Textverständnis

Die Atmung läuft meist unbemerkt ab. Das Atemzentrum im Hirnstamm gibt den Takt vor und steuert über Nerven das Zwerchfell und die Atemmuskeln der Rippen. Es arbeitet auch im Schlaf und in der Bewusstlosigkeit. Bewusst lässt sich die Atmung für eine gewisse Zeit verändern, etwa beim Sprechen oder beim Anhalten des Atems; der Körper setzt solchen Eingriffen aber Grenzen.

Beim Einatmen zieht sich das Zwerchfell zusammen, der Brustkorb weitet sich, und Luft strömt in die Lunge. Das Ausatmen in Ruhe geschieht von selbst, weil sich die gedehnte Lunge elastisch zusammenzieht. Bei körperlicher Anstrengung bilden die Muskeln mehr CO2, und das Atemzentrum lässt tiefer und schneller atmen.

Wie tief und wie schnell wir atmen, richtet sich nach dem Zustand des Blutes. Die Messfühler dafür heissen Chemorezeptoren. Die zentralen Chemorezeptoren liegen im Hirnstamm und messen den pH-Wert der Hirnflüssigkeit; je saurer sie wird, desto stärker melden sie. Die peripheren Chemorezeptoren sitzen an den Halsschlagadern und an der Hauptschlagader. Sie messen den Sauerstoffpartialdruck, also den Druck des im Blut gelösten Sauerstoffs, ferner den CO2-Gehalt und den pH-Wert des Blutes und melden an das Atemzentrum.

Der stärkste Atemreiz ist nicht Sauerstoffmangel, sondern ein Überschuss an Kohlendioxid (CO2). CO2 entsteht in allen Zellen als Abfall des Stoffwechsels und gelangt mit dem Blut zur Lunge. Im Blut wie in der Hirnflüssigkeit reagiert es mit Wasser zu Kohlensäure, die Wasserstoff-Ionen abspaltet: Je mehr CO2, desto tiefer der pH-Wert. Steigt der CO2-Gehalt im Blut, tritt CO2 auch in die Hirnflüssigkeit über, und deren pH-Wert sinkt. Die zentralen Chemorezeptoren melden dies, das Atemzentrum lässt tiefer und schneller atmen, mehr CO2 wird abgeatmet, und der CO2-Gehalt im Blut sinkt wieder. So wirkt die Atmung ihrem eigenen Reiz entgegen.

Sauerstoff spielt als Reiz eine kleinere Rolle. Das Blut ist bei Gesunden auch dann noch fast vollständig mit Sauerstoff beladen, wenn der Sauerstoffgehalt der Luft leicht sinkt. Erst wenn der Sauerstoffpartialdruck des Blutes deutlich unter den Normalwert fällt, melden die peripheren Chemorezeptoren und verstärken die Atmung. Die zentralen Chemorezeptoren reagieren nicht auf Sauerstoffmangel. Das erklärt, weshalb man in grosser Höhe, wo die Luft weniger Sauerstoff enthält, schneller atmet: Die peripheren Chemorezeptoren melden den Mangel. Dabei sinkt allerdings der CO2-Gehalt, was den Atemreiz wieder bremst; nach einigen Tagen gleicht der Körper dies teilweise aus.

Wer mehrmals tief und schnell atmet und so mehr Luft austauscht, als der Körper braucht (Hyperventilation), senkt seinen CO2-Gehalt im Blut. Der Atemreiz lässt nach; man kann den Atem dann ungewöhnlich lange anhalten. Gefährlich ist dies vor dem Tauchen, denn unter Wasser verbraucht der Körper weiter Sauerstoff: Tauchende haben so schon das Bewusstsein verloren, ohne vorher Atemnot zu spüren. Ausserdem verengen sich bei tiefem CO2 die Blutgefässe im Gehirn, was Schwindel verursachen kann.

Bei Menschen mit einer schweren chronischen Lungenerkrankung bleibt der CO2-Gehalt im Blut über Monate hoch. Der Körper gleicht den pH-Wert der Hirnflüssigkeit dann teilweise aus, die zentralen Chemorezeptoren melden schwächer, und ein Teil des Atemantriebs hängt am Sauerstoffmangel. Gibt man solchen Patienten hoch dosierten Sauerstoff, steigt ihr CO2-Wert oft weiter an. Das liegt vor allem an der Lunge selbst. In schlecht belüfteten Bereichen verengen sich bei Sauerstoffmangel die Blutgefässe, sodass das Blut die gut belüfteten Bereiche bevorzugt, wo es CO2 abgeben kann. Viel Sauerstoff hebt diese Verengung auf, und mehr Blut fliesst durch Bereiche, in denen es kaum CO2 loswird. Dass mit dem Sauerstoffmangel ein Teil des Atemantriebs wegfällt, trägt weniger dazu bei. Man dosiert Sauerstoff bei ihnen deshalb vorsichtig.

Auch Störungen des Stoffwechsels verändern die Atmung. Bei der diabetischen Ketoazidose häufen sich Säuren im Blut an, der pH-Wert des Blutes sinkt, die peripheren Chemorezeptoren melden, und die Betroffenen atmen tief und schnell.