Die Lungen – Blasebalg im Thorax
Die Lungen bestehen aus zwei Lungenflügeln, die den grössten Teil des Thorax ausfüllen. Der linke Lungenflügel hat zwei und der rechte Lungenflügel drei Lungenlappen. In der linken Lunge gibt es einen Lobus superior sowie einen Lobus inferior. Die rechte Lunge verfügt zusätzlich über einen Lobus medius. Die einzelnen Lungenlappen teilen sich weiter in Segmente. Die zehn Segmente pro Lunge werden von den dazugehörigen Segmentbronchien mit Luft versorgt. Die Grenzen der Lungenlappen sind als Fissura obliqua (linke und rechte Lunge) und horizontalis (nur rechte Lunge) zu sehen. Die linke Lunge ist kleiner, da links im Thorax das Herz Platz braucht (Abb. 14).
Abb. 14 Lungenlappen mit Bronchialbaum [Open Stax College; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
Den Raum zwischen den Lungenflügeln nennt man Mediastinum: Hier verlaufen die Speise- und Luftröhre sowie Blutgefässe und Nerven. Auch das Herz und zahlreiche Lymphknoten befinden sich im Mediastinum.
Die Lungen haben je drei Kontaktflächen mit ihrer Umgebung (Abb. 15):
1. Die Lungenbasis ist mit dem Zwerchfell verwachsen (Facies diaphragmatica).
2. Ventral, lateral und dorsal grenzen die Lungen an die Rippen (Facies costalis)
3. Medial stossen sie an das Mediastinum (Facies medialis).
Abb. 15 Blick in den Thorax: 1. Trachea, 2 Facies diaphragmatica, 3. Facies costalis, 4. Facies medialis (links mit Incisura cardiaca) [Beat Ruest; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
Auf der medialen Seite der Lungen liegt der Lungenhilus (Abb. 16). An diesem Ort ziehen verschiedene Leitungen in die Lungen hinein und aus den Lungen heraus. Es handelt sich dabei um Bronchien, Lungenarterien, Lungenvenen sowie Lymphgefässe und Nerven. Dazwischen sind zahlreiche Lymphknoten positioniert.
Abb. 16 Blick in den Thorax mit längsgeschnittenen Lungen: 1. linker Lungenhilus, 2. Herz im Mediastinum, 3. Zwerchfell, 4. Vena cava superior, 5. Aorta ascendens [Beat Ruest; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
Pleura – Tapete und Verpackung in einem
Die Pleura visceralis (Lungenfell) überzieht die Lungen und die Pleura parietalis (Rippenfell) kleidet die Brusthöhle aus. Beide zusammen heissen Brustfell (Pleura). Die Pleurablätter bestehen aus einem einschichtigen Plattenepithel, das mit elastischen Fasern durchsetzt ist (Abb. 17).
Abb. 17 Pleura in der Übersicht und im Detail [Open Stax College; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
Die Pleurablätter sind über einen Flüssigkeitsfilm miteinander verbunden und haften deshalb aneinander. Das ist vergleichbar mit einem Saugnapf, den man an eine glatte Wand klebt: Feuchtet man den Saugnapf an und drückt ihn an die Wand, bleibt er «kleben». Ist der Saugnapf trocken, fällt er runter. Die Lungen werden durch die Haftung der beiden Pleurablätter an der Thoraxwand daran gehindert, in sich zusammenzufallen. Trotz des Zusammenklebens der Pleurablätter lassen sich die Lungen längs gegen die Thoraxwand verschieben. Das garantiert ein reibungsfreies Ein- und Ausatmen.
Zwischen den Pleurablättern gibt es einen (virtuellen) Raum, den man Pleuraspalt nennt. Gelangt Luft (Pneumothorax) oder Flüssigkeit (Pleuraerguss) in den Pleuraspalt, lösen sich die Pleurablätter voneinander und die Lungen kollabieren. (Siehe Kapitel «Pneumothorax – Luft ausserhalb der Lungen» und «Pleuritis – mit oder ohne Erguss»)
MEMO Pleura-«Spalt» Der Pleuraspalt ist nicht wirklich ein sichtbarer Spalt. Er ist mit einem hauchdünnen Flüssigkeitsfilm von insgesamt 5 ml gefüllt.
Alveolen – wo der Gasaustausch stattfindet
Beide Lungenflügel zusammen beherbergen etwa 350 Millionen Alveolen (Lungenbläschen). Die Gesamtfläche dieser Alveolen beträgt (beim Einatmen) ungefähr 120 m2; das entspricht der Fläche eines halben Tennisplatzes (Abb. 18).
Abb. 18 Alveolentrauben mit Blutfluss [Open Stax College; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
In den Alveolen sind die Luftwege zu Ende und der Gasaustausch beginnt. Mehrere kugelförmige Alveolen hängen wie Trauben an einem Bronchiolus. Jedes Lungenbläschen ist mit einem Netz von Kapillaren (feinste Blutgefässe) umhüllt. Das garantiert einen schnellen Austausch von Sauerstoff (O2) und Kohlendioxid (CO2). Beim Einatmen strömt O2 in die Alveolen und diffundiert durch das dünne Alveolarepithel sowie das Endothel (Wand der Kapillaren) in die Erythrozyten (rote Blutkörperchen).
In umgekehrter Richtung diffundiert CO2 aus dem Blut in die Alveolen und verlässt mit der Ausatemluft die Lungen. Die gesamte Diffusionsstrecke, welche die Atemgase zwischen Alveole und Erythrozyt zurücklegen, beträgt um die 2.2 µm.
Exkurs von klein zu gross 1 Meter (m) entspricht 1’000’000’000 Nanometer (nm), 1’000’000 Mikrometer (μm), 1’000 Millimeter (mm) oder 100 Zentimeter (cm). Entspräche die Distanz von der Erde zur Sonne 1 m, so wäre die Cheopspyramide in Ägypten in diesem Massstab 1 nm hoch.
Zwei Zellarten formen das Alveolarepithel: die Pneumozyten Typ I, die den Hauptanteil des Epithels bilden und die Pneumozyten Typ II, die den Surfactant produzieren. Zusätzlich findet man am Alveolarepithel die Alveolarmakrophagen (Zellen des Immunsystems), die Partikel aus der Atemluft phagozytieren («fressen»).
Das Lungengewebe ist mit elastischen Bindegewebsfasern durchzogen, welche die Lungen dehnbar machen. Beim Einatmen muss man den elastischen Widerstand mit der Atemmuskulatur überwinden. Beim Ausatmen ziehen sich die Lungen von alleine zusammen (Abb. 19). (Siehe Kapitel «Inspiration und Exspiration»)
Abb. 19 Alveole mit ihren typischen Strukturen [Open Stax College; bearbeitet von Dr. med. André Lauber]
Auch die Alveolen sind mit elastischen Fasern überzogen, die sich beim Einatmen dehnen und beim Ausatmen zusammenziehen. Da die Lungenbläschen aus einer hauchdünnen Epithelschicht bestehen, würden die elastischen Fasern die Alveolen zusammendrücken. Das verhindert eine Auskleidung im Innern der Alveolen – der Surfactant. Er vermindert die Oberflächenspannung in den Alveolen, was deren Kollaps beim Ausatmen verunmöglicht.
MEMO Surfactant bedeutet «Surface active agent» Der Surfactant besteht aus einem Gemisch von Phospholipiden (90 %), Proteinen und Zuckerverbindungen.
Die Blutversorgung der Lungen – alles im Doppel
Die Lungen besitzen eine doppelte Blutversorgung: