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Atemregulation


Die Atmung wird durch das Gehirn gesteuert. Ziel ist es, den Gehalt an Sauerstoff (paO2) und Kohlendioxid (paCO2) im Blut in einem engbegrenzten Normbereich zu halten.

Die Atemregulation besteht aus zwei Grundvorgängen:

  1. Die eigentliche Atmung muss mechanisch gesteuert werden. Es muss eingeatmet, ausgeatmet und dabei ein bestimmter Atemrhythmus eingehalten werden.

  2. Die Blutgase, also Sauerstoff und Kohlendioxid, müssen in einem Normbereich gehalten werden. Diesen Vorgang bezeichnet man auch als „chemische Regulation" der Atmung.

Zu Punkt 1, der mechanischen Steuerung der Atmung:


Atemzentrum

Das Atemzentrum befindet sich im Gehirn in der „Medulla oblongata", dem verlängertem Mark

Atemregulation, verlängertes Markt, Medulla oblongata,

Abb. 37: Atemzentrum - Medulla oblongata (21/V) © Andreas Heimann-Heinevetter


sowie in der „Pons", also der Brücke.


Atemregulation, Pons, Brücke,

Abb. 38: Atemwege - Pons © Andreas Heimann-Heinevetter


  • Das Inspiratorische Zentrum liegt im verlängerten Mark und sorgt für einen Grundrhythmus der Atmung. Es ist leicht zu erraten, was dieses Zentrum während der Expiration, also der Ausatmung, tut. Richtig vermutet: es ruht.
  • Das Pneumotaktische Zentrum befindet sich in der Brücke. Seine Aufgabe ist es, die Einatmung zu begrenzen. Sinnbildlich funkt dieses Zentrum „Hey, die Lungen sind jetzt aber voll, Einatmung bitte beenden!" an das Inspiratorische Zentrum.
  • Ausatmung: Das Inspiratorische Zentrum hat die Anweisung des Pneumotakischen Zentrums verstanden und schweigt. Die Ausatmung selbst erfolgt passiv.
  • Das Expiratorische Zentrum ist im Normalfall inaktiv; es ruht einfach so vor sich hin. Rege wird es erst, wenn die Ausatmung beschleunigt werden soll (z.B. wenn Sie schnell laufen und mehr Luft durch die Lungen gepumpt werden muss). Jetzt erfolgt der Auftritt des Expiratorischen Zentrums, das im  verlängerten Mark zu finden ist. Es stimuliert die Ausatmungsmuskeln, die Luft mit Kraft aus der Lunge zu pressen.

Bis zu dieser Stelle wurde erklärt, wie ein Atemzug funktioniert. Wie jedoch werden der Sauerstoffgehalt und der Kohlendioxidgehalt im Blut auf einem konstanten Wert gehalten?


Zu Punkt 2, der „chemischen Regulation" der Atmung:


Chemische Regulation der Atmung


  • Kohlendioxid: Der Gehalt an Kohlendioxid (CO2) im Blut hat den größten Einfluss auf den Atemantrieb. Steigt der Kohlendioxidgehalt des Blutes an, wird die Atmung in Frequenz und Tiefe gesteigert, - der Körper versucht, Kohlendioxid abzuatmen. Dies funktioniert jedoch nur bis zu einem gewissen CO2-Wert. Steigt das CO2 sehr hoch, z.B. auf einen paCO2 um 100 mmHG (Werte um die 40 mmHG im arteriellen Blut sind normal), kommt es zu einer sogenannten CO2- Narkose. die letztendlich zu einem Atemstillstand führt.
  • Wasserstoffionen-Konzentration - oder einfacher ausgedrückt: der pH-Wert des Blutes (normal sind Werte zwischen 7,38 und 7,42).
  • Steigt die Wasserstoffionen-Konzentration im Blut und Gewebe (dies wird als „Azidose" bezeichnet, womit eine Verschiebung des pH-Wertes in den „sauren" Bereich gemeint ist), wird die Atmung gesteigert.
  • Sinkt die Wasserstoffionen-Konzentration (dies wird als „Alkalose“ bezeichnet, womit eine Verschiebung des pH-Wertes in den „basischen" Bereich gemeint ist), so wird die Atmung vermindert.
  • Die Wirkung ist jedoch nicht so ausgeprägt wie bei den Veränderungen des Kohlendioxidgehaltes im Blut. Ein Anstieg des Kohlendioxidgehaltes im Blut führt zu einer Zunahme der Wasserstoffionen-Konzentration im Blut und Gewebe.
  • Sauerstoff: Der Sauerstoffgehalt des Blutes hat unter Normalbedingungen recht wenig Einfluss auf die Atmung. Nur ein starkes Absinken des Sauerstoffgehaltes im arteriellen Blut - Werte unter 50 mmHg (normal sind Werte knapp unter 100 mmHG) - führt zu einem stark gesteigerten Atemantrieb.

So funktioniert die Atmung, so wird sie gesteuert.


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