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Alveolen sind ein wichtiger Teil des Atmungssystems, dessen Funktion es ist, Sauerstoff- und Kohlendioxidmoleküle zum und vom Blutkreislauf auszutauschen. Diese winzigen, ballonförmigen Luftsäcke befinden sich ganz am Ende des Atmungsbaums und sind in Gruppen in der gesamten Lunge angeordnet.
Struktur
Alveolen sind winzige ballonförmige Strukturen und der kleinste Durchgang in den Atemwegen. Die Alveolen sind nur eine Zelle dick, was den relativ einfachen Durchgang von Sauerstoff und Kohlendioxid (CO2) zwischen den Alveolen und den als Kapillaren bezeichneten Blutgefäßen ermöglicht.
Ein Kubikmillimeter Lungengewebe enthält etwa 170 Alveolen. Während die Gesamtzahl von einer Person zur nächsten variieren kann, gibt es buchstäblich Millionen in der menschlichen Lunge, die sich über eine Oberfläche von ungefähr 70 Quadratmetern erstrecken.
Zellen der Alveolen
Die Alveolen bestehen aus zwei verschiedenen Zelltypen, die unterschiedliche Funktionen haben:
- Pneumozyten vom Typ I sind die Zellen, die für den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid verantwortlich sind.
- Pneumozyten vom Typ II erfüllen zwei wichtige Funktionen. Sie sind für die Reparatur von Schäden an der Alveolarschleimhaut verantwortlich und scheiden auch Tensid aus.
Es gibt auch viele Immunzellen, die als Alveolarmakrophagen in den Alveolen bekannt sind. Makrophagen sind im Wesentlichen die "Müllwagen" des Immunsystems und phagozytieren oder "fressen" Trümmer, auf die sie stoßen. Sie sind verantwortlich für die Reinigung von Partikeln, die nicht von den Zilien oder dem Schleim in den oberen Atemwegen aufgefangen werden, sowie von toten Zellen und Bakterien.
Funktion
Alveolen sind der Endpunkt des Atmungssystems, der beginnt, wenn wir Luft in den Mund oder die Nase einatmen. Die sauerstoffreiche Luft wandert über den rechten oder linken Bronchus die Luftröhre hinunter und dann in eine der beiden Lungen. Von dort wird die Luft durch immer kleinere Passagen, sogenannte Bronchiolen, am Alveolarkanal vorbei geleitet, bis sie schließlich in eine einzelne Alveole eintritt.
Alveolen sind mit einer Flüssigkeitsschicht ausgekleidet, die als Tensid bekannt ist und die Form und Oberflächenspannung des Luftsacks beibehält. Durch Aufrechterhaltung der Oberflächenspannung gibt es mehr Oberfläche, durch die Sauerstoff- und CO2-Moleküle gelangen können.
An dieser Verbindungsstelle diffundieren Sauerstoffmoleküle durch eine einzelne Zelle in einer Alveole und dann durch eine einzelne Zelle in einer Kapillare, um in den Blutkreislauf zu gelangen. Gleichzeitig werden Kohlendioxidmoleküle, ein Nebenprodukt der Zellatmung, zurück in die Alveole diffundiert, wo sie über die Nase oder den Mund aus dem Körper ausgestoßen werden.
Die Diffusion von Sauerstoff aus den Alveolen zu den Kapillaren erfolgt, weil die Sauerstoffkonzentration in den Kapillaren geringer ist. In ähnlicher Weise diffundiert Kohlendioxid von den Kapillaren zu den Alveolen, wo die Kohlendioxidkonzentration niedriger ist.
Während des Einatmens dehnen sich die Alveolen aus, da der Unterdruck in der Brust durch Kontraktion des Zwerchfells erzeugt wird. Während des Ausatmens ziehen sich die Alveolen zurück (springen zurück), während sich das Zwerchfell entspannt.
Verwandte Bedingungen
Es gibt eine Reihe von Erkrankungen, die die Alveolen direkt betreffen können (die wir als alveoläre Lungenerkrankungen bezeichnen). Diese Krankheiten können dazu führen, dass sich die Alveolen entzünden und vernarben oder sich mit Wasser, Eiter oder Blut füllen.
Zusätzlich zu Schäden, die durch Entzündungen oder Infektionen in den Alveolen verursacht werden, hängt die ordnungsgemäße Funktion davon ab, dass der Körper ein Gleichgewicht zwischen Überinflation und Unterinflation der Alveolen aufrechterhält:
- Überdehnung: Das Vorhandensein eines gesunden Bindegewebs-Unterstützungssystems muss verhindern, dass sich die Alveolen überdehnen. Ein Beispiel für eine Verletzung, die zu einer Überdehnung führen kann, ist die mechanische Beatmung (Atmung über ein Beatmungsgerät).
- Funktionsstörung des Tensids: Tensid verhindert, dass die Alveolen zwischen den Atemzügen vollständig kollabieren. Um zu verstehen, warum dies wichtig ist, können Sie sich vorstellen, wie es einfacher ist, einen teilweise aufgeblasenen Ballon in die Luft zu jagen, als einen vollständig zusammengeklappten Ballon in die Luft zu jagen. Erkrankungen wie COPD, Atemnotsyndrom bei Säuglingen, Asthma, interstitielle Fibrose sowie einige genetische Erkrankungen können zu einer Dysfunktion der Tenside führen, die zum Zusammenbruch der Alveolen führt.
Unter den Bedingungen, an denen die Alveolen beteiligt sind:
Emphysem
Emphysem ist eine Erkrankung, bei der die Entzündung der Lunge die Erweiterung und Zerstörung der Alveolen verursacht. Zusätzlich zum Verlust von Alveolen beginnen die Zellwände der verbleibenden Luftsäcke zu härten und ihre Elastizität zu verlieren. Dies macht es schwierig, Luft aus der Lunge auszutreiben (ein Zustand, der als Lufteinschluss bezeichnet wird).
Lufteinschlüsse erklären, warum das Ausatmen und nicht das Einatmen bei Menschen mit Emphysem normalerweise schwieriger ist. Diese Unfähigkeit, Luft auszutreiben, führt zu einer weiteren Erweiterung der Alveolen und einem erhöhten Funktionsverlust.
Lungenentzündung
Lungenentzündung ist eine Infektion, die die Alveolen in einer oder beiden Lungen entzündet und dazu führen kann, dass sich die Luftsäcke mit Eiter füllen.
Tuberkulose
Tuberkulose ist eine infektiöse bakterielle Erkrankung, die durch das Wachstum von Knötchen im Gewebe der Lunge gekennzeichnet ist. Die Krankheit infiziert hauptsächlich die Alveolen, wenn Bakterien eingeatmet werden, was zur Bildung von Eiter in den Luftsäcken führt.
Bronchioloalveoläres Karzinom (BAC)
Das Bronchioloalveolarkarzinom (BAC) ist eine Form von Lungenkrebs, die heute als Subtyp des Lungenadenokarzinoms angesehen wird. Diese Krebsarten Start in den Alveolen und sind oft diffus in einer oder beiden Lungen zu finden.
Im Gegensatz zu vielen Krebsarten, die sich über das Lymphsystem und / oder den Blutkreislauf in entfernte Regionen des Körpers ausbreiten, breitet sich BAC hauptsächlich über die Atemwege (aerogene Metastasen) in andere Regionen der Lunge aus.
Akutes Atemnotsyndrom (ARDS)
Das akute Atemnotsyndrom (ARDS) ist eine lebensbedrohliche Lungenerkrankung, die verhindert, dass Sauerstoff in die Lunge gelangt, wenn sich Flüssigkeiten in den Alveolen ansammeln. ARDS ist bei kritisch kranken Patienten häufig.
Atemnotsyndrom (RDS)
Das Atemnotsyndrom (RDS) tritt bei Frühgeborenen auf, deren Körper noch nicht genügend Tensid produziert haben, um die Alveolen auszukleiden. Daher steht weniger Oberfläche für den Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid zur Verfügung.
Lungenödem
Lungenödem ist ein Zustand, der durch überschüssige Flüssigkeit in der Lunge verursacht wird, die sich in den Alveolen ansammelt und zu Atemversagen führen kann.
Alveoläre Proteinose
Die pulmonale alveoläre Proteinose ist eine seltene Krankheit, bei der sich Proteine in den Alveolen ansammeln. Es handelt sich meistens um eine Autoimmunerkrankung, die bei Erwachsenen im Alter von 20 bis 50 Jahren auftritt, kann aber auch als angeborene Erkrankung (von Geburt an) auftreten.
Rauchen
Als einziger Risikofaktor für Lungenerkrankungen ist bekannt, dass Tabakrauch die Atemwege auf allen Ebenen beeinträchtigt. Dies schließt die Alveolen ein.
Alveolen bestehen aus Kollagen und Elastin, die den Säcken ihre Elastizität verleihen. Rauchen beschädigt beide, wodurch die Säcke hart werden und sich verdicken. Rauchen erweitert auch aktiv die Blutgefäße und behindert den Austausch von Sauerstoff und CO2.
Zigarettenrauch beeinflusst auch die Funktionsweise der Alveolen und verursacht Schäden bis auf molekularer Ebene. Es stört die Fähigkeit unseres Körpers, sich selbst zu reparieren, wie es nach einer Infektion oder einem Trauma der Fall sein könnte. Daher kann der Alveolarschaden ungehindert fortschreiten, da die Lunge dauerhaft giftigen Dämpfen ausgesetzt ist.
Ein Wort von Verywell
Die Alveolen bieten eine der wichtigsten Funktionen, die unser Körper erfüllt. Sie sind das Tor, durch das Sauerstoff in unseren Blutkreislauf gelangt, und der primäre Weg, auf dem einige der Abfallprodukte des Stoffwechsels (Kohlendioxid) aus dem Körper austreten.
Krankheiten, die die Alveolen betreffen, können dazu führen, dass weniger Sauerstoff an das Gewebe unseres Körpers abgegeben wird, und folglich können alle wichtigen Organe (aufgrund von Hypoxie) geschädigt werden.
Physiologie der Atmung