Atemregulation, Chemorezeptoren und Lungenreflexe
- Regulation
- Prüfungsrelevanz: hoch
Der Hirnstamm gibt den Atemrhythmus vor. Das CO₂ im Blut stellt ihn am stärksten ein; niedriger O₂ zählt erst, wenn er stark abfällt.
Auch genannt: Atemzentrum, Zentrale und periphere Chemorezeptoren, Hering-Breuer-Reflex
In 3D ansehen: Verlängertes Mark (Medulla oblongata) · Brücke (Pons) · Karotisgabel (Bifurcatio carotidis) · Nervus phrenicus (Zwerchfellnerv) · Aortenbogen (Arcus aortae) · Untere Interkostalnerven (Nervi intercostales)
Worum es geht
Neuronengruppen in der Medulla oblongata erzeugen den Atemrhythmus, und der Pons stimmt ihn fein ab. Zentrale Chemorezeptoren erfassen das H⁺, das CO₂ im Liquor erzeugt; periphere Chemorezeptoren (Glomus caroticum und Glomera aortica) erfassen vor allem einen niedrigen PaO₂ sowie CO₂ und H⁺. Lungenrezeptoren und Kortex passen das Atemmuster an.
Wie es funktioniert, Schritt für Schritt
- Arterielles CO₂ passiert die Blut-Hirn-Schranke leicht; H⁺ und HCO₃⁻ passieren sie schlecht.
- Im Liquor bildet CO₂ H⁺, das Chemorezeptoren an der ventralen Oberfläche der Medulla oblongata stimuliert.
- Das Atemzentrum steigert Frequenz und Tiefe, die alveoläre Ventilation steigt, und der PaCO₂ fällt.
- Fällt der PaO₂ unter ≈ 60 mmHg, feuert das Glomus caroticum und fügt einen starken Atemantrieb hinzu.
- Wenn sich die Lunge dehnt, melden Dehnungsrezeptoren über den Nervus vagus und verkürzen die Inspiration (Hering-Breuer).
- Über Tage in der Höhe scheidet die Niere Bikarbonat aus, der pH normalisiert sich, und die Ventilation kann hoch bleiben (Akklimatisierung).
Regulation
- +Hoher PaCO₂ / niedriger Liquor-pH: Steigert die Ventilation stark (zentrale Chemorezeptoren).
- +PaO₂ < ≈ 60 mmHg: Aktiviert das Glomus caroticum und steigert die Ventilation.
- +Metabolische Azidose (arterielles H⁺): Stimuliert die peripheren Chemorezeptoren: Kussmaul-Atmung.
- +Körperliche Belastung, Schmerz, Angst, Fieber: Kortikale und propriozeptive Zuflüsse steigern die Ventilation.
- −Opioide, Sedativa, Alkohol: Dämpfen das Atemzentrum und die CO₂-Antwort.
- −Lungendehnung (Hering-Breuer): Verkürzt die Inspiration; wichtig bei Säuglingen und bei großen Volumina.
Sensoren der Atemregulation
| Sensor | Lage | Was er erfasst |
|---|---|---|
| Zentrale Chemorezeptoren | Ventrale Oberfläche der Medulla oblongata | H⁺ im Liquor (spiegelt den PaCO₂ wider) |
| Glomus caroticum | Karotisgabel (Hirnnerv IX) | Niedriger PaO₂, hoher PaCO₂, hohes H⁺ |
| Glomera aortica | Aortenbogen (Hirnnerv X) | Niedriger PaO₂, hoher PaCO₂ |
| Dehnungsrezeptoren | Glatte Atemwegsmuskulatur (Hirnnerv X) | Lungendehnung |
Klinischer Bezug
- Opioidüberdosis: Bradypnoe, stecknadelkopfgroße Pupillen, Hyperkapnie; Naloxon stellt die Atmung wieder her.
- COPD mit chronischer CO₂-Retention: Übermäßiger zusätzlicher O₂ kann den PaCO₂ weiter erhöhen (V/Q, Haldane und geringerer hypoxischer Atemantrieb).
- Obstruktive Schlafapnoe: Die Atemwege kollabieren, während die Atemanstrengung anhält; steigendes CO₂ weckt den Patienten.
- Ankunft in Bogotá von der Küste: Hyperventilation und leichte respiratorische Alkalose in den ersten Tagen.
Testen Sie sich
Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.
Warum reagieren die zentralen Chemorezeptoren auf CO₂ und nicht auf das H⁺ im Blut?
CO₂ passiert die Blut-Hirn-Schranke und bildet im Liquor H⁺; H⁺ und Bikarbonat aus dem Blut passieren sie sehr schlecht.
Welche Chemorezeptoren erklären die Kussmaul-Atmung bei Ketoazidose?
Die peripheren, vor allem das Glomus caroticum, das arterielles H⁺ erfasst; die zentralen Rezeptoren reagieren später.
Warum wird die anfängliche Hyperventilation in der Höhe in den ersten Stunden gebremst?
Der fallende PaCO₂ erhöht den Liquor-pH, was die zentralen Chemorezeptoren bremst; über Tage fallen Liquor- und Plasmabikarbonat, und die Ventilation steigt weiter.
Welcher Nerv leitet die Signale des Glomus caroticum zum Hirnstamm?
Der Nervus glossopharyngeus (Hirnnerv IX) über seinen Ramus sinus carotici.
Was bewirkt Morphin an der ventilatorischen Antwortkurve auf CO₂?
Es flacht sie ab und verschiebt sie nach rechts: Für dieselbe Ventilation ist mehr CO₂ nötig.
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Lehrinhalt zur Physiologie; kein Leitfaden für Diagnose oder Behandlung und kein Ersatz für den Rat einer medizinischen Fachperson. Die Werte sind ungefähre Referenzwerte. Ohne Dosierungen.
Quellen: Neuroanatomy, Medulla Oblongata (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024); Obstructive Sleep Apnea (StatPearls (NCBI Bookshelf), 2024).
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