Atmungssystem Unsere Allee für den Gasaustausch

Das menschliche Atmungssystem besteht aus einer Reihe von Organen, die für die Aufnahme von Sauerstoff und die Ausscheidung von Kohlendioxid verantwortlich sind. Die primären Organe der Atemwege sind die Lungen, die diesen Gasaustausch beim Atmen durchführen. 

Die Lunge arbeitet mit dem Kreislaufsystem zusammen, um sauerstoffreiches Blut in alle Zellen des Körpers zu pumpen. Das Blut sammelt dann Kohlendioxid und andere Abfallprodukte und transportiert sie zurück in die Lunge, wo sie laut der American Lung Association beim Ausatmen aus dem Körper gepumpt werden.

Der menschliche Körper braucht Sauerstoff, um sich selbst zu erhalten. Nach nur etwa fünf Minuten ohne Sauerstoff beginnen die Gehirnzellen nach Angaben des Nationalen Instituts für neurologische Störungen und Schlaganfall zu sterben, was zu Hirnschäden und letztendlich zum Tod führen kann. [Keuchen! 11 überraschende Fakten über das Atmungssystem]

Beim Menschen hängt die durchschnittliche Atmung oder Atemfrequenz hauptsächlich vom Alter ab. Laut Stanford Children's Health beträgt die normale Atemfrequenz eines Neugeborenen etwa 40 bis 60 Mal pro Minute und kann sich im Schlaf des Babys auf 30 bis 40 Mal pro Minute verlangsamen, wenn das Baby schläft. Laut der European Respiratory Society beträgt die durchschnittliche Ruhe-Atemfrequenz für Erwachsene 12 bis 16 Atemzüge pro Minute und bis zu 40 bis 60 Atemzüge pro Minute während des Trainings.

Teile der Atemwege

Während wir atmen, gelangt Sauerstoff in die Nase oder den Mund und passiert die Nebenhöhlen, die Hohlräume im Schädel sind, die dazu beitragen, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Luft zu regulieren, die wir atmen. 

Vom Sinus gelangt Luft durch die Luftröhre, auch Luftröhre genannt, in die Bronchien, die zwei Röhren, die Luft in jede Lunge befördern (jede wird als Bronchus bezeichnet). Die Bronchien sind mit winzigen Haaren, sogenannten Zilien, ausgekleidet, die sich hin und her bewegen und den Schleim auf und ab tragen. Schleim ist eine klebrige Flüssigkeit, die Staub, Keime und andere Stoffe sammelt, die in die Lunge eingedrungen sind, und die wir ausstoßen, wenn wir niesen und husten. 

Die Bronchien teilen sich wieder auf, um Luft in die Lappen jeder Lunge zu befördern. Die rechte Lunge hat drei Lappen, während die linke Lunge nur zwei hat, um Platz für das Herz zu schaffen, so die American Lung Association. Die Lappen sind mit kleinen, schwammigen Säcken gefüllt, die Alveolen genannt werden. Hier findet der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid statt. 

Die Alveolarwände sind extrem dünn (etwa 0,2 Mikrometer) und bestehen aus einer einzelnen Gewebeschicht, die als Epithelzellen bezeichnet wird, und winzigen Blutgefäßen, die als Lungenkapillaren bezeichnet werden. Blut in den Kapillaren nimmt Sauerstoff auf und fällt Kohlendioxid ab. Das sauerstoffhaltige Blut gelangt dann in die Lungenvene. Diese Vene transportiert sauerstoffreiches Blut zur linken Seite des Herzens, wo es in alle Körperteile gepumpt wird. Das Kohlendioxid, das das Blut zurücklässt, gelangt in die Alveolen und wird in unserem ausgeatmeten Atem ausgestoßen. 

Das Zwerchfell, ein kuppelförmiger Muskel am unteren Ende der Lunge, steuert die Atmung und trennt die Brusthöhle von der Bauchhöhle. Wenn Luft angesaugt wird, zieht sich das Zwerchfell zusammen und bewegt sich nach unten, wodurch mehr Platz für die Lunge entsteht, um sich mit Luft zu füllen und auszudehnen. Während des Ausatmens dehnt sich das Zwerchfell aus und komprimiert die Lunge, wodurch Luft herausgedrückt wird.

Erkrankungen der Atemwege

Krankheiten und Zustände der Atemwege lassen sich in zwei Kategorien einteilen: Infektionen wie Influenza, bakterielle Pneumonie und Enterovirus-Atemwegsvirus sowie chronische Krankheiten wie Asthma und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD). Laut Dr. Neal Chaisson, der in der Cleveland Clinic Lungenmedizin praktiziert, kann bei Virusinfektionen nicht viel getan werden, als sie ihren Lauf nehmen zu lassen. "Antibiotika sind bei der Behandlung von Viren nicht wirksam und das Beste ist, sich auszuruhen", sagte er. 

Laut Dr. Matthew Exline, Lungenarzt und Experte für Intensivpflege am Wexner Medical Center der Ohio State University, ist die häufigste Atemwegserkrankung bei den meisten gesunden Personen eine Infektion. Ein Husten ist das erste Symptom, möglicherweise begleitet von Fieber. [Die grobe Wissenschaft von Husten und Niesen]

"Husten kann jedoch ein Zeichen für chronische Atemwegserkrankungen wie Asthma, chronische Bronchitis oder Emphysem sein", sagte er. "Bei chronischen Lungenerkrankungen treten die meisten Atemwegserkrankungen mit Atemnot auf, zunächst mit Anstrengung, z. B. wenn Sie eine beträchtliche Strecke gehen oder mehrere Treppen steigen."

Laut Tonya Winders, Präsidentin des Allergy & Asthma Network, ist Asthma eine chronische Entzündung der Atemwege der Lunge, die Husten, Keuchen, Engegefühl in der Brust oder Atemnot verursacht. Diese Anzeichen und Symptome können schlimmer sein, wenn eine Person ihren Auslösern ausgesetzt ist, zu denen Luftverschmutzung, Tabakrauch, Fabrikdämpfe, Reinigungsmittel, Infektionen, Pollen, Lebensmittel, kalte Luft, Bewegung, Chemikalien und Medikamente gehören können. Laut CDC leiden in den USA mehr als 25 Millionen Menschen (oder 1 von 13 Erwachsenen und 1 von 12 Kindern) an Asthma.

COPD, manchmal auch als chronische Bronchitis oder Emphysem bezeichnet, ist eine chronische und fortschreitende Krankheit, bei der der Luftstrom in und aus der Lunge abnimmt und das Atmen erschwert. Mit der Zeit entzünden sich die Atemwege in der Lunge und verdicken sich, was es laut der American Lung Association schwieriger macht, Kohlendioxidabfälle loszuwerden. Mit fortschreitender Krankheit treten bei Patienten Atemnot auf, die die Aktivität einschränken kann. Laut CDC sind mehr als 15 Millionen Amerikaner von COPD betroffen. 

Lungenkrebs wird oft mit Rauchen in Verbindung gebracht, aber die Krankheit kann auch Nichtraucher betreffen. Es ist die zweithäufigste Krebsart bei Männern und Frauen, die von Prostata- bzw. Brustkrebs übertroffen wird. Die American Cancer Society schätzt, dass es 2019 in den USA etwa 228.150 neue Fälle von Lungenkrebs (116.440 bei Männern und 111.710 bei Frauen) und rund 142.670 Todesfälle durch Lungenkrebs (76.650 bei Männern und 66.020 bei Frauen) geben wird. 

Zusätzliche Ressourcen: 

• Lesen Sie mehr über die Anatomie der Atemwege im Medical Center der University of Rochester. 
• Sehen Sie sich "Meet the Lungs" von der Khan Academy an. 
• Schauen Sie sich dieses nützliche Diagramm des Atmungssystems von The Lung Association an. 

Dieser Artikel wurde am 23. August 2019 von der Mitwirkenden Sarah Derouin aktualisiert.