Lunge (Pulmo)

Aufbau

Die Lungen sind paarig angelegt und von der Pleura visceralis umschlossen, welche ihnen faltenfrei aufliegt. In vivo haben sie eine weiche, schwammartige und elastische Konsistenz. Ihr Volumen beträgt etwa 2 bis 3 Liter, kann jedoch bei maximaler Einatmung unter willentlicher Zuhilfenahme der Atemmuskulatur auf etwa 6 bis 8 Liter steigen.

Die beiden Lungenflügel gleichen sich in ihrem Aufbau, jedoch mit einem geringfügigen Unterschied. Die rechte Lunge (Pulmo dexter) besteht aus drei Lappen, die linke Lunge (Pulmo sinister) aus zwei Lappen. Der Aufbau ist folgendermaßen:

• rechter Oberlappen (Lobus superior pulmonis dextri)
• rechter Mittellappen (Lobus medius pulmonis dextri)
• rechter Unterlappen (Lobus inferior pulmonis dextri)
• linker Oberlappen (Lobus superior pulmonis sinistri)
• linker Unterlappen (Lobus inferior pulmonis sinistri)

Die Lappen untergliedern sich weiter in 19 Lungensegmente (Segmenta bronchopulmonalia), 10 rechts und 9 links. Diese bestehen aus kleineren, durch bindegewebige Septen getrennten Lungenläppchen (Lobuli pulmonales) mit Azini. Das luftleitende System von der Bifurkation der Trachea bis hin zu den Alveolen wird als Bronchialsystem zusammengefasst.

An beiden Lungen werden die kuppelförmige Spitze (Apex pulmonis), der konkave Boden (Basis pulmonis) sowie die jeweiligen Seitenränder (Margo anterior und inferior) unterschieden.

In der ventralen Ansicht läuft auf beiden Lungen zwischen dem Ober- und Unterlappen ein makroskopisch sichtbarer Spaltraum, die Fissura obliqua. Rechts findet sich zusätzlich zwischen Ober- und Mittellappen die Fissura horizontalis. Die Fissuren geben der Lunge während des Atemzyklus einen Verschieberaum um sich auszudehnen.

Von medial zeigen sich die Ein- und Austrittsstellen der Pulmonalgefäße sowie der Bronchien (Lungenhilus). Diese sind seitenungleich und spezifisch angeordnet:

• Rechts liegt der Oberlappenbronchus kranial der Äste der A. pulmonalis (eparteriell), kaudal davon finden sich die Äste der Vv. pulmonales.
• Links liegt der Hauptbronchus unterhalb der A. pulmonalis (hyparteriell). Des Weiteren treten hier die Vasa bronchiales, Lymphgefäße und Nerven ein und aus. Alle Strukturen, die durch den Lungenhilus ziehen, werden zusammen als Lungenwurzel (Radix pulmonalis) bezeichnet.

Um den Hilus herum zeigt sich auf der Oberfläche ein Eindruck des anliegenden Herzens (Impressio cardiaca), des Ösophagus (Impressio oesophagea) und der Aorta (Impressio aortica). An der rechten Lunge liegen zusätzliche Vertiefungen für die V. azygos, V. cava superior und weitere Gefäße vor.

Projektion und Topographie

Versorgung und Lymphabfluss

Ähnlich wie das Herz verfügt die Lunge über zwei Gefäßsysteme: ein systemisches, "öffentliches" ohne Versorgungsfunktion (Vasa publica) und ein "privates" für die Deckung des Eigenbedarfes (Vasa privata). Im Gegensatz zum großen Kreislauf enthalten die Arterien des Lungenkreislaufs desoxygeniertes Blut, die Venen dagegen oxygeniertes.

Innervation

Die Lungen werden sensibel, parasympathisch und sympathisch innerviert. Äste des Nervus vagus (Rr. bronchiales) und des Truncus sympathicus (Rr. pulmonales) bilden ventral und dorsal der Hauptbronchien den Plexus pulmonalis.

Parasympathische Aktivität führt bei Ruheatmung zu einer Verengung der Bronchien (Bronchokonstriktion). Dadurch wird das Totraumvolumen des Bronchialsystems verringert, was den Anteil der „unproduktiven“ Atemarbeit verringert.

Sympathische Aktivität führt zur Bronchodilatation, was den Atemwegswiderstand verringert und zu einer verstärkten Ventilation (Belüftung) der Alveolen führt. Das Totraumvolumen wird dadurch zwar vergrößert, gegenüber dem deutlich erhöhten Atemzugvolumen ist dieses jedoch funktionell unbedeutend.

Beide Lungen sind durchweg gut afferent innerviert und enthalten u.a. langsam adaptierende Dehnungssensoren für die Atemregulation, Irritant-Sensoren, die auf chemische und mechanische Reize reagieren, sowie Nozisensoren, die Gewebsschädigungen der Bronchialschleimhaut detektieren und über den Grenzstrang an das Rückenmark (Th2-Th5) weiterleiten.

Histologie

Die makroskopisch sichtbaren Lungen werden durch die hochfeinen Verästelungen des Bronchialsystems gebildet. Diese teilen sich dichotom über zahlreiche Generationen und bilden damit die eigentliche Lunge, was deren schwammartige Konsistenz erklärt: Die sichtbaren „luftleeren“ Räume sind Alveolarräume, die sich makroskopisch zu Gruppen zu vereinen scheinen. Ein eigentliches pulmonales Parenchym, das unabhängig vom Bronchialsystem ist, gibt es nicht.

Embryologie

Die primitive Anlage des Atemtraktes entsteht in der ventralen Vorderdarmwand. In der 4. Woche schnürt sich die Trachea vom Vorderdarm durch das Septum oesophagotracheale ab. Aus dem vorderen Abschnitt bildet sich die Anlage für die Lunge, eine linke und rechte Lungenknospe. Die rechte teilt sich in drei Äste, die linke in zwei, welche die Anlagen für die späteren Hauptbronchien darstellen.

Die Reifung der Lunge geschieht durch ein dichotomes Wachstum dieser Hauptbronchien: Ein Ast wird in zwei geteilt, dieser abermals in zwei usw. Dieser Prozess dauert von der 6. Entwicklungswoche bis etwa zum 8. Lebensjahr des geborenen Kindes und wird in vier Phasen unterteilt:

• pseudoglanduläre Phase (6. - 16. Woche): Die Zweige des Bronchialbaumes teilen sich, ab der 13. Woche bilden sich erste Flimmerepithelzellen. In dieser Phase sieht die Lunge aus wie eine tubuloazinöse Drüse aus.
• kanalikuläre Phase (16. - 26. Woche): Aus den Bronchioli terminalis gehen Bronchioli respiratorii hervor und aus diesen die Ductuli alveolares; im umliegenden Gewebe bildet sich ein Gefäßnetz heraus.
• sakkuläre Phase (26. Woche bis Geburt): Primitive, sackartige Alveolen werden ausgebildet und nehmen Kontakt zu den umliegenden ausdifferenzierten und gereiften Kapillaren auf.
• alveoläre Phase (32. Entwicklungswoche bis etwa 8. Lebensjahr): Die Alveolen differenzieren sich, reifen und bilden eine funktionsfähige Blut-Luft-Schranke aus. Die sakkuläre und die alveoläre Phase überschneiden sich und laufen parallel ab.

Ab der 20. Entwicklungswoche wird das Surfactant gebildet, ein Lipoproteingemisch, welches die Oberflächenspannung der Alveolen herabsetzt und überhaupt erst die Entfaltung der Lunge ermöglicht. Ein Mangel an Surfactant beim Neugeborenen führt unbehandelt in der Regel zum Tode.

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Funktion der Lungen

Die Hauptfunktion der Lungen ist der Gasaustausch, durch welchen einerseits molekularer Sauerstoff ins Blut aufgenommen und gebunden und andererseits im Blut gebundenes und gelöstes Kohlenstoffdioxid abgegeben wird. Die vergleichsweise dünnen Wände der Alveolen tragen die reichen Kapillarnetze des Lungenkreislaufs, durch welche das Blut kontinuierlich angeliefert und dem Gausaustausch zugeführt wird. Dies geschieht über Diffusion zwischen Alveolarluft und kapillärem Blut.

Die Kapazität und die Geschwindigkeit des Gasaustausches ist abhängig vom Partialdruckunterschied zwischen Einatemluft und Blut, der Dicke der Diffusionsstrecke sowie der Größe der Diffusionsfläche. Ungewohnte Partialdruckunterschiede (z.B. beim Tauchen oder in besonderen Höhen), eine pathologische Zunahme der Diffusionsstrecke (z.B. bei Bindegewebsvermehrung in der Lunge) oder die Zerstörung von Lungengewebe können die Fähigkeit ausreichend Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen erheblich verringern.

Das Gleichgewicht zwischen Abgabe von Kohlenstoffdioxid und Aufnahme molekularen Sauerstoffes ist ein primäres Merkmal der Regulation des Säure-Base-Haushaltes. Im menschlichen Körpers ist dieses System ein offenes, wobei die Lunge hier die Berührung mit der Außenwelt darstellt.

Neben der Funktion als Atemorgan hat die Lunge auch eine immunologische Funktion. Die Gesamtheit aus Lungenkapillaren und Bronchialsystem ist reich an bewegungsarmen Makrophagen, Granulozyten und Lymphozyten. Diese fangen zum einen Erreger ab, die mit der Einatemluft aufgenommen werden, zum anderen eleminieren sie körpereigene verschleppte Zellen. So gelangen u.a. Zellen des mononukleären Phagozytensystems, die sich aus der Leber gelöst haben, in die Lunge um dort abgebaut zu werden. Die Lunge ist damit neben der Leber das einzige Organ, welches über ein derart ausgeprägtes intravasales leukozytäres System verfügt.

Des Weiteren hat die Lunge endokrine Funktionen. Über das Parenchym finden sich neuroendokrine Zellen verteilt, welche – zusammen mit dem Darm – große Mengen an Serotonin und anderen Stoffen produzieren. Diese dienen nicht als Neurotransmitter im Gehirn, da sie die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden, sondern wirken als lokale Hormone zur Modulation und Vermittlung von Funktionen zwischen inneren Organen.

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