Gasaustauschmembran

Gasaustauschmembran bezeichnet die dünne Barriere, über die Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft ins Blut diffundiert und Kohlenstoffdioxid aus dem Blut in die Ausatemluft abgegeben wird. In der Lunge besteht sie vor allem aus der Alveolarbarriere, der Kapillarwand und den gemeinsamen Basalmembranen.

Aufbau: Die Barriereschicht umfasst das alveolare Epithel mit Typ-I-Pneumozyten, die Basalmembran der Alveolen, das Kapillaren-Endothel sowie das Interstitium. Die Gesamtdicke liegt bei etwa 0,2 bis 0,6 Mikrometern und die verfügbare Diffusionsfläche wird auf rund 70 bis 100 Quadratmeter geschätzt, was eine effiziente Diffusion ermöglicht.

Mechanismus: Der Gasaustausch erfolgt durch Diffusion entlang der Druckgefälle der Gase. Sauerstoff diffundiert von der Alveolarluft ins Blut, Kohlenstoffdioxid in entgegengesetzter Richtung. Kohlenstoffdioxid diffundiert aufgrund seiner höheren Löslichkeit schneller. Die Rate der Diffusion hängt von Fläche, Dicke, dem Diffusionskoeffizienten der Gase und dem Druckgefälle ab (Fick’sches Gesetz), zudem von Ventilation und Perfusion ab.

Messung und Relevanz: Die Diffusionskapazität der Lunge (DLCO) dient als Kennwert für das Funktionsvermögen der Gasaustauschmembran. Faktoren wie Entzündung, Ödem, Fibrose oder Zerstörung der Oberflächenfläche beeinträchtigen die Diffusion negativ.

Klinische Bedeutung: Chronische Veränderungen wie Fibrose oder Emphysem, sowie akute Erkrankungen wie ARDS oder Pneumonie, verändern Membrankraft oder Oberfläche und verschlechtern den Gasaustausch. Alter, Höhenaufenthalt und begleitende Lungenerkrankungen beeinflussen zusätzlich die Diffusion.