Diffusion durch die respiratorische Membran und DLCO

Mechanismus
Prüfungsrelevanz: mittel

Sauerstoff gelangt durch eine sehr dünne Wand aus dem Lungenbläschen ins Blut. Wird die Wand dicker oder geht Fläche verloren, kommt weniger hindurch.

Aktualisiert 1 Nov 2026

Auch genannt: Diffusionskapazität, Fick-Gesetz, DLCO

Das Wichtigste

Fick-Gesetz: Der Gasfluss steigt mit Fläche und Gradient und sinkt mit der Membrandicke.
CO₂ diffundiert etwa 20-mal schneller als O₂, weil es weit besser löslich ist; daher verursacht eine Diffusionsstörung lange vor einer Hyperkapnie eine Hypoxämie.
In Ruhe gleicht sich O₂ im ersten Drittel der Kapillare aus (≈0,25 von ≈0,75 s): Es gibt Reserve. Belastung verkürzt die Passage und demaskiert bei interstitieller Erkrankung eine Entsättigung.
Niedrige DLCO: Emphysem, interstitielle Lungenerkrankung, Lungenembolie und pulmonale Hypertonie, Anämie. Normale oder hohe DLCO: Asthma, Polyglobulie, alveoläre Blutung, Adipositas.
Obstruktive Spirometrie + niedrige DLCO spricht für ein Emphysem; obstruktiv + normale DLCO spricht für Asthma.
Die O₂-Aufnahme in Ruhe ist perfusionslimitiert; die CO-Aufnahme ist diffusionslimitiert (deshalb misst CO die Diffusion).

Worum es geht

O₂ und CO₂ durchqueren die alveolokapilläre Membran durch passive Diffusion entlang ihrer Partialdruckgradienten. Die Rate hängt von Oberfläche, Membrandicke und Löslichkeit des jeweiligen Gases ab. Der DLCO-Test misst, wie gut ein Testgas (Kohlenmonoxid) diffundiert, und trennt Erkrankungen, die die Membran schädigen, von solchen, die nur die Atemwege verengen.

Wie es funktioniert, Schritt für Schritt

Der alveoläre PO₂ (≈100 mmHg auf Meereshöhe) ist höher als der gemischtvenöse PO₂ (≈40 mmHg).
Dieser Gradient treibt O₂ durch die Surfactantschicht, das Typ-I-Epithel, die verschmolzene Basalmembran und das Endothel.
Im Plasma bindet O₂ an Hämoglobin, was den Plasma-PO₂ niedrig hält und den Gradienten aufrechterhält.
Eine verdickte Membran (Fibrose) oder verlorene Fläche (Emphysem, Embolie) verringert den O₂-Transfer pro Zeiteinheit.
Bei normaler Passagezeit bleibt noch Zeit für den Ausgleich; verkürzt Belastung die Passage, verlässt das Blut die Kapillare ungesättigt.

Gleichungen

Fick-Gesetz (Diffusion eines Gases)V_Gas = (A × D × (P₁ − P₂)) / T

A: Membranfläche
D: Diffusionskoeffizient (Löslichkeit / √Molekulargewicht)
P₁ − P₂: Partialdruckgradient
T: Membrandicke

Fläche, Dicke und Gradient sind das, was Krankheiten verändern.

DiffusionskapazitätDL = V_Gas / (P_A − P_c)

DL: Diffusionskapazität (mL/min/mmHg)
P_A: alveolärer Partialdruck des Gases
P_c: mittlerer kapillärer Partialdruck des Gases

Für CO ist der kapilläre Druck nahe null, weil Hämoglobin es sofort aufnimmt.

Referenzwerte (Erwachsener in Ruhe, Meereshöhe)

Parameter	Wert	Hinweis
Austauschfläche	≈50–100 m²	beide Lungen
Membrandicke	≈0,2–0,6 µm
Kapilläre Passagezeit	≈0,75 s	kürzer unter Belastung
Normale DLCO	≈75–120 % des Sollwerts	hämoglobinkorrigiert

Ungefähre Werte eines gesunden Erwachsenen in Ruhe; jedes Labor legt eigene Referenzbereiche fest.

Klinischer Bezug

Interstitielle Lungenerkrankung: Die Sättigung ist in Ruhe gut und fällt beim Gehen ab; die DLCO sinkt früh.
Eine Anämie senkt die DLCO ohne Lungenerkrankung, deshalb wird die DLCO auf das Hämoglobin korrigiert.
In Bogotá (≈2.600 m) ist der alveoläre PO₂ niedriger, der Gradient kleiner, und eine Diffusionsstörung zeigt sich früher.

Testen Sie sich

Überlegen Sie die Antwort und tippen Sie dann auf die Frage.

Warum verursacht eine Diffusionsstörung eine Hypoxämie ohne Hyperkapnie?

CO₂ ist etwa 20-mal diffusionsfähiger als O₂ und tritt daher auch durch eine verdickte Membran weiter aus; die Hypoxämie steigert zudem die Ventilation, was den PaCO₂ senkt.

Warum entsättigt ein Patient mit Lungenfibrose unter Belastung, aber nicht in Ruhe?

In Ruhe hat die Kapillare reichlich Zeit für den O₂-Ausgleich. Unter Belastung steigt das Herzzeitvolumen, die Passage verkürzt sich, und die verdickte Membran kann den Ausgleich nicht mehr vollenden.

Welcher Lungenfunktionsbefund unterscheidet ein Emphysem von Asthma?

Beide sind in der Spirometrie obstruktiv, aber das Emphysem zerstört alveoläre Oberfläche und senkt die DLCO; bei Asthma ist die DLCO normal oder hoch.

Warum wird Kohlenmonoxid zur Messung der Diffusion verwendet?

Hämoglobin bindet es so begierig, dass sein kapillärer Druck nahe null bleibt; daher begrenzt nur die Membran, nicht der Blutfluss, seine Aufnahme.