EXPRESS · M1
Atmung unter ungewöhnlichen Bedingungen
In großer Höhe sinkt der Luftdruck und damit der O2-Partialdruck, was zu Hyperventilation und langfristig zu Anpassungen wie vermehrter Erythropoese führt. Beim Tauchen steigt der Umgebungsdruck mit der Wassertiefe, was Gaslöslichkeit und Gasvolumina beeinflusst. Bei körperlicher Belastung steigen Atemminutenvolumen und Sauerstoffaufnahme, gesteuert durch neuronale und metabolische Reize.
- ❗ Höhenanpassung: akute Hyperventilation (Reaktion auf Hypoxie über periphere Chemorezeptoren), später vermehrte Erythropoetin-Ausschüttung und Erythrozytose
- Akute Höhenexposition kann durch Hyperventilation zu respiratorischer Alkalose führen
- Beim Tauchen steigt der Umgebungsdruck um 1 bar pro 10 m Wassertiefe zusätzlich zum Atmosphärendruck (Boyle-Mariotte-Gesetz für Gasvolumina)
- Erhöhter Umgebungsdruck beim Tauchen steigert die Löslichkeit von Stickstoff im Gewebe (Gefahr der Dekompressionskrankheit bei zu schnellem Auftauchen)
- Unter Belastung steigt das Atemminutenvolumen zunächst über die Atemtiefe, bei stärkerer Belastung zusätzlich über die Atemfrequenz
Quellen
- Schmidt/Lang/Heckmann „Physiologie des Menschen“ (Springer)
- Pape/Kurtz/Silbernagl „Physiologie“ (Thieme)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)
tief · M1
Atmung unter ungewöhnlichen Bedingungen
Extreme Umgebungsbedingungen stellen besondere Anforderungen an die respiratorische Anpassungsfähigkeit. In großer Höhe sinkt mit dem Barometerdruck auch der O2-Partialdruck der Luft, sodass periphere Chemorezeptoren eine Hyperventilation auslösen, die kurzfristig den arteriellen pO2 anhebt, aber gleichzeitig den arteriellen pCO2 senkt und dadurch eine respiratorische Alkalose erzeugt; die Niere kompensiert dies längerfristig durch vermehrte Bikarbonatausscheidung. Mittelfristig steigert der hypoxische Reiz die renale Erythropoetin-Produktion und damit die Erythrozytenzahl (Höhenpolyglobulie), was die O2-Transportkapazität des Blutes erhöht. Beim Tauchen addiert sich pro 10 m Wassertiefe ein weiterer bar hydrostatischer Druck zum Atmosphärendruck, wodurch sich nach dem Gesetz von Boyle-Mariotte Gasvolumina im Körper (v. a. in luftgefüllten Räumen wie Mittelohr, Nasennebenhöhlen, Lunge) bei Druckänderung umgekehrt proportional verhalten, während sich nach dem Henry-Gesetz proportional zum Partialdruck mehr Gas (v. a. Stickstoff) im Gewebe löst – bei zu schnellem Auftauchen kann dieser gelöste Stickstoff Gasblasen bilden (Dekompressionskrankheit). Unter körperlicher Belastung steigt das Atemminutenvolumen zunächst überwiegend durch Vertiefung, bei höherer Belastungsintensität zusätzlich durch Steigerung der Atemfrequenz, gesteuert durch eine Kombination aus neurogenen Reizen (Kortex, Propriozeption arbeitender Muskulatur) und metabolischen/humoralen Reizen (CO2-Anstieg, pH-Abfall durch Laktat).
- ❗ Akute Höhenhypoxie löst Hyperventilation aus, die zu respiratorischer Alkalose führt – die renale Kompensation (Bikarbonatausscheidung) benötigt Tage
- Höhenpolyglobulie (Erythrozytose) ist eine Langzeitanpassung über gesteigerte Erythropoetin-Sekretion durch renale Hypoxie
- Boyle-Mariotte-Gesetz (p·V = konstant) erklärt Volumenänderungen luftgefüllter Körperhöhlen beim Auf- und Abtauchen
- Henry-Gesetz erklärt die druckabhängige Gaslöslichkeit im Gewebe – Grundlage der Dekompressionskrankheit bei zu schnellem Druckabfall
- Unter Belastung steigt die O2-Aufnahme durch erhöhtes Herzzeitvolumen, erweiterte Diffusionskapazität (Rekrutierung von Kapillaren) und größere arteriovenöse O2-Differenz
- ⚠️ Prüfungsfalle: Akute Höhenanpassung führt zu respiratorischer Alkalose (durch Hyperventilation), nicht zu Azidose – eine häufige Verwechslung in Prüfungsfragen zur Säure-Basen-Regulation
Quellen
- Schmidt/Lang/Heckmann „Physiologie des Menschen“ (Springer)
- Pape/Kurtz/Silbernagl „Physiologie“ (Thieme)
- IMPP Gegenstandskatalog GK1 (Erster Abschnitt der Ärztlichen Prüfung)