Physiologie (Fach) / Vorlesung Atmungsphysiologie (Lektion)

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• Welche Rolle spielt die Atmung im Organismus? Sauerstoffversorgung Kohlendioxideliminierung Kontrolle der Wasserstoffionenkonzentration im Blut Thermoregulation
• Was versteht man unter Respiration? Atmung innere Atmung: Gasaustausch zwischen Blut- und Gewebezellen äußere Atmung: Gasaustasch zwschen eingeatmeter Luft und Blutzellen
• Was sind die Gefäße für die nutritive bzw. für die funktionell Versorgung der Lunge? nutritiv: Aa. bronchiales fuktionell: A. pulmonales
• Wie beeinflusst die Gravitation die Lungenkapillaren? Durch die Gravitation werden die dorsalen Kapillaren zusammengedrückt, sodass die ventralen Kapillaren einen größreren Durchmesser haben und mehr Blut hindurch fließen kann. Dadurch bleibt die Perfusion hier konstant.
• Wie beeinflusst das smpathische bzw. das parasympathische Nervensystem die Gefäße in der Lunge? parasympathisch: Dilatation (n.vagus - AcH) sympathisch: Kontraktion (durch Stimulation der alpha-Rezeptoren)
• Was passiert mit den Lungenkapillaren bei Hypoxie? Sie verschließen sich, damit das Blut zu den Berichen der Lunge fließen kann die besser belüftet sind. Hypoxie = Sauerstoffarmut
• Was bedeutet Stenose? Die Verengung der Blutgefäße wegen der Kontraktion der glatten Muskelzellen.
• Was bewirkt eine Blutdruckerhöhung in der Lunge? Eine Verringerung des vaskulären Widerstandes
• Was gehört zu den oberen Atemwegen und wie ist die jeweilige Funktion? Nasenhöhle: Schutz (mechanisch, Immunologisch IgA) Luftklimatisierung (Sättigung der Luft mit Wasserdampf, Erwärmung) Wärmeübertragung (Wörmereduktion) Mundhöhle: nur bei erhöhter Respiration Rachen (Pharynx): Abwehrfunktion mit muköser Schleimhaut, lymphatischen Gefäßen und Drüsensystem Kehlkopf (Larynx): Stimmbildung
• Was sind die unteren Atemwege und Ihre Funktion? Trachea, Bronchi principales, Bronchi lobulares kein Gasautausch Abwehrfunktion Lufttransport Becherzellen (im Epithel) Produktion von Muzin Flimmerepithel mit Zilien, die sich in Solphase befinden muköse Schicht (Gelphase)
• Was ist eine Alveole? eine elementare, morphologische Einheit der Atmung mit respiratorischem Epithel bedeckt Ort des Gasaustausches Alveolarwand mit Blutzellen im engen Kontakt von Luft nur durch 4 Schichten getrennt gesamte Oberfläche 120 m2
• Was sind die wichtigsten Faktoren für die Regulation des Gasaustausches? Partialdrücke Rate des Sauerstoffverrauchs Produktion des CO2  
• Welche 4 Schichten trennen Luft von Blutzellen? Surfactant Schicht Alveolarepithel Basalmembran Kapillarendothel
• Welche Zellen sind in der Alveolarwand zu finden und welche Funktion haben sie? Pneumozyten Typ 1: Gasaustausch Auskleidung der inneren Alveolarfläche flach →möglichst kleine Blut-Luft Schranke Typ 2: Produktion der Surfactantschicht kleiner als Typ 1 (nur 5% der Alveolarwand), aber viel höhere Anzahl reicher an Zellorganellen
• Was für Bronchiolustypen gibt es und was ist der Unterschied? Bronchiolus terminales Bronchiolus respiratoris: respiratorisches Epithel →Gasaustausch
• Was ist die Surfacatant Schicht und was sind Ihre Aufgaben? besteht aus Lipiden ( Lecitinderivaten, Phospholipiden) und Proteinen wird von Pneumozyten Typ 2 hergestellt kleidet die Innenfläche der Alveolen aus setzt die Oberflächenspannung der Alveole soweit herab, dass ein Kollabieren verhindert wird
• Respirationsbewegungen Inspiration (Einatmen): aktiv  arbeitet gegen die Tendenz der Lunge zu kollabieren m. intercostales ex., m.phrenicus (=Diaphragma), abdominale Muskeln Brustkorberhebung Expiration (Ausatmen): passiv kollabierende Tendenz der Lunge  
• Was verhindert die totale Kollabierung der Lunge? die Adhäsionskräfte zwischen lamina parietale und viscerale der Pleura Adhäsionskräfte = Anheftungskräfte →Flüssigkeitsfilm (Wasserschicht zwischen 2 Glasplatten)  
• Wie hängt die Atemfrequenz mit der Körpergröße zusammen? Je kleiner das Tier, desto höher die Atemfrequenz →je höher die Metabolisationsrate, desto höher die Atemfrequenz
• Wie kann man das Atemvolumen bzw. die Dehnbarkeit der Lunge messen? Mit einem Spirometer. Zwei ineinander geschobene Zylinder. Der untere ist mit Flüssigkeit gefüllt. Die Luft aus der Lunge wird in den oberen Zylinder geleitet der sich dadurch hebt. Die Lageveränderung wird gemessen und entspricht der Volumenänderung.
• Welche Formel kann bei der Messung der Lungenkapazität angewendet werden? VC= VT + IRV + ERV VC= das maximale Luftvolumen, dass durch aktives Atmen bewegt werden kann VT= Das Volumen, dass bei normaler Atmung ein- und ausgeatmet wird IRV= Das Volumen, dass nach normaler Einatmung noch eingeatmet werden kann ERV= Das Volumen, dass bei normaler Atmung noch ausgeatmet werden kann  
• Was ist FRC? Das Luftvolumen, das beim Ausatmen noch in der Lunge zurückbleibt. FRC ist 5-8 mal größer als Atemzugvolumen. Dadurch ist der Partialdruck in der Lunge weitesgehend konstant →Sicherung des normalen Gasautausches
• Was ist der physiologische Totraum? anatomischer Totraum + die Lungengebiete, die trotz respiratoschem Epithel nicht aktiv am Gasautausch teilnehmen. anatomischer Totraum= die Gebiete der Atemwege ohne respiratorisches Epithel Bei Erkrankungen der Lunge ist der physiologische Totraum größer als der anatomische
• Welche Formel kann man bei der Berechnung der genutzten Luftmenge anwenden? VCoeff = frische Luftfraktion / benutzte Luftfraktion VCoeff = ( VT - VD) / ( FRC + VD) frische Luftfraktion= totale Luftvolumen - Luftvolumen im Totraum (VD) benutzte Luftfraktion = die Luft, die in der Lunge zurückbleibt + Luftvolumen im Totraum
• Wie kann man bei einem toten Baby feststellen, ob es tot oder lebendig geboren wurde? Die Lunge eines lebend geborenen schwimmt im Wasser oben, eines totgeborenen nicht. Beim ersten Atemzug, diffundiert die Luft ins Interstitium und bleibt dort.
• Warum führt das Hecheln beim Hund nicht zur Alkalose? Weil sich durch das schnelle ein- und ausatmen und zentraler und ein parietaler Strom bilden. Der parietale Strom ist viel langsamer und sorgt so für einen normalen Gasaustausch. Der zentrale (axiale) schnelle Luftstrom sorgt für die Hitzebeseitungung und hält so die Druckverhältnisse in den Alveolen konstant.
• Warum hat die Lunge das Bestreben sich zu verkleinern? Eigenelastizität Oberflächenspannung in den Alveolen Die Flüssigkeit im Pleuraspalt, die anatomie des Thorax und die Muskelspannung hält sie davon ab
• Wie berechnet man die Druckverhältnisse in der Lunge? Ptp = Palv - P pl Ptp = Transpulmonaldruck Palv = Alveolardruck  P pl = Intrapleuraldruck →beim einatmen wird der Druck in der Lunge kleiner als der atmosphärische Druck (760 mmHG), sodass die Luft in die Lunge einströmen kann
• Was haben Müllers und Valsalvas Experimente gezeigt? Müller: beim einatmen mit geschlossner Glottis nehmen der Intrapleumonaldruck und der Druck im Thorax deutlich ab→ Wiederkäuer Valsalva: beim ausatmen mit geschlossener Glottis nehmen der Druck in der Lunge, im Thorax und im Abdomen deutlich zu →Darmentleerung (Defäkation)
• Was ist ein Pneumothorax? Und welche Typen gibt es? ein Krankheitsbild, bei dem Luft in den Pleuraspalt gelangt. Dadurch kann sich einer oder beide Lungenflügel nicht mehr richtig ausdehnen, sodas sie für die Atmung nicht mehr oder nur noch eingeschränkt dienen können. Spannungspleurathorax = Lebensgefahr! Typ 1: formal einfacher und geschlossener offener Spannungspleumothorax Typ 2: kausal traumatisch (durch Gewalt von außen) iatrogen (vom Arzt erzeugt) spontan
• Was ist ein Emphysem? Und welche Typen gibt es? Emphysema pulmonum: Ein Krankheitsbild, bei dem die Alveolaren durch übermäßiges einatmen (Glas- oder Instrumentenbläser) oder im Alter durch die fehlende Elastizität zuweit gedehnt werden und das Alveolarseptum irreparabel zerstört wird. Emphysema subcutaneum: Eindringen von Luft in das Unterhautgewebe durch abnorme Verbindungen zu den Luftwegen nach z.B. Verletzungen.
• Welche Widerstände sind bei der Atemtätigkeit durch die Muskeln zu überwinden? Reibungs- und Strömungswiderstand in den Atemwegen (bei entspannter Atmung gering (10%), da Luft laminar fließt) Nicht elastische Resistenz von Thorax, Zwerchfell und Baucheingeweiden, gering (1-2%), Verformbarkeit wie bei Knete: nicht spontan reversibel, erfordert Kraft elastische Atmungswiderstände: Bewegung der Gelenke: Rippen und Wirbel Kollapstendenz der Lunge:  Oberflächenspannung in den Alveolen (Hauptanteil der Widerstandskräfte, die überwunden werden müssen) elastischen Elemente von Lunge und Thorax (elastische Fasern)
• Welche Kräfte wirken auf die Alveolen? Kontrahierend: alveoläre Oberflächenspannung Zug der elastischen Faserns des Lungenparenchym Gegen den Kollaps: jeweilige Intrapulmonaldruck Oberflächenspannung der Nachbaralveolen oberflächenaktive Substanzen: Surfactant →Transpulmonaldruck Ptp = Alveolardruck Palv - Intrapleuraldruck Ppl
• Welche Rolle spielt die Surfactantschicht in den Alveolen? Reduzierung der Oberflächenspannung der Alveolen→Öffnung nur dann möglich Die wichtigste Substanz ist das Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC)→ DPPC Mangel= Alveolarkollaps Erhöhung der Lungencompliance Verhinderung des Kollabierens am Ende der Ausatmung
• Durch welche Faktoren wird der Gasaustausch in der Lunge bestimmt? Partialdruckverhältnisse der Gase in der Luft Gaspermeabilität (gering, da Gase ganz leicht durch die 4 Schichten zwischen Kapillare und Alveole diffundieren) Oberflächengröße
• Warum ist der PO2 =100 in den Lungenkapillaren nach passieren der Alveolen und im großen Blutkreislauf vor den Kapillaren PO2= 95? Durch die Kontaminierung des Sauerstoffreichen Blutes durch das Sauerstoffarme Blut der Vv. coronariae und der V.azygos in der Aorta
• Wie lange fließt das Blut durch die Lungenkapillaren an den Alveolen vorbei und wie lange braucht es für den Gasaustausch? 800 msec fließt es an den Alveolen vorbei. 200 msec braucht es für den Gauaustausch 600 msec ist Reserve
• Durch was ist die Sauerstoffsättigung des Blutes beeinflusst? CO2 pH Temperatur DPG
• Was bewirkt DPG? metabolisches Nebenprodukt, wird an Hämoglobin gebunden verdrängt Sauerstoff aus dem Hämoglobin embryonales Hämoglobin bindet weniger DPG
• Warum ist das Einatmen von CO (Kohlenmonooxid) so gefährlich? Weil Hämoglobin CO  mit 200 mal höherer Affinität bindet als O2 Dadurch ist es schon nach wenigen msec gesättigt und kann kein O2 mehr transportieren. Das Plasma kann nur 70 mal weniger Sauerstoff transportieren und das reicht nicht aus, um das gewebe mit Sauerstoff zu versorgen.
• Welche Areale im Gehirn sind für die Atmung verantwortlich? Nuklei in der Medulla oblangata und im Pons n. vagus stimuliert die Ausatmung
• Was ist der Hering-Breuer Reflex? Durch die Dehnung der Lunge wird das Ausatmungszentrum (VRG) stimuliert und der n. phrenicus und die Pons gehemmt. Also Signal zum Gehirn: Einatmung stoppen! Ausatmung beginnen!
• Was sind afferente Signale die sich auf die Atmung auswirken? Hyperventilation emotionale Veränderungen Gliedmaßenbewegung Schmerzgefühle Muskelarbeit schlafen willkürliche Beeinflussung (sprechen, singen) Progesteron (Schwangerschaft)
• Was sind die efferenten nervalen Faktoren bei der Ein- und Ausatmung? Einatmung: n. phrenicus Einatmungsmuskeln Zwerchfell Ausatmung (nur bei forcierter Ausatmung, sonst passiv): Ausatmungsmuskeln
• Welche chemischen Veränderungen regulieren die Atmung? Kohlendioxidspannung des Blutes Wasserstoffionengehalt des Blutes und der Cerebrospinalen Flüssigkeit K+- Konzentrantion
• Was ist der indirekte Einfluss der CO2 Konzentration im Blut auf die Atmung? Wenn die CO2 Konzentration im Blut steigt, steigt sie auch in der cerebrospinal Flüssigkeit. Dadurch sinkt ihr pH Wert und das wird durch Rezeptoren wahrgenommen.
• Was sind die Ursachen von: 1. Biot'scher Rhythmus 2. Cheynes-Stokes-Atmung 3. Kussmaul'sche Atmung 1. Biot'scher Rhythmus: Meningitis Encephalitis 2. Cheynes-Stokes-Atmung: Kreislaufstörung ZNS Erkrankungen nach Morphin Injektion 3. Kussmaul'sche Atmung: Urämie (zuviel Harnstoffe im Blut) diabetisches Koma
• Was ist das besondere an der Atmung der Vögel? Durch den anatomische Aufbau der Lunge kann der Gasautausch sowohl beim Ein- wie auch beim Ausatmen stattfinden. Das heißt das immer frische Luft an das respiratorische Epithek gelangt. → Wichtig, da Vögel vorallem im Flug einen hohen Energieaufwand haben. keine Volumenänderung der Lunge während des Atmens kein Zwerchfell →Luftsäcke werden durch die Rippenanhangsmuskeln erweitert kein Gasaustausch in den Luftsäcken (sacci pneumatici) Gegenstromprinzip beim Gasaustausch in den Parabronchien

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