Lunge (Pulmo)

Aufbau

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

Die rechte Lunge (Pulmo dexter) besteht aus drei Lappen, die in einen Lobus superior, Lobus medius und Lobus inferior eingeteilt werden. Die linke Lunge (Pulmo sinister) enthält nur zwei Lappen, den Lobus superior und Lobus inferior. 

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 nicht seitengleich und spezifisch angeordnet:

• Rechts liegt der Lobus superior kranial der Äste der A. pulmonalis (eparteriell) und kaudal davon finden sich die Äste der Vv. pulmonales.
• Links liegt der Hauptbronchus unterhalb der A. pulmonalis (hyparteriell).

Des Weiteren treten am Hilus die Vasa bronchiales, Lymphgefäße und Nerven ein und aus. Alle Strukturen, die durch den Lungenhilus ziehen, werden als Lungenwurzel (Radix pulmonalis) zusammengefasst.

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 Lage

Blutversorgung

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.

Lymphabfluss

Das pulmonale Lymphsystem besteht aus zwei Komponenten: einem peribronchialen und einem subpleuralen System, welche erst im Hilusbereich zusammenfließen.

Das peribronchiale System beginnt mit feinen Lymphgefäßen im peribronchiolären Bindegewebe, die zentral im Lungenläppchen liegen und dem Verlauf der Aa. pulmonales folgen. Die ersten kleinen Lymphknoten befinden sich im Bereich der Aufteilung der Lappen- in die Segmentbronchien (Nll. bronchopulmonales).

Von diesen fließt die Lymphe weiter in die Nll. tracheobronchiales inferiores und superiores. Anschließend geht es über die Truncus bronchomediastinalis und den Truncus mediastinalis anterior in den Ductus thoracicus.

Das subpleurale System beginnt in der Subserosa der Pleura visceralis und folgt dem Verlauf der Vv. pulmonales. Die Lymphe drainiert in die Nll. tracheobronchiales superiores und inferiores, an denen sich beide Lymphsysteme der Lunge vereinigen.

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. 

Histologie

Die Lunge ist ein parenchymatöses, luftgefülltes Organ mit epithelialem Charakter. Die mikroskopische Struktur der Lunge basiert auf der Hierarchie des Bronchialsystems.

Der einzelne Bronchus enthält Knorpel und teilt sich in mehrere Äste auf, die ab dem knorpelfreien Teil als Bronchiolen bezeichnet werden. Sie spalten sich in kleinere Äste auf, die Bronchioli terminales, die sich wiederum in Bronchioli respiratorii aufspalten.

Bronchen besitzen ein einreihiges, respiratorisches Flimmerepithel mit Becherzellen, das einer Lamina propria mit seromukösen Drüsen (Glandulae bronchiales) aufsitzt. Die Schleimhaut wird von einer Tunica muscularis aus glatten Muskelzellen umgeben. In der unmittelbaren Umgebung findet sich hyaliner Knorpel.

Der Anschnitt eines Bronchiolus respiratorius zeigt sich als ein luftgefüllter Raum mit sternförmigem Lumen, der von einem kubischen Epithel umgeben ist. Dieses ist vom respiratorischen Epithel des Bronchus zu unterscheiden. In der Umgebung fehlen die Lamina propria bzw. die Tunica muscularis und der Knorpel.

Die Endäste (Ductus alveolares) münden zuletzt in die Sacculus alveolaris, die Kompartimente mit Alveolen enthalten. Die septenartigen Strukturen enthalten langgestreckte Zellkerne der Alveolen mit den Pneumozyten Typ I und Typ II sowie Interalveolarsepten und einzelne Alveolarmakrophagen.

Ein Bronchiolus respiratorius mit Ductus und Sacculus alveolaris bildet einen Azinus und mehrere Azini bilden einen Lobulus.

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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 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 und ab der 13. Woche bilden sich erste Flimmerepithelzellen. In dieser Phase erscheint die Lunge wie eine tubuloazinöse Drüse.
• Kanalikuläre Phase (16. - 26. Woche): Aus den Bronchioli terminalis gehen Bronchioli respiratorii hervor und aus diesen die Ductuli alveolares, während sich im umliegenden Gewebe ein Gefäßnetz bildet.
• 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

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.

Das Gleichgewicht zwischen Abgabe von Kohlenstoffdioxid und Aufnahme von Sauerstoffes ist ein primäres Merkmal der Regulation des Säure-Base-Haushaltes.

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 eliminieren sie körpereigene, verschleppte Zellen.

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 wirken als lokale Hormone zur Modulation und Vermittlung von Funktionen zwischen inneren Organen.

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