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Atmungssystem: Wie wir atmen

Das Atmungssystem besteht aus einer Gruppe von Muskeln, Blutgefäßen und Organen, die uns das Atmen ermöglichen. Die Hauptfunktion dieses Systems besteht darin, Körpergewebe und -zellen mit lebensspendendem Sauerstoff zu versorgen und gleichzeitig Kohlendioxid auszuscheiden. Diese Gase werden über das Blut vom Kreislaufsystem zu Gasaustauschstellen (Lungen und Zellen) transportiert. Neben der Atmung unterstützt das Atmungssystem auch die Vokalisierung und den Geruchssinn.

 

Strukturen des Atmungssystems

Strukturen des Atmungssystems helfen dabei, Luft aus der Umwelt in den Körper zu bringen und gasförmigen Abfall aus dem Körper zu entfernen. Diese Strukturen werden typischerweise in drei Hauptkategorien eingeteilt: Luftwege, Lungengefäße und Atemmuskeln.

Luftwege

  • Nase und Mund: Öffnungen, durch die Außenluft in die Lunge strömen kann.
  • Pharynx (Hals): Leitet Luft von Nase und Mund zum Kehlkopf.
  • Kehlkopf (Voice Box): Leitet die Luft zur Luftröhre und enthält Stimmbänder zur Vokalisierung.
  • Trachea (Luftröhre): Splits in linke und rechte Bronchien , dass die direkte Luft zu den linken und rechten Lungen.

Lungengefäße

  • Lunge: gepaarte Organe in der Brusthöhle, die einen Gasaustausch zwischen Blut und Luft ermöglichen. Die Lungen sind in fünf Lappen unterteilt.
  • Bronchien: Schläuche in der Lunge, die Luft in die Bronchiolen leiten und Luft aus der Lunge herauslassen.
  • Bronchiolen: kleinere Bronchien in der Lunge, die Luft zu kleinen Luftsäcken leiten, die als Alveolen bekannt sind.
  • Alveolen: Bronchiole-Terminalsäcke, die von Kapillaren umgeben sind und die Atmungsflächen der Lunge bilden.
  • Lungenarterien: Blutgefäße, die sauerstoffarmes Blut vom Herzen zur Lunge transportieren.
  • Lungenvenen : Blutgefäße, die sauerstoffreiches Blut von der Lunge zurück zum Herzen transportieren.

Atemmuskeln

  • Zwerchfell: Muskelpartition, die die Brusthöhle von der Bauchhöhle trennt. Es zieht sich zusammen und entspannt sich, um das Atmen zu ermöglichen.
  • Interkostalmuskeln: Mehrere Muskelgruppen zwischen den Rippen, die dazu beitragen, die Brusthöhle zu erweitern und zu verkleinern, um die Atmung zu unterstützen.
  • Bauchmuskeln: Hilft beim schnelleren Ausatmen von Luft.

 

Wie wir atmen

Dorling Kindersley / Getty Images

Das Atmen ist ein komplexer physiologischer Prozess, der von Strukturen des Atmungssystems ausgeführt wird. Das Atmen hat eine Reihe von Facetten. Luft muss in die Lunge und aus der Lunge strömen können. Gase müssen zwischen Luft und Blut sowie zwischen Blut und Körperzellen ausgetauscht werden können. Alle diese Faktoren müssen streng kontrolliert werden und das Atmungssystem muss in der Lage sein, bei Bedarf auf sich ändernde Anforderungen zu reagieren.

Einatmen und Ausatmen

Luft wird durch Aktionen der Atemmuskulatur in die Lunge gebracht. Das Diaphragma hat die Form einer Kuppel und befindet sich im entspannten Zustand auf seiner maximalen Höhe. Diese Form reduziert das Volumen in der Brusthöhle. Wenn sich das Zwerchfell zusammenzieht, bewegt sich das Zwerchfell nach unten und die Interkostalmuskeln nach außen. Diese Aktionen erhöhen das Volumen in der Brusthöhle und senken den Luftdruck in der Lunge. Der niedrigere Luftdruck in der Lunge bewirkt, dass Luft durch die Nasengänge in die Lunge gesaugt wird, bis sich die Druckunterschiede ausgleichen. Wenn sich das Zwerchfell wieder entspannt, nimmt der Raum in der Brusthöhle ab und die Luft wird aus den Lungen gedrückt.

Gasaustausch

Luft, die aus der äußeren Umgebung in die Lunge gebracht wird, enthält Sauerstoff, der für das Körpergewebe benötigt wird. Diese Luft füllt winzige Luftsäcke in der Lunge, die Alveolen genannt werden. Lungenarterien transportieren sauerstoffarmes Blut, das Kohlendioxid enthält, in die Lunge. Diese Arterien bilden kleinere Blutgefäße, sogenannte Arteriolen, die Blut zu Kapillaren senden,  die Millionen von Lungenalveolen umgeben. Lungenalveolen sind mit einem feuchten Film überzogen, der Luft auflöst. Der Sauerstoffgehalt in den Alveolensäcken ist höher als der Sauerstoffgehalt in den die Alveolen umgebenden Kapillaren. Infolgedessen diffundiert Sauerstoff über das dünne Endothel der Alveolensäcke in das Blut innerhalb der umgebenden Kapillaren. Gleichzeitig diffundiert Kohlendioxid aus dem Blut in die Alveolensäcke und wird durch Luftwege ausgeatmet. Das sauerstoffreiche Blut wird dann zum Herzen transportiert, wo es zum Rest des Körpers abgepumpt wird.

Ein ähnlicher Gasaustausch findet an Körpergeweben und -zellen statt. Sauerstoff, der von Zellen und Geweben verwendet wird, muss ersetzt werden. Gasförmige Abfallprodukte der Zellatmung wie Kohlendioxid müssen entfernt werden. Dies wird durch kardiovaskuläre Zirkulation erreicht. Kohlendioxid diffundiert von den Zellen ins Blut und wird von den Venen zum Herzen transportiert. Sauerstoff im arteriellen Blut diffundiert aus dem Blut in die Zellen.

Kontrolle des Atmungssystems

Der Atmungsprozess erfolgt unter der Leitung des peripheren Nervensystems (PNS). Das autonome System des PNS steuert unwillkürliche Prozesse wie das Atmen. Die Medulla oblongata des Gehirns reguliert die Atmung. Neuronen im Medulla senden Signale an das Zwerchfell und die Interkostalmuskulatur, um die Kontraktionen zu regulieren, die den Atemprozess auslösen. Die Atmungszentren in der Medulla steuern die Atemfrequenz und können den Prozess bei Bedarf beschleunigen oder verlangsamen. Sensoren in Lunge, Gehirn, Blutgefäßen und Muskeln überwachen Änderungen der Gaskonzentrationen und machen die Atemzentren auf diese Änderungen aufmerksam. Sensoren in Luftwegen erkennen das Vorhandensein von Reizstoffen wie Rauch, Pollen oder Wasser. Diese Sensoren senden Nervensignale an die Atemzentren, um Husten oder Niesen auszulösen und die Reizstoffe auszutreiben. Die Atmung kann auch freiwillig durch die Großhirnrinde beeinflusst werden. Auf diese Weise können Sie freiwillig Ihre Atemfrequenz beschleunigen oder den Atem anhalten. Diese Aktionen können jedoch vom autonomen Nervensystem außer Kraft gesetzt werden.

 

Atemwegsinfektion

BSIP / UIG / Getty Images

Infektionen der Atemwege sind häufig, da die Atmungsstrukturen der äußeren Umgebung ausgesetzt sind. Atemstrukturen kommen manchmal mit Infektionserregern wie Bakterien und Viren in Kontakt . Diese Keime infizieren respiratorischen Gewebe verursacht Entzündungen und können die oberen Atemwege sowie die unteren Atemwege auswirken.

Die Erkältung ist die bemerkenswerteste Art der Infektion der oberen Atemwege. Andere Arten von Infektionen der oberen Atemwege umfassen Sinusitis (Entzündung der Nebenhöhlen), Mandelentzündung (Entzündung der Mandeln), Epiglottitis (Entzündung der Epiglottis, die die Luftröhre bedeckt), Laryngitis (Entzündung des Kehlkopfes) und Influenza.

Infektionen der unteren Atemwege sind oft weitaus gefährlicher als Infektionen der oberen Atemwege. Zu den Strukturen der unteren Atemwege gehören die Luftröhre, die Bronchien und die Lunge. Bronchitis (Entzündung der Bronchien), Lungenentzündung (Entzündung der Lungenalveolen), Tuberkulose und Influenza sind Arten von Infektionen der unteren Atemwege.

 

Die zentralen Thesen

  • Das Atmungssystem ermöglicht Organismen das Atmen. Seine Bestandteile sind eine Gruppe von Muskeln, Blutgefäßen und Organen. Seine Hauptfunktion besteht darin, Sauerstoff bereitzustellen und gleichzeitig Kohlendioxid auszuscheiden.
  • Strukturen des Atmungssystems können in drei Hauptkategorien eingeteilt werden: Luftwege, Lungengefäße und Atemmuskeln.
  • Beispiele für Atmungsstrukturen sind Nase, Mund, Lunge und Zwerchfell.
  • Beim Atmen strömt Luft in die Lunge hinein und aus ihr heraus. Gase werden zwischen Luft und Blut ausgetauscht. Gase werden auch zwischen Blut und Körperzellen ausgetauscht.
  • Alle Facetten der Atmung unterliegen einer strengen Kontrolle, da sich das Atmungssystem an sich ändernde Bedürfnisse anpassen muss.
  • Infektionen der Atemwege können häufig sein, da ihre Komponentenstrukturen der Umwelt ausgesetzt sind. Bakterien und Viren können die Atemwege infizieren und Krankheiten verursachen.

 

Quellen

  • „Wie die Lunge funktioniert.“ Nationales Institut für Herzlungen und Blut , US-Gesundheitsministerium, www.nhlbi.nih.gov/health/health-topics/topics/hlw/system. 

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