Sauerstoffnutzung

Sauerstoffnutzung bezeichnet die Nutzung von molekularem Sauerstoff durch Organismen zur Energiegewinnung in der Zellatmung. In tierischen Zellen erfolgt dies überwiegend in den Mitochondrien durch oxidative Phosphorylierung der Elektronentransportkette, wobei Sauerstoff als Endakzeptor dient. Die dabei freigesetzte Energie wird zur Synthese von Adenosintriphosphat (ATP) verwendet.

Die Sauerstoffzufuhr beginnt mit der Atmung, die O2 in die Lunge bringt. Dort diffundiert der Sauerstoff durch die Alveolarwand ins Blut, wird an Hämoglobin gebunden und im Blutkreislauf zu Geweben transportiert. In den Geweben wird O2 freigesetzt, diffundiert in Zellen und dient der Elektronentransportkette. Der tatsächliche Nutzungsgrad hängt von Faktoren wie dem pO2-Gradienten, der Diffusionsdistanz, der Hämoglobinsättigung und der Mitochondriendichte ab.

Messgrößen und Konzepte der Sauerstoffnutzung umfassen die maximale Sauerstoffaufnahme (VO2max), ein Maß für die aerobe Leistungsfähigkeit, sowie den arteriell-venösen O2-Unterschied (a-vO2-Differenz), der die Gewebeextraktion beschreibt. In der Zellatmung liefert die Oxidation von Glukose mit Sauerstoff ungefähr 30–32 ATP pro Glukose, was die grundlegende Energiemenge für Zellen darstellt.

Einflussfaktoren auf die Sauerstoffnutzung umfassen Training (Vermehrung von Kapillaren und Mitochondrien), Alter und Gesundheitszustand (z. B. COPD, Anämie) sowie Umweltbedingungen wie Höhenlage, die den pO2-Wert beeinflussen. Die Sauerstoffnutzung ist damit zentral für Stoffwechsel, Leistungsfähigkeit und Gesundheit.