Atmungsregulation

Atmungsregulation,

 

die Anpassung der Tätigkeit der Atmungsorgane (Ventilation) eines Organismus an Veränderungen im Atemmedium oder im Körper. Auf die Atmungsregulation wirken v. a.: Änderungen im Sauerstoff- (pO₂) und Kohlendioxidpartialdruck (pCO₂) in Körper oder Atemmedium, Verschiebungen des pH-Wertes der Körperflüssigkeiten, bei Wirbeltieren auch unspezifische Reize, z. B. Wärme- und Kältereize, Änderung der Körpertemperatur, hormonelle Schwankungen, Schmerz.

 

Bei niederen Tieren sind die Mechanismen der Atmungsregulation bislang relativ unbekannt. Allgemein wird vermutet, dass bei diesen Tieren eine Änderung des pO₂ die Atmungsregulation stärker beeinflusst als die Änderung des pCO₂. Die Atmungsregulation scheint, wie zum Teil auch nachgewiesen wurde, von Schrittmacherzentren im Bauchmark auszugehen.

 

Bei Wirbeltieren wird die Atmungsregulation durch das Atemzentrum gesteuert, das im verlängerten Mark (Medulla oblongata; Nachhirn) liegt und das bei Vögeln und Säugetieren in ein Inspirations- (Einatmung) und ein Exspirationszentrum (Ausatmung) unterschieden werden kann. Das Atemzentrum reguliert Atemtiefe, Atemrhythmus und Form der Atmung. Es wird beeinflusst von Nervenzellen, die auf Änderungen von pO₂, pCO₂ und Acidität reagieren. Bei Säugetieren, deren Atmungsregulation relativ gut untersucht ist, gibt es hierzu Kontrollreflexe, die sowohl auf chemische als auch auf mechanische Reize ansprechen: Ein Absinken des pO₂ wird von Rezeptoren in der Wand der Halsschlagader und der Aorta kontrolliert, während Änderungen des pCO₂ direkt im verlängerten Mark registriert werden. Der Atemrhythmus wird durch eine wechselseitige Entladung der Neuronen des Inspirations- und Exspirationszentrums, die sich gegenseitig hemmen, gesteuert. Die Kontrolle der Atemtiefe geschieht über antagonistische Dehnungsrezeptoren in Luftröhre, Bronchien und Bronchiolen; durch Dehnung der Lunge wird die Einatmung gehemmt und somit die Ausatmung angeregt, durch Entspannung der Lunge wird die Einatmung angeregt. Die Muskelaktivität hat ebenfalls einen Einfluss auf die Atmungsregulation. Man vermutet, dass es eine Verbindung von Bewegungs- und Atemzentrum in der Form gibt, dass das Atemzentrum bei beginnender Muskeltätigkeit automatisch aktiviert wird (Mitinnervation).

 

Schädigungen des Atemzentrums führen zu irregulären Atmungsformen (z. B. bei Hirnverletzungen oder bei Acidose infolge Diabetes) oder zu einer zentralen Atemlähmung (z. B. durch Vergiftungen mit Narkose- und Schlafmitteln) und damit zum Tod.