Lunge
Synonym: Pulmo
Englisch: lung
1. Definition
Die Lunge ist ein der Atmung dienendes, paarig angelegtes Organ. Es nimmt Sauerstoff aus der Atemluft auf und transportiert Kohlendioxid als Endprodukt des Körperstoffwechsels ab. Echte Lungen kommen beim Menschen und bei den luftatmenden Wirbeltieren vor.
2. Anatomie
2.1. Grobstruktur
Die Lunge beginnt im Prinzip am Lungenhilus (Hilum pulmonis), lateral der Luftröhre (Trachea). Diese verzweigt sich in der Bifurkation in die beiden Hauptbronchien (Bronchi principales), die gemeinsam mit den Lungenarterien und den Lungenvenen in den Hilus eintreten.
Der Mensch besitzt zwei Lungenflügel, die zu beiden Seiten der Brusthöhle liegen, und vom Mediastinum getrennt werden. Die linke Lunge (Pulmo sinister) ist in zwei, die rechte Lunge (Pulmo dexter) in drei Lungenlappen (Lobi pulmonis) unterteilt. Die Lungenlappen lassen sich weiter in 19 Lungensegmente (Segmenta bronchopulmonalia) gliedern, die jeweils von einem Segmentbronchus und einer Segmentarterie versorgt werden. Die rechte Lunge besteht aus 10 Segmenten, die linke Lunge aus 9 Segmenten. Jedes Segment hat im Allgemeinen die Form einer Pyramide, deren Spitze zum Hilum weist.
2.2. Bronchialbaum
Die Untergliederung der Lunge wird von den Verzweigungen der Bronchien, dem Bronchialbaum, vorgegeben. Die Hauptbronchien bilden in jeder Lungenhälfte den Stamm des Bronchialbaums, der sich innerhalb der Lunge dichotom aufspaltet. Den rechten Hauptbronchus nennt man Bronchus principalis dexter, den linken Bronchus principalis sinister.
Die Hauptbronchien teilen sich auf in die Lappenbronchien - rechts in drei Lappenbronchien: Bronchi lobares superior, medius und inferior und links in die Bronchi lobares superior und inferior. Danach erfolgt die weitere Aufteilung in Segmentbronchien - rechts 10, links 9 Segmentbronchien. Es folgen die Subsegmentbronchien bzw. Läppchenbronchien, die Bronchiolen und schließlich die Bronchioli terminales.
Der konduktive, luftleitende Bauabschnitt des Bronchialbaums endet hier. Es folgt der Bauabschnitt, der dem Gasaustausch dient und das Lungenparenchym im engeren Sinn darstellt. Dazu gehören die Bronchioli respiratorii, die Ductus alveolares und die Sacculi alveolares. Der Bronchiolus respiratorius geht in den Ductus alveolaris über, welcher nach weiteren Teilungen im finalen Sacculus alveolaris mündet. Der Sacculus alveolaris enthält die Lungenalveolen, den eigentlichen Ort des Gasaustausches. Damit die Alveolen nicht bei der Ausatmung zusammenfallen, sind sie mit Surfactant benetzt.
Die zuletzt genannten Strukturen, welche von einem Bronchiolus terminalis ausgehen, bilden zusammengefasst einen Lungenazinus. Mehrere dieser Azini bilden die Struktur des Lungenläppchens (Lobulus), das einen Durchmesser von ungefähr 2 cm aufweist. Charakteristisch ist das makroskopisch sichtbare Netzmuster, welches die Grenzen der Lungenläppchen aufgrund von interlobulären Bindegwebssepten darstellt und histologisch durch die in den Netzen liegenden staubbeladenen Makrophagen markiert ist.
Alle Bronchien besitzen in ihrer Wand als Strukturmerkmale Knorpel, seromuköse Drüsen (Glandulae bronchiales) und glatte Muskulatur. In der Trachea und den Bronchien werden die luftführenden Hohlräume von Knorpelspangen offen gehalten. In den kleineren Bronchien sieht man nur noch inselartige Knorpelvorkommen, allerdings eine viel dickere Schicht aus glatter Muskulatur. Die Bronchiolen und Alveolen enthalten keinen Knorpel mehr.
Es kann vorkommen, dass Lungengewebe funktionslos ist, da es gar nicht an den Trachealbaum angeschlossen ist. Dies wird Lungensequester genannt.
2.3. Pleura
Außen ist die Lunge vom viszeralen Blatt des Lungenfells (Pleura visceralis) überzogen. Es zieht in die tiefen Fissuren (Fissurae interlobares) hinein. Am Lungenhilus geht das viszerale Blatt in das parietale Blatt der Pleura ("Rippenfell") über. Die Pleuraduplikatur kaudal des Hilus bezeichnet man als Ligamentum pulmonale.
2.4. Gefäßversorgung
Die Lunge besitzt zwei Kreisläufe, den Bronchial- und den Pulmonalkreislauf.
- Der Bronchialkreislauf (Vasa privata) besteht aus den Bronchialarterien und Bronchialvenen und dient der Eigenversorgung der Lunge.
- Der Pulmonalkreislauf (Vasa publica) besteht aus den Pulmonalarterien und Pulmonalvenen und ermöglicht den Gasaustausch.
2.5. Lymphabfluss
Jedes Lungensegment weist eine eigene Lymphdrainage auf, wobei zwei verschiedene Lymphsysteme unterschieden werden:
- tiefes (oder zentrales) Netzwerk: Lymphgefäße beginnen im Bindegewebe der terminalen Bronchiolen und begleiten die Bronchien und Arterien. Regionale Lymphknoten sind die bronchopulmonalen Lymphknoten in den Aufzweigungen des Tracheobronchialbaums.
- oberflächliches (oder peripheres) Netzwerk: Beginnt in der Subserosa und begleitet die intersegmentalen und interlobären Venen im Bindegewebe. Regionale Lymphknoten sind die oberen und unteren tracheobronchialen Lymphknoten.
Beide Systeme kommunizieren pleuranah miteinander, wobei die Lymphe vom tiefen zum oberflächlichen System abfließt.
siehe Hauptartikel: Lymphsystem der Lunge
2.6. Innervation
Die Lungen werden über das autonome Nervensystem innerviert:
- Afferente Fasern aus Dehnungsrezeptoren der Alveolen sowie Rezeptoren in Bronchien, Bronchiolen, Trachea und Larynx verlaufen über den Nervus vagus.
- Efferente Fasern des Nervus vagus ziehen zur glatten Muskulatur und zu den Drüsen des Tracheobronchialbaums. Sie bewirken eine Bronchokonstriktion, Drüsensekretion und Vasodilatation.
- Efferente Fasern des Sympathikus bewirken eine Bronchodilatation, eine Vasokonstriktion und eine Hemmung der Drüsensekretion.
3. Histologie
3.1. Alveolen
Die Alveolen sind der Ort des Gasaustausches (O2 gegen CO2) und bilden eine Gesamtoberfläche von ca. 140 m2. Die oberflächliche Alveolarwand ist von Alveolarepithel bedeckt, welches zwei Zelltypen beherbergt:
- Pneumozyten Typ 1
- Pneumozyten Typ 2 (für die Produktion des Surfactant).
Die polygonalen, mit Luft gefüllten Räume (Durchmesser 250 µm) besitzen um sich herum ein Kapillarnetz und sind durch bindegewebige Interalveolarsepten voneinander getrennt. Diese führen die Kapillaren und sichern damit den Funktionserhalt der Blut-Luft-Schranke. Die Blut-Luft-Schranke lässt sich auf drei Strukturen reduzieren:
- Kapillarendothel
- Pneumozyten Typ 1
- gemeinsame Basallamina
3.2. Alveolarmakrophagen
Die Alveolarmakrophagen zählen zum Monozyten-Phagozyten-System und eliminieren an der Oberfläche der Alveolen Staubpartikel, Keime und tote unbrauchbare Zellen. Außer in den Alveolen finden sich Alveolarmakrophagen in den terminalen, zilienfreien Luftwegen. Nach erfolgter Phagozytose wandern die Alveolarmakrophagen in die mit Flimmerepithel ausgestatteten Luftwege, wo sie mit dem Schleimfilm transportiert werden. Die Alveolarmakrophagen können allerdings auch in das Bindegewebe des Lungenparenchyms migrieren, wo sie entweder verbleiben und das Lobusmuster bilden oder über die Lymphbahnen in die regionalen Lymphknoten wandern.
3.3. Keulenzellen
Keulenzellen, vormals Clara-Zellen, sind sekretorisch aktive Zellen der distalen Atemwege. Sie sezernieren antimikrobielle und inflammatorische Proteine. Beispiele sind die Surfactant-Proteine SP-A und SP-D sowie das Clara-Zell-Protein CC10.
3.4. Neuroendokrine Zellen
Die neuroendokrinen Zellen der Lunge sind Bestandteil des diffusen neuroendokrinen System (DNES). Sie entstammen der Neuralleiste, wirken als Chemorezeptoren und sezernieren Hormone wie Serotonin, Calcitonin und Cholezystokinin. Darüber hinaus regulieren sie die Entwicklung der Lunge.
4. Embryologie der Lungen
Bereits am 26. Schwangerschaftstag wird der zukünftige Atmungsapparat angelegt.
Am Ende des ersten Schwangerschaftsmonats sind aus den ersten Anlage bereits fünf kleine Säckchen entstanden. Sie entsprechen den Hauptbronchien der fünf Lungenlappen (zwei links, drei rechts). Innerhalb weniger Wochen (bis 17. SSW) entsteht durch Verzweigung der Hohlräume der gesamte Bronchialapparat.
Zum Ende der Schwangerschaft entstehen die ersten Lungenbläschen. Der weitaus größere Teil der Lungenbläschen (ca. 80 %) entsteht erst nach der Geburt in den ersten acht Lebensmonaten.
Im Mutterleib erfüllt die Lunge eine besondere Aufgabe. Sie bildet als Drüse die Amnionflüssigkeit. Die Flüssigkeit füllt alle Teile der ungeborenen Lunge aus. Unter der Geburt wird die Lunge im Geburtskanal regelrecht ausgepresst. Dies erleichtert dem Neugeborenen, die Lunge mit Luft zu füllen.
5. Klinik
5.1. Erkrankungen der Lunge
Zu den Erkrankungen der Lunge zählen u.a.
- Chronisch obstruktive Lungenerkrankungen (COPD, Chronic obstructive pulmonary disease)
- Restriktive Lungenerkrankungen
- Sarkoidose
- Lungenfibrose
- Pneumokoniose (Staublunge)
- Lungenödem
- Atelektase
- Tuberkulose
- Pneumonie
- Bronchiolitis
- Bronchialkarzinom
siehe auch: Atemwegserkrankungen
5.2. Untersuchungsmethoden
5.2.1. CT-Fallbeispiel
DICOM-Modelle können auf Mobilgeräten leider nicht angezeigt werden.
6. Podcast
7. Quiz
8. Bildquelle
9. Weblinks
- Elektronenmikroskopische Originalabbildungen
- Sammlung radiologischer Bilder der Lunge
- Blut-Luft-Schranke
- How poor air quality affects the respiratory system (engl.) Flash-Animation der Union of Concerned Scientists zur Zerstörung der Lunge durch Ozon und Feinstaub