Gasaustauschfunktionen

Gasaustauschfunktionen beschreiben die physiologischen Prozesse, durch die Sauerstoff aus der Atemluft in das Blut aufgenommen und Kohlendioxid aus dem Blut in die Ausatemluft abgegeben wird. Der Gasaustausch findet überwiegend in den Alveolen der Lunge statt und wird von Diffusion entlang der Partialdruckgradienten getragen.

Der Austausch erfolgt über eine dünne Diffusionsbarriere zwischen Alveolarraum und Kapillarbett. Wichtige Faktoren sind eine große Austauschoberfläche (geschätzte Größe: mehrere zehn bis hundert Quadratmeter), eine geringe Diffusionsdistanz, ausreichende Ventilation der Alveolen und ausreichende Durchblutung. Sauerstoff diffundiert vom Alveolarraum in das Kapillarblut, Kohlendioxid in die entgegengesetzte Richtung; die Mengenbewegung folgt dem Fick’schen Diffusionsprinzip und den jeweiligen Partialdrücken (PO2 rund 100 mmHg in Alveolen, ca. 40 mmHg in venösem Blut; PCO2 ca. 40 mmHg in Alveolen, ca. 46 mmHg im venösen Blut). Surfactant reduziert die Oberflächenspannung und unterstützt die Funktionsweise der Diffusionsbarriere.

Die Gaswechselleistung hängt von Ventilation-Perfusion-Matching ab. Störungen in Ventilation (z. B. Obstruktion), Perfusion (z. B. Lungenembolie) oder der Diffusionsbarriere (z. B. Fibrose, Ödem) können zu Hypoxie oder Hyperkapnie führen. Die Diffusionskapazität DLCO wird als klinische Größe verwendet, um die Fähigkeit des Gasaustauschs zu bewerten. Gasaustauschfunktionen lassen sich durch weitere Messungen von arterialer und alveolärer Gaszusammensetzung beurteilen und sind zentral in der Beurteilung vieler Lungenerkrankungen.