Atmungs- und Kreislaufsystem

Das Atmungssystem (Respiratory System)

Das Atmungssystem versorgt das Blut mit Sauerstoff (O₂) und entfernt Kohlendioxid (CO₂). Hauptkomponenten:

Obere Atemwege: Nase, Rachen, Kehlkopf. Untere Atemwege: Luftröhre (Trachea), Bronchien, Bronchiolen. Lungen: zwei mit Alveolen (Lungenbläschen) — ~300 Millionen pro Lunge, Gesamtoberfläche ca. 70 m². Zwerchfell (Diaphragma): Hauptatemmuskel. Beim Einatmen senkt es sich → Lungen erweitern sich.

Gasaustausch in den Alveolen

In den Alveolen findet der Gasaustausch durch Diffusion statt:

• O₂ wandert aus den Alveolen ins Blut der Lungenkapillaren (Partialdruckgefälle).
• CO₂ wandert aus dem Blut in die Alveolen → Ausatmung.

Treibende Kraft: Partialdruck-Differenzen (Dalton'sches Gesetz).

In den Alveolen typische Partialdrücke (Meeresspiegel):

• pO₂: ca. 100 mmHg.
• pCO₂: ca. 40 mmHg.

In arterielles Blut nach Gasaustausch: pO₂ ≈ 95 mmHg, pCO₂ ≈ 40 mmHg.

Atmungs-Regulation

Die Atmung wird primär durch den CO₂-Spiegel im Blut gesteuert (nicht primär durch O₂!):

• CO₂-Anstieg im Blut (Hyperkapnie) → Atemzentrum stimuliert → schnellere/tiefere Atmung.
• CO₂-Abfall (Hypokapnie, durch Hyperventilation) → Atemzentrum gedämpft → weniger Atemantrieb.

Konsequenz für Hypoxie: Da nicht direkt der O₂-Spiegel gemessen wird, bemerkt der Körper die Hypoxie in der Höhe nicht — daher die Gefahr von schleichender Hypoxie (siehe Hypoxie-Lessons).

Das Kreislaufsystem (Circulatory System)

Das Herz-Kreislauf-System transportiert:

• O₂ und Nährstoffe zu allen Körperzellen,
• CO₂ und Stoffwechsel-Abfallprodukte zurück zu den Lungen und Nieren,
• Hormone, Immunzellen, Wärme.

Aufbau des Herzens

Vier Kammern in zwei „Hälften":

Rechte Herzhälfte (Lungenkreislauf):

• Rechter Vorhof sammelt sauerstoffarmes Blut aus dem Körper.
• Rechte Kammer pumpt es zur Lunge.

Linke Herzhälfte (Körperkreislauf):

• Linker Vorhof sammelt sauerstoffreiches Blut aus der Lunge.
• Linke Kammer pumpt es in den Körper (höchster Druck — Aorta).

Herzfrequenz in Ruhe: 60–80 Schläge/min. Herzminutenvolumen in Ruhe: ca. 5 L/min, unter Belastung bis 20 L/min.

Die zwei Kreisläufe

1. Lungenkreislauf (kleiner Kreislauf):

• Rechte Kammer → Lungenarterie → Lungen (Gasaustausch) → Lungenvenen → linker Vorhof.

2. Körperkreislauf (großer Kreislauf):

• Linke Kammer → Aorta → Arterien → Kapillaren → Gewebe (Gasaustausch) → Venen → rechter Vorhof.

Blut

Bestandteile:

• Plasma (55 %) — Flüssigkeit mit Proteinen, Salzen, Glukose.
• Erythrozyten / rote Blutkörperchen (45 %) — tragen das Hämoglobin, das O₂ und CO₂ bindet.
• Leukozyten (weiße Blutkörperchen) — Immunabwehr.
• Thrombozyten (Blutplättchen) — Blutgerinnung.

Hämoglobin und Sauerstofftransport

Hämoglobin (Hb) bindet O₂ in der Lunge und gibt es im Gewebe ab. Diese Bindung ist abhängig vom Partialdruck:

• Bei hohem pO₂ (Lunge) → fast 100 % Hb gesättigt.
• Bei niedrigem pO₂ (Gewebe) → Hb gibt O₂ ab.

O₂-Sättigung in der Höhe:

• Meeresspiegel: ca. 98 %.
• 10 000 ft: ca. 87 % — erste Hypoxie-Symptome.
• 15 000 ft: ca. 80 % — Hypoxie deutlich spürbar.
• 18 000 ft: ca. 70 % — schwere Hypoxie, TUC nur Minuten.

Kohlenmonoxid (CO) bindet Hb 200–250× stärker als O₂ → CO-Vergiftung verdrängt O₂. Selbst geringe CO-Mengen im Cockpit (defekter Heizungs-Wärmetauscher!) führen zu Hypoxie-Symptomen.

Auswirkungen für den Piloten

• In großer Höhe sinkt der Umgebungs-pO₂ → weniger O₂-Transport → Hypoxie.
• Hyperventilation senkt pCO₂ → Alkalose → Atemzentrum-Dämpfung, Engegefühl in Brust.
• CO-Vergiftung (Heizung): Symptome wie Hypoxie + Kopfschmerzen, Übelkeit → bei Verdacht Heizung sofort aus, Frischluft, sinken.
• G-Belastung (positive g): Blut wird in untere Extremitäten gedrückt → reduzierter Gehirn-Blutfluss → Grey-out, G-LOC.