groß der Sauerstoffbedarf der Zellen in einem Organ ist, lässt sich in Form des spezifischen Sauerstoffverbrauchs Gehirn 3,5 ml O2 /min/100g - mit einer 10fachen Diskrepanz zwischen Rinde (~10 ml/min/100g) und weißer Substanz (~1 ml/min/100g)Herzmuskel 10 ml O2 /min/100g bei körperlicher Ruhe, der Wert kann bei Ausbelastung mehr als 5-fach steigen (>50 ml/min/100g)Nieren beanspruchen ~7% des gesamten Ruhe-Sauerstoffverbrauchs des Körpers)Leber hat einen fünfmal höheren Wert (~5 ml/min/100g) als dieMilz , was sich mit ihrer hohen metabolischen Aktivität erklärtSkelettmuskel 0,3 ml/min/100g, bei Aktivität steigt der Wert auf bis zu 15 ml O2 /min/100g (bis 50fach!) - das ist möglich, weil sowohl die Durchblutung (bis 20-fach) als auch die arterio-venöse Sauerstoffdifferenz (bis 3-fach) zunehmen (bei hochtrainierten Sportlern sind noch höhere Steigerungen der Durchblutung möglich)Myokard verbraucht pro Gewichtseinheit fast 4mal so viel Sauerstoff wie ein maximal aktiver Skelettmuskel.
Pufferung: Stabilisierung des pH-Wertes Beim Abbau von Biomolekülen im Körper entstehen neben Kohlendioxid ( CO2) auch andere Stoffe, die in wässriger Lösung Wasserstoffionen (H+) liefern und daher alsSäuren bezeichnet werden. Um eine Übersäuerung des Körpers zu verhindern, müssen diese aus dem Körper entfernt werden. Die Lunge ist das wichtigste säureausscheidende Organ, da sie mit der Ausatemluft große Mengen CO2 eliminiert: CO2 + H2O <=> H+ + HCO3-Die Konzentration der in einer Körperflüssigkeit enthaltenen Wasserstoffionen bestimmt den pH-Wert, und der pH-Wert des Blutes (~7,4) beeinflusst die Atmung. Blut ist schwach alkalisch - Grund ist die basische Reaktion der Puffer im Blut (Pufferbasen, abgekürzt BB = buffer bases). Bei körperlicher Ausbelastung kann der pH-Wert im arteriellen Blut vorübergehend auf unter 7,0 absinken, Ursache ist die Abgabe von Milchsäure aus den Muskeln. (Leber und Herzmuskel bauen die Milchsäure wieder ab.)Der pH-Wert wird durch Kompensation, d.h. Herstellung des Puffergleichgewichts, korrigiert. Die Kompensation erfolgt in Lunge, Niere und Leber: Ausatmen von CO2 bedeutet Säureausscheidung; mit dem Harn werden Säuren ausgeschieden (pH des Harns: 5,4, kann zwischen 4,5 und 8,0 liegen); die Leber passt ihren Stoffwechsel an die Gegebenheiten an. Der pH-Wert wird durch Pufferstoffe im Blut eingestellt, deren Konzentration durch “metabolische Kompensation” verändert wird:Phosphat, vorwiegend intrazellulär pO2 im Gewebe
>Abbildung: Krogh'scher Zylinder Verteilung des Sauerstoff-Partialdrucks (Ordinate, mmHg) um eine Kapillare. Der Partialdruck nimmt sowohl entlang der Kapillare (arteriell →
venös, grüner Pfeil) als auch quer dazu mit zunehmendem Abstand im Gewebe ab
(Verbrauch durch oxidativen Stoffwechsel der Zellen). Kritische Punkte
sind die mit minimalem Partialdruckwert (im Bild links: venöses Ende, ~30 µm von Kapillare entfernt). Im Gewebe gibt es eine dreidimensionale Verteilung der Partialdruckwerte der Atemgase, entsprechend der Entfernung vom arteriellen bzw. venösen Ende der Kapillare ( Krogh'scher Zylinder Im Gewebe verschiedener Organe ist der Sauerstoffpartialdruck (je nach Ausnützung des O2-Angebotes) sehr unterschiedlich.
In der Leber sind die Zonen der Lobuli entsprechend dem unterschiedlichen Sauerstoffpartialdruck, der in ihnen vorherrscht, spezialisiert. Bei mangelhafter Durchblutung der Mikrozirkulation kann es an Stellen mit dem niedrigsten pO 2kritisch werden, wenn die Nachfrage der Zellen für längere Zeit höher ist als das Sauerstoffangebot. Je nach Stoffwechselintensität und spezifischem Sauerstoffbedarf (s. oben) treten Beeinträchtigungen des Stoffwechsels und Gewebeschäden relativ früh auf, wie z.B. im ischämischen Gehirn oder Herzmuskel ("tachytrophes" Gewebe) oder erst verzögert, wie z.B. bei einem abgetrennten Finger ("bradytrophes" Gewebe). Blutgasanalyse
<Abbildung: Blutprobenentnahme aus der a. radialis base excess BE) gibt an, ob zu viel (+) oder zu wenig (-) Pufferbasen im Blut vorhanden sind. Bei negativer Basenabweichung besteht eine metabolische Azidose, bei positiver eine metabolische Alkalose. Der BE-Wert erlaubt die Berechnung der Puffermenge, die einer Person mit Störung des Säure-Basen-Gleichgewichts infundiert werden soll.Im Kapillarblut (=arterielles Blut, das nach Einstechen aus dem Gewebe austritt und mit einer "Kapillare" aufgefangen werden kann) findet man folgende Werte:
Errechnet werden aus diesen Werten: Im venösen Blut sind die Werte stoffwechsel- und gewebeabhängig unterschiedlich. Für gemischt-venöses Blut (kann aus der a. pulmonalis mittels Herzkatheter gewonnen werden) bei körperlicher Ruhe kann ein pO2 von ~40 mm Hg und ein pCO2 von 46 mm Hg als typisch angesehen werden. Der Säure-Basen-Status kann sich - insbesondere bei Intensivpatienten - rasch ändern. Im Zweifelsfall sind regelmäßige Kontrollen der Blutgaswerte vorzunehmen. Mit dem pH-Wert ändern sich oft auch die Elektrolytwerte (Natrium, Kalium u.a.). Serumelektrolyte können ebenfalls in Kapillarblut gemessen werden. Dazu verwendet man ionensensitive Elektroden (ähnlich wie pH-Elektroden gebaut) oder Teststreifen (“Trockenchemie").
Die Informationen in dieser Website basieren auf verschiedenen Quellen: Lehrbüchern, Reviews, Originalarbeiten u.a. Sie sollen zur Auseinandersetzung mit physiologischen Fragen, Problemen und Erkenntnissen anregen. Soferne Referenzbereiche angegeben sind, dienen diese zur Orientierung; die Grenzen sind aus biologischen, messmethodischen und statistischen Gründen nicht absolut. Wissenschaft fragt, vermutet und interpretiert; sie ist offen, dynamisch und evolutiv. Sie strebt nach Erkenntnis, erhebt aber nicht den Anspruch, im Besitz der "Wahrheit" zu sein. |
Wie viel kg Sauerstoff braucht ein Mensch
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