Gasaustausch verstehen und abfragen

Gasaustausch einfach erklärt

Der Gasaustausch bezeichnet die Aufnahme von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlenstoffdioxid zwischen Blut und Umgebungsluft. Beim Menschen findet er in den Lungenbläschen (Alveolen) statt, deren Wände nur etwa 0,5 Mikrometer dick sind und von einem dichten Netz feinster Kapillaren umgeben sind. Entscheidend ist der Partialdruckunterschied: Sauerstoff diffundiert von der Alveole (ca. 13,3 kPa) ins Blut, Kohlenstoffdioxid diffundiert umgekehrt ins Alveolarlumen. Die Diffusionsfläche vergrößern rund 300 Millionen Alveolen mit einer Gesamtfläche von etwa 70 bis 100 Quadratmetern.

Ein häufiges Missverständnis ist, dass die Lunge Sauerstoff aktiv „pumpt“. Tatsächlich beruht der gesamte Transport auf passiver Diffusion entlang von Konzentrations- bzw. Partialdruckgegensätzen – ohne Energieverbrauch. Ebenso falsch ist die Vorstellung, CO2 werde nur über die Lunge „entsorgt“, weil es giftig sei: CO2 ist vor allem ein Regulator des Säure-Basen-Haushalts. Ein weiterer Fehler: Viele glauben, wir atmen Sauerstoff ein und Kohlenstoffdioxid aus, weil die Luft nur aus diesen beiden Gasen besteht. Ausgeatmete Luft enthält aber noch etwa 16 Prozent Sauerstoff; Stickstoff macht den größten Anteil aus.

Im Blut wird Sauerstoff überwiegend an Hämoglobin in den roten Blutkörperchen gebunden – nur ein kleiner Teil ist physikalisch gelöst. Kohlenstoffdioxid wird dagegen hauptsächlich als Hydrogencarbonat (HCO3−) transportiert, ein kleiner Teil bindet an Hämoglobin oder wird gelöst. Auch hier gibt es verbreitete Irrtümer: Hämoglobin transportiert nicht CO2 an derselben Bindungsstelle wie O2, und ein hoher CO2-Gehalt steigert nicht die Sauerstoffbindung, sondern verschiebt die Bindungskurve nach rechts (Bohr-Effekt), sodass Hämoglobin Sauerstoff leichter abgibt. Wer diese Zusammenhänge sicher beherrscht, versteht auch, warum Höhenluft, Hyperventilation oder CO-Vergiftung den Gasaustausch stören.