Atmungssystem: Überbilck über die Atemwege

Das Atmungssystem und die Atemwege sind essenzielle Strukturen für die Leitung von Luft in und aus dem Körper. Zusätzlich ermöglichen sie die Aufnahme von Sauerstoff in den Blutkreislauf und die Abgabe von Kohlenstoffdioxid. Dieser Artikel bietet einen Überblick zu den zugehörigen Strukturen und Funktionen des Atmungssystems.

Atmungssystem – Definition

Das Atmungssystem besteht aus den Organen und Strukturen, die für die Aufnahme von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlendioxid verantwortlich sind. Es umfasst die Nase, den Rachen, die Luftröhre, die Bronchien sowie die Lungen mit den Alveolen, in denen der Gasaustausch stattfindet.

Atmungssystem – Einteilung

Das Atmungssystem wird in untere und obere Atemwege eingeteilt. Die Grenze dafür bildet der Kehlkopf (Larynx), denn ab hier beginnt die Luftröhre, die zu den unteren Atemwegen gehört. Man unterscheidet zudem luftleitende Strukturen von denen die am Gasaustausch beteiligt sind.

 Allgemeiner histologischer Bau

Im Prinzip sind die luftleitenden Atmungsorgane histologisch ähnlich aufgebaut. Sie tragen auf ihrer Schleimhaut ein sogenanntes respiratorisches Epithel. Bei diesem handelt es sich um mehrreihiges Epithelgewebe, dessen Zellen von Kinozilien besetzt sind, weswegen es auch als Flimmerepithel bezeichnet wird. Diese Kinozilien besitzen Motorproteine, die es ihnen ermöglichen gleichmäßig in eine Richtung zu schlagen. Dieser Schlag geht immer in Richtung Mund und Nase. Sie dienen dazu Partikel und Keime aus den Atemwegen zu transportieren. Zusätzlich besitzt das respiratorische Epithel Becherzellen, welche Muzine sezernieren, die die eingeatmete Luft anfeuchten und das Gewebe vor dem Austrocknen schützen.

Dem Epithelgewebe schließt sich basal eine Lamina propria aus Bindegewebe an. Diese besitzt Gefäße zur Ernährung des Gewebes und Erwärmung der eingeatmeten Luft. Zudem sitzen hier Zellen des Immunsystems und es sind an unterschiedlichen Stellen auch Ansammlungen von Lymphfollikeln zu beobachten, die der Immunabwehr dienen. In der Lamina propria sitzen auch seromuköse Drüsen, die eine ähnliche Funktion wie die Becherzellen ausüben.

Atmungssystem – Obere Atemwege

Die oberen Atemwege befinden sich oberhalb des Kehlkopfes. Zu ihnen gehören die Nase, der Rachen (Pharynx) sowie der Kehlkopf selbst.

Nase

Neben der Riechfunktion ist die Nase auch Teil der luftleitenden Wege. Die Nasenlöcher bilden den Eingang in die Nase und sind innen mit Haaren besetzt, die gröberen Partikel den Eintritt verwehren. In die Nasenhöhle münden Drüsen, die ein antimikrobielles Sekret fördern, um so Bakterien vom Eintreten in den Körper zu hindern. Für die Atmung ist die Nase wichtig, da sie im Inneren Gefäßplexus verdichtet ist. Die Nase wärmt also die eingeatmete Luft und feuchtet sie an.

Von anatomischem Interesse sind auch die drei Nasengänge, in die unterschiedliche Strukturen münden. In den oberen Gang, den Meatus nasi superior, mündet der hintere Anteil der Sinus ethmoidales. Sinus frontalis, Sinus maxillaris und der vordere Anteil der Sinus ethmoidales münden in den mittleren Nasengang, den Meatus nasi medius. Der Tränennasengang (Ductus nasolacrimalis) mündet im Meatus nasi inferior.

Histologisch findet man in der Nase drei unterschiedliche Regionen:

• Regio cutanea: Sie liegt weitestgehend im Vorhof der Nase und ist mit Epidermis versehen. Es handelt sich um den Bereich im Übergang von Haut des Gesichts in die Nase hinein.
• Regio olfactoria: Dieses Gebiet bezeichnet das spezielle Riechepithel der Nasenschleimhaut, das sich weit oben in der Nase befindet.
• Regio respiratoria: Der größte Teil der Nase ist mit respiratorischem Epithel ausgekleidet und umfasst vor allem die luftleitenden Gebiete der Nase bis in den Rachen hinein.

Rachen

Der Rachen (Pharynx) reicht von der Schädelbasis bis zum Ringknorpel des Kehlkopfes. Er lässt sich in drei Etagen einteilen:

• Nasopharynx: Dieser Bereich reicht vom Übergang von Nase in Rachen bis zur Mundhöhle.
• Oropharynx: Er ist der mittlere Abschnitt und umfasst den Bereich bei der Mundhöhle bis etwa zum Kehldeckel.
• Hypopharynx: Dieser untere Bereich zieht bis zum Kehlkopf.

Der Pharynx dient zum einen der Leitung von Luft und zum anderen dem Weiterleiten des Speisebreis in den Ösophagus. Der Kehldeckel (Epiglottis) im Übergangsbereich von Oro- zu Hypopharynx dient dazu die richtige Substanz in die richtige Röhre zu befördern. Bei Atmung ist er geöffnet und lässt Luft in die Trachea passieren. Im Laufe des Schluckaktes schließt er den Zugang zur Trachea allerdings und verhindert somit, dass Nahrung in die Luftröhre gelangen kann.

Histologisch unterschieden sich die Etagen des Rachens voneinander. Der Nasopharynx ist rein luftleitend und trägt deswegen respiratorisches Flimmerepithel. Da Oro- und Hypopharynx an der Leitung von Speisebrei beteiligt sind, haben sie mehrschichtig unverhorntes Plattenepithel.

Kehlkopf

Beim Kehlkopf handelt es sich um eine knorpelige Struktur, die über Muskulatur am Zungenbein (Os hyoideum) aufgehangen ist. Über das Ligamentum cricotracheale ist er auch mit der Luftröhre verbunden.

Der obere Knorpel ist die Cartilago thyroidea (Schildknorpel). Sie ist nach kranial verbunden mit dem Os hyoideum über mehrere Bänder und Muskeln. Nach kaudal ist sie über das Ligamentum cricothyroideum mit der Cartilago cricoidea (Ringknorpel) verbunden. Diese wiederum steht über das schon erwähnte Ligamentum cricotracheale mit der Trachea in Kontakt.

Im Inneren des Kehlkopfes befinden sich die Stimmbänder. Sie können über die Aryknorpel verstellt werden und bilden zwischen ihnen sie sogenannte Stimmritze. Ist die Stimmritze geöffnet, befinden sich die Stimmbänder in Atemstellung. Wenn die Ritze dagegen geschlossen ist und die Stimmbänder sehr nah aneinander liegen, kann Phonation stattfinden, also gesprochen werden.

Funktionell bildet der Kehlkopf also den Eingang zur Luftröhre. Dieser kann durch den Kehldeckel beim Schlucken verschlossen werden. Zudem handelt es sich auch bei ihm um ein luftleitendes Atmungsorgan. Eine besondere Funktion, die er ausübt, ist die Phonation, durch die das Sprechen erst ermöglicht wird.

Atmungssystem – Untere Atemwege

Zu den unteren Atemwegen zählen die Strukturen unterhalb des Kehlkopfes, beginnend bei der Luftröhre (Trachea), gefolgt von den Bronchien und allen Teilen des Bronchialbaums sowie den Alveolen, die für den Gasaustausch verantwortlich sind.

Luftröhre

Die Trachea (Luftröhre) ist etwa 10 bis 12 cm lang, bevor sie sich in einen rechten und linken Hauptbronchus teilt. Sie besteht aus glatter Muskulatur, die ventral von hufeisenförmigen Knorpelspangen umgeben ist. Auf der dorsalen Seite, der Paries membranacues, ist kein Knorpel vorhanden. Im Inneren ist auch die Trachea wegen ihrer luftleitenden Funktion von respiratorischem Flimmerepithel ausgekleidet.

Die Bifurkation in linken und rechten Hauptbronchus liegt etwa auf Höhe des vierten Brustwirbelkörpers und ist von innen von Knorpel überdeckt, der Carina tracheae.

Bronchialbaum

Der rechte Haupbronchus läuft steiler nach kranial als der linke und setzt somit am ehesten den Verlauf der Trachea fort. Dahingegen verläuft der linke Hauptbronchus waagerechter und ist etwas länger als der rechte. Die Hauptbronchien verzweigen sich in die Lappenbronchien, die wiederum in die Segmentbronchien ziehen. Von den Segmentbronchien aus gehen Subsegmentbronchien ab, von denen sich wiederum die Bronchiolen abzweigen. Die größeren Bronchiolen gehen in die Bronchioli terminales über, von denen aus die Bronchioli respiratorii keine luftleitenden Atemwege mehr darstellen. Diese sind zusammen mit den von ihnen abgehenden Alveolen für den Gasaustausch verantwortlich.

Alveolen

Die Alveolen sind Lungenbläschen, die den Gasaustausch regeln. Umgeben sind sie von einem feinen Kapillarnetz, das sauerstoffarmes Blut aus den Lungenarterien erhält und sauerstoffreiches Blut in die Lungenvenen sendet.

Die Aufnahme von Sauerstoff geschieht über das dünne Epithel der Alveolen mittels Diffusion. Dieses Epithel bildet zusammen mit dem Kapillarendothel und deren gemeinsamer Basalmembran die Blut-Luft-Schranke, über die Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid diffundieren müssen. Das Epithelgewebe auf Seiten der Alveole besteht aus Pneumozyten des Typ I.

Außerdem befinden sich in den Lungenbläschen noch spezielle Makrophagen (Alveolarmakrophagen), die dort im Gewebe die Immunabwehr unterstützen. Neben den Pneumozyten Typ I gibt es auch Pneumozyten des Typ II. Diese produzieren den Surfactant, ein spezieller Flüssigkeitsfilm, der die Oberflächenspannung herabsetzt, damit die Alveolen bei der Ausatmung nicht kollabieren.