Sauerstoffdiffusion

Die Sauerstoffdiffusion bezeichnet den passiven Transport von Sauerstoff durch Membranen, Gewebe oder Flüssigkeiten entlang eines Partialdruckgefälles. In biologischen Systemen dient sie der Atmung und der Versorgung von Gewebe mit O2, insbesondere dem Übertritt von O2 aus den Alveolarräumen des Atmungssystems in das Kapillarenblut und dessen Weitertransport.

Die Grundlage ist die Ficksche Diffusion: Der Fluss von Sauerstoff ist proportional zum Unterschied der Konzentrationen bzw. Partialdrücke und zur Diffusionskonstante. In Gewebemembranen gilt der Driving Force vor allem durch den Partialdruckunterschied über die Membran; die Diffusionsrate hängt von der Membranstärke, der Oberflächenfläche, dem Diffusionskoeffizienten, der Temperatur und dem Medium ab.

In der Lunge diffundiert Sauerstoff durch die alveolo-kapilläre Membran in das Blut. Typischerweise beträgt der alveoläre O2-Partialdruck etwa 100 mmHg, der venöse O2-Partialdruck etwa 40 mmHg, was einen Diffusionsantrieb von rund 60 mmHg ergibt. Der Großteil des O2 wird an Hämoglobin gebunden, ein geringer Teil bleibt gelöst im Plasma. Der transportierte O2 wird schließlich zu den Zellen transportiert.

Faktoren, die die Diffusion beeinflussen, sind Oberflächenbereich (SA), Membrann thickness, der Diffusionskoeffizient von O2 im jeweiligen Medium und der Partialdruckgradient. Störungen wie Fibrose, Emphysem oder Ödeme erhöhen die Diffusionsdistanz oder verringern die Austauschfläche und führen zu Hypoxie.

Die Diffusionskapazität (DLCO) ist eine klinische Messgröße, die die Fähigkeit der Lunge beschreibt, O2 durch die Alveolarmembran zu diffundieren. Abweichungen weisen auf Diffusionsstörungen hin.