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| IMC Wiki | Gewebeatmung

Gewebeatmung

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Gewebeatmung ist die Aufnahme von Sauerstoff in die Zellen und die Abgabe von CO2 an das Blut. Sie ist die Voraussetzung für die Energiegewinnung aus dem oxidativen Abbau der Nährstoffe. Energie wird daneben in geringerem Umfang aus dem anaeroben Abbau der Glukose (Glykolyse) gewonnen (vgl. Abbau der Kohlenhydrate). Die biologische Oxydation erfolgt in den Mitochondrien. Unter O2-Mangelbedingungen entsteht Lactat, welches zum Teil zur Glykogensynthese verwendet wird, vor allem aber zu einer metabolischen Azidose führt. Der Sauerstoffbedarf einzelner Zellen und Gewebe ist in Abhängigkeit von deren Aufgaben verschieden. Die Sauerstoffvorräte der Gewebe sind gering. Die Muskulatur allerdings besitzt in Form des O2-bindenden Myoglobins eine Reserve. Die Speicherfunktion kann durch Training erhöht werden. Im Herzmuskel steht diese Sauerstoffreserve während der Diastole in dann vermindert durchbluteten Abschnitten zur Verfügung.
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Gasaustausch in den Geweben

Der Umfang der Diffusion ist im 1. Fick'schen Gesetz festgelegt:

M = D · F · ΔC
d
M = Diffusionsstrom
D = Diffusionskoeffizient
F = Fläche
d = Dicke
ΔC = Konzentrationsdifferenz
Der Krogh'sche Gewebezylinder zeigt modellhaft den Vorgang des Atemgasaustausches #pic#.

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In den Mitochondrien der Zellen muss der O2-Partialdruck für einen geordneten Stoffwechsel mindestens 0,1-1 mmHg (13,3-133,3 kPa) betragen. Die Steuerung des Sauerstoffangebotes und des CO2-Abtransportes erfolgt über die Organdurchblutung, gekoppelt mit der Sauerstoffaufnahme und Kohlendioxydabgabe in der Lunge. Sie werden durch regionale Faktoren (Störgrößen) vor allem den O2- und CO2-Partialdruck und pH-Wert und durch zentrale Fühler (Chemorezeptoren) vermittelt.

Zahlreiche Erkrankungen und Verletzungen sowie deren Folgen auf Stoffwechsel- und Transportorgane führen zur Hypoxie und Hyperkapnie. Typische Beispiele sind:
  • arterielle Durchblutungsstörungen, Ischämie
  • venöse Abflussbehinderung
  • Lungenerkrankungen
  • Blutkrankheiten (Anämie)
Störungen des Gasaustausches in den Geweben sind in Abhängigkeit von der O2-Sensibilität seiner Zellen über kürzere (z. B. Gehirn) oder längere (z. B. abgekühlte Transplantatorgane) Zeiträume reversibel. Wird diese Zeitgrenze überschritten, erfolgt die Nekrose und der fibrotische Ersatz des Gewebes (z. B. Herzinfarktnarbe).

Chemie des Atemgastransports

Der Transport des Sauerstoffes erfolgt nach Bindung an Hämoglobin:
Hämoglobin (Hb) + O2 → Oxihämoglobin (HbO2).

Diese Bindung ist reversibel und löst sich im Gewebe:
Oxihämoglobin (HbO2) - Desoxigenation → Hämoglobin(Hb) + O2.

Es gibt auch eine pathologische irreversible Oxidation des Hämoglobins mit Umwandlung des zweiwertigen Eisens in dreiwertiges:
Hämoglobin (Hb)- Toxin → Methämoglobin.