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Modul-Titel	WP2222
Veranstaltung	PS Biomechanik
Autor	Lerch, L. ; Schulz, R.; Stenger, P.; Vatter, L.
Bearbeitungsdauer	45 Minuten
Präsentationstermin	06.07.22
Status	Finalisiert
Zuletzt geändert	24.07.2022

Täglich atmen wir rund 20.000-mal ein und aus, um den Sauerstoffbedarf unseres Körpers zu decken. Dies passiert ganz unbewusst von alleine.

In diesem Wiki soll ein Bewusstsein für die Atmung des Körpers geschaffen werden, welche Prozesse und Faktoren beim Gasaustausch eine Rolle spielen. Fragen, die hier behandelt werden, sind:

Was gehört überhaupt zur Atmung, findet dies nur in der Lunge statt? Wo findet Gasaustausch überall statt?

Wie lässt sich die Atmung Diagnostisch greifen, messen und quantifizieren? Wir wollen klären welche Bereiche und Faktoren spielen während Belastung, in der die Atmung zunehmend wichtiger wird, eine Rolle?

Welche Faktoren und Prozesse sind leistungsbestimmend? Und wo kann vielleicht auch selbst aktiv eingegriffen werden, um z.B. Sportliche Leistung, durch einen verbesserten Gasaustausch, zu steigern?

Hier Gibt es noch 12 erstaunliche Zahlen zur Lunge und Atmung die sehr interessant sind: https://www.elsevier.com/de-de/connect/pflege/zahlen-zur-lunge#:~:text=Tagt%C3%A4glich%20atmen%20wir%2010.000%20bis,eingeatmeten%20Luft%20besteht%20aus%20Sauerstoff..

Verfasst von Schultz, R.

Bereits im 13. Jarhhundert wurde durch den Syrer Ibn al-Nafis al Quarashi der Lungenkreislauf beschrieben - also das Blut vom Herzen zur Lunge (und umgedreht) geführt wird. Dies wurde durch Michael Servetus im 16. und William Harvey im 17. Jahrhundert weiter untersucht, wobei ersterer hauptsächlich die Entdeckungen von al Quarashi bestätigte, während Harvey die Blutzirkulation im Herz-Kreislaufsystem entdeckte. Mit dem Aufkommen des wissenschaftlichen Arbeitens und der Empirie gab es daraufhin immer neuere Erkenntnisse. So hat John Mayow im gleichen Jahrhundert als Erster von einem Gasaustausch gesprochen - der Arzt aus London stellte fest, dass wir beim Atmen Anteile der Luft verbrauchen und wir diese Anteile zum Überleben benötigen. Im gleichen Zeitraum stellte ein weiterer Arzt aus Holland - Franciscus de la Boe - fest, dass die Lunge mit Luft gefüllt wird, weil wir mithilfe unserer Muskulatur den Brustkorb ausweiten. Im 18. Jahrhundert haben die ersten Chemiker die wichtigsten Bestandteile der Luft - Kohlenstoffdioxid (durch Joseph Black), Stickstoff (durch Daniel Rutherford) und Sauerstoff (unabhängig durch Carl Wilhelm Scheele und Joseph Priestley) - isolieren können, woraufhin der Franzose Antoine Laurent Lavoisier 1778 zum Schluss kam, dass Lebewesen Sauerstoff ein- und Kohlenstoffdioxid ausatmen. Lavoisier gilt heute als Begründer der modernen Chemie, da er herausfand, dass sich Elemente nur in bestimmten Verhältnissen verbinden und dass das Gewicht der Endprodukte bei einer Reaktion immer gleich dem Gewicht der Ausgangsprodukte sein muss. Mit der inneren Atmung setzte sich 1875 erstmals Eduard Friedrich Wilhelm Pflüger auseinander. Er erkannte, dass die Körperwärme nicht wie bisher angenommen in den Organen sondern in den Zellen entsteht. Anfang des 20. Jahrhunderts untersuchten daraufhin John Scott Haldane und insbesondere Christian Bohr die konkrete Funktionsweise der inneren Atmung und befassten sich unter anderem mit der Bindung von Sauerstoff an Hämoglobin. Final haben August und Marie Krogh ebenfalls Anfang des 20. Jahrhunderts gezeigt, dass der Sauerstoff bzw. das Kohlenstoffdioxid über Diffusion in das Blut bzw. zurück in die Lunge gelangt. (Koehler et. al, 2021)

Verfasst von P. Stenger

Die Luft , die wir einatmen, ist reich an O₂, also Sauerstoff und arm an CO₂, also Kohlenstoffdioxid. Auf dem Weg durch die Luftröhre wird diese Luft zunächst gefiltert von Staub und sonstigen Fremdkörpern. Am Ende der Luftröhre finden sich die Sauerstoffmoleküle in der Lunge wieder, in der sie auf hunderte Millionen sogenannte Alveolen treffen. Diese nehmen das Sauerstoffmolekül auf und expandieren in Folge dessen, was den Prozess der äußeren Atmung komplettiert (siehe Kapitel Lungenatmung/Äußere Atmung). Da zwischen den Alveolen und dem Kapillarblut nur eine mikrometergroße Wand ist, kann das Molekül mithilfe simpler Diffusion in das Blut gelangen. Der Vorteil davon ist, dass keine zusätzliche Energie für diesen Prozess erforderlich ist. Im Blut angekommen wird das Molekül dann an das Hämoglobin der roten Blutkörperchen (Erythrozyten) gebunden. Dies beschreibt dann die sogenannte innere Atmung (siehe Kapitel Blut/Transport. Benötigt der Körper nun Energie, kann er mithilfe von Glucose (C₆H₁₂O₆) ATP erzeugen. Dieses entsteht während der Reaktion C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂0 und spielt sich in den Zellen ab. Auch hier wird der Sauerstoff über Diffusion an diese Zellen weitergegeben. Das während der Zellatmung entstehende CO2 wird dann ebenfalls über Diffusion vom Blut wieder zurück in die Alveolen gegeben, wo es dann als Abfallprodukt ausgeatmet werden kann (siehe Kapitel Zelle) (Gülllich & Krüger, 2013, p. 81-84).

Abb. 1

Verfasst von P. Stenger

Durch die Spiroergometrie kann man die maximale Leistung eines Probanden auf dem Fahrradergometer oder Laufband ermitteln und die Leistungsfähigkeit des Herz-/Kreislaufsystems und der Lunge messen. Dabei haben die Probanden eine dicht anliegende Maske auf, welche mit einer Gasanalyse Apparatur und einem Durchflussmeter verbunden ist. Des Weiteren wird kontinuierlich ein EKG, die Herzfrequenz und der Blutdruck gemessen, sowie eine Blutgasanalyse aus dem arterialisierten Blut am Ohrläppchen gemessen. Mit Hilfe der Spiroergometrie kann der Sauerstoffverbrauch, die Atemtätigkeit und die Produktion von Kohlendioxid gemessen werden. (Wichtige Messparameter dieser Untersuchung sind neben den oben genannten die Atemfrequenz, das Atemzugvolumen, das Atemminutenvolumen, die maximale Sauerstoffaufnahme (V̇O2max), die CO2-Abgabe, das Atemäquivalent für O2 (wie viele Liter müssen geatmet werden um 1 Liter O2 aufzunehmen), das Atemäquivalent für CO2, der Sauerstoffpuls (Sauerstoffaufnahme in ml pro Herzschlag), die anaerobe Schwelle (AS) und der respiratorische Quotient (RQ oder RER) Mit Hilfe der 9 Felder Grafik lassen sich die große Anzahl der Messwerte graphisch darstellen. Dabei sind die Felder nummeriert und man zählt von oben links nach rechts und zählt danach in der nächsten Zeile weiter.

Auf den x-Achsen werden die Messwerte anhand der Testdauer dargestellt. Dabei wird die gesamte Dauer der Testdurchführung abgebildet, wodurch auch Ruhephasen, Testphasen, Erholungsbereiche auf den Graphiken zu erkennen und auszuwerten sind. Auf den y-Achsen kann man unterschiedliche Messwerte erkennen. Diese Messwerte sind an den jeweiligen Feldern gekennzeichnet.

Im Folgendem wird ein Überblick über die jeweiligen Messwerte geben, welche in den Feldern dargestellt werden.

Feld 1: Auf der y1-Achse ist das Atemminutenvolumen (VE) vs. Testzeit dargestellt und in neueren Versionen auf der y2-Achse auch die erbrachte Wattleistung im Vergleich zur Testzeit.

Feld 2: Darstellung der y1 = Herzfrequenz (HR), y2 = Sauerstoffpuls (O2 / HR) vs. Testzeit.

Feld 3: y1 = Sauerstoffaufnahme (VO2), y2 =Kohlendioxidabgabe (CO2) vs.Testzeit; und bei neueren Versionen y3 = Wattleistung vs. Testzeit um eine Darstellung zu bekommen, wie sich die Sauerstoffaufnahme im Vergleich zur Leistung verhält.

Feld 4: y1 = Kohlendioxidabgabe (VCO2) vs. Atemminutenvolumen (VE). Dadurch können Zustände von Hyper- oder Hypoventilation dargestellt werden, da die Kohlendioxidproduktion die Ventilation steuert.

Feld 5: y1 = Kohlendioxidabgabe (VCO2) vs. y2= Sauerstoffaufnahme (VO2) und in neueren Versionen y3 = Herzfrequenz (HR) vs. Sauerstoffaufnahme (VO2). Dient der Bestimmung der aerob-anaeroben Übergangsbereich

Feld 6: Atemäquivalente (EQ O2 und EQ CO2) vs. Testdauer. Die Atemäquivalente von O2 und CO2 geben an, wie viel ventiliert werden muss um 1 l O2 aufzunehmen und 1 l CO2 abzugeben. Dadurch kann man anhand der Kurven auch die ventilatorischen aeorben Schwellen ermitteln.

Feld 7: Atemzugvolumen (Vt) vs. Atemminutenvolumen (VE). Hierbei wird das Atemmuster beschrieben, wodurch die Atemfrequenz ermittelt wird.

Feld 8: RER (Respiratory Exchange Ratio) vs. Testzeit und Darstellung der der Atemreserve (BR) in % vs. Testzeit. Das RER bestimmt das Ausmaß der metabolischen Ausbelastung mit seinem maximal erreichtem Wert.

Feld 9: PET O2 und PET CO2 geben den endexspiratorischen Partialdruckwerte für Sauerstoff und Kohlendioxid an. Dies dient der Bestimmung des Partialdrucks innerhalb der Exspiration und direkt vor einer erneuten Inspiration

Verfasst von Vatter, L.

Die äußeren-Atmung ist der Teil der Atmung und des Gasaustausches bei der Sauerstoff, der in der Außenluft vorhanden ist, von der Lunge durch die Alveolen in das Blut gelangt. Demnach findet der eigentliche Gasaustausch in der Lunge, in den Alveolen statt. Dort diffundiert der Sauerstoff (O2) aus der Luft mit dem sauerstoffarmen Blut, wodurch dort, durch gleichzeitige Abgabe von Kohlendioxid (CO2) der Sauerstoff in das Blut gelangt. Auf den Ablauf des Transports im Blut wird später noch drauf eingegangen.

Die Diffusion von O2 und CO2 entsteht durch den Diffusionsgradienten und den jeweiligen Partialdrücken, die angeben, wie stark das jeweilige Gas diffundieren möchte. Dieser Partialdruck bestimmt nun, wie schnell der Sauerstoff diffundieren kann. Darauf haben wir jedoch keinen aktiven Einfluss, nur darauf wie viel O2 das Blut aufnehmen kann, worauf jedoch später beim Blut näher drauf eingegangen wird.

Worauf wir einen Einfluss haben, ist die Atemmechanik, wie viel Luft in die Lunge kommt, vor allem bei längerer Dauer einer Belastung. Durch die Atemmuskulatur, vor allem dem Zwerchfell und der Zwischenrippenmuskulatur wird für ein Unterdruck in der Lunge erzeugt was zur Einatmung führt. Nun kann es bei langen intensiven Ausdauerbelastungen zu einer Ermüdung der Atemmuskulatur führen, was die Leistung beinträchtigen kann. Dem kann nun vorgebeugt werden, indem man diese Muskulatur gezielt durch Atemtraining trainiert und das so zu einer Verbesserung der submaximalen Ausdauerleistung führt/führen kann (Matthaei, 2017). Darüber hinaus konnten durch Training der Atemmuskulatur auch ein vergrößertes Lungenvolumen erzielt werden was die Sportliche Leistung in verschiedenen Sportarten wie Radfahren, Laufen und Schwimmen verbesserte. (Enright & Unnithan, 2011). Dies wurde hauptsächlich durch die Hypertrophie des Zwerchfells erreicht. Auch eine Verringerung des Laktatwertes in den Muskeln konnte beobachtet werden.

Grundsätzlich kann jedoch gesagt werden das die Leistungsfähigkeit der Lunge selbst bei Untrainierten ausreicht und nicht der limitierende Faktor der Leistung sein wird.

Methoden wie sich die Atemmuskulatur trainieren lassen wären:(Matthaei, 2017)

• Beim Voluntary isocapnic hyperventilation-Training (VIH), dort wird die Atemgeschwindigkeit erhöht, sozusagen bewusst hyperventiliert. Das wäre ein Ausdauertraining der Atemmuskulatur. Wenn das längere Zeit durchgeführt wird, wird die Muskulatur widerstandsfähiger. Jedoch muss darauf geachtet werden das es nicht zu Schwindelanfällen kommt.
• Flow resistive loading (FRL), hier wird die Fläche die für die Einatmung zu Verfügung steht verkleinert, z.B. wie, wenn man durch einen dünnen Schlauch atmen müsste. Dadurch muss sich die Atemmuskulatur mehr leisten, um die gleiche Menge an Luft in der gleichen Zeit einzuatmen.
• Beim Pressure threshold loading (PTL), wird gegen ein Ventil geatmet, dass erst bei einem bestimmten Druck aufmacht, was bedeutet das die Atemmuskulatur mehr Kraft aufbringen muss, das die Atmung stattfindet als es normal der Fall ist. Diese Belastung, die durch das Ventil verursacht wird, kann bei der Inspiration (Einatmung) sowohl, als auch bei der Exspiration gemacht werden, die Effekte bei der Inspiration waren jedoch größer.

Wer noch mehr über die Lunge erfahren möchte kann in das Wiki MMB6 Spiroergometrie schauen dort wird unter anderem noch die Lunge als Respiratorische System eingegangen und seine Bestandteile, den Atemvolmina der Lunge sowie auf die Atemmechanik die hier durch die Atemmuskulatur ja auch relevant wurde. http://wiki.ifs-tud.de/fm/messmethoden/mmb06

Verfasst von Schultz, R.

Die Aufgabe des Blutes ist es, wie schon dargestellt wurde den Sauerstoff (O2) in den Arterien und das Kohlendioxid (CO2) in den Venen zu transportieren und im Körper zu verteilen. Dafür sind die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) zuständig. In den roten Blutkörperchen befindet sich das Hämoglobin, an dass der Sauerstoff bindet und so vom Blut transportiert werde, kann.

Dabei ist der Einfluss und Bedeutung des Hämoglobins (Hg) und dessen Menge im Blut sehr wichtig. Somit ist die totale Hämoglobinmenge (tHg-Menge), also wie viel Hämoglobin absolut im Blut verfügbar ist am entscheidendsten für die aerobe Leistungsfähigkeit.

Denn es gibt einen Zusammenhang zwischen der tHg-Menge und dem VO2max, der zeigt wie viel Sauerstoff maximal aufgenommen werde kann. Dieser ist bei Weltklasse Athleten oft sehr hoch, so haben professionelle Athleten teilweiße einen 50% höhere Hg-Menge im Blut als untrainierte, wodurch das Blut mehr O2 transportieren kann. (Prommer & Schmidt, 2009)

Wenn die Hg-Menge nun einen großen Einfluss auf die Transportfähigkeit des Blutes des Sauerstoffes hat, müsste geschaut werden, wie dieser erhöht werden kann. Leider ist es so, dass die tHg-Menge stark von genetischen Dispositionen abhängt, und so nur in geringem Maße gesteigert werden kann. Durch längeres Ausdauertraining kann die Hg-Menge jedoch um die 6,4% erhöht werden, ein etwas größerer und schnellerer Effekt kann durch Höhentraining erreicht werden, durch den geringeren Sauerstoffgehalt in der Luft, kann eine Steigerung von um die 7% in 3 Wochen erreicht werden.(Prommer & Schmidt, 2009)

Ein noch höherer Effekt kann eigentlich nur durch Blutmanipulaton erzielt werden, also Doping, wie EPO. Damit kann eine Steigerung von 12% erreicht werden, also deutlich über dem physiologischem maximum. Ebenso hängt die aktuelle O2-Bindungsfähigkeit des Blutes, vom pH-Wert, Temperatur und dem CO2-Partialdruck ab.(Prommer & Schmidt, 2009)

Ein Beispiel Höhentraining zur Erhöhung des Hämoglobingehaltes im Blut: Ein Höhentraining mit dem sich diese 7% Steigerung des Hb Gehaltes erreichen lassen würden wäre ein Höhentraining über 2000m das sich über 3 Wochen erstreckt und in denen mindestens 14 Stunden am Tag in der Höhe verbracht werden, so lässt sich ein deutlicher Effekt erzielen.

Verfasst von Schultz, R.

1. Gasaustausch: Äußere Atmung und innere Atmung

Die Atmung ist die Gesamtheit der an der Sauerstoff-Aufnahme sowie an der damit gekoppelten Kohlendioxid-Abgabe beteiligten Prozesse. Es wird unterschieden zwischen äußerer Atmung, innerer Atmung und Gewebsatmung.

Die äußere Atmung beginnt im Respirationstrakt (Luftwege zwischen Außenluft und Alveolen), wobei das O2 bzw. CO2 in das Herz-Kreislaufsystem diffundiert, in dem die äußere Atmung stattfindet und der Sauerstoff im Blut per Perfusion durch die Lunge gepumpt wird. Vom Herz-Kreislaufsystem diffundieren die Stoffe über das Blut in das Gewebe, dort spricht man von der Gewebsatmung.

Der Transport von O2 und CO2 beginnt mit dem konvektiven Gastransport in der Gasphase. In dieser Phase diffundiert Sauerstoff aus den Alveolen in das Lungenkapillarblut, da der Partialdruck (Gesamtdruck, den das Gas beim alleinigen Ausfüllen des Volumens ausübt) in den Alveolen größer ist als im Blut. Nach dieser Diffusion bindet der Sauerstoff vor allem an das Hämoglobin im Blut. Der Sauerstoff, welcher an das Hämoglobin gebunden ist, wird nun zum Gewebe transportiert und an die Zellen abgegeben. Folgender Schritt wird etwas differenzierter betrachtet.

Abb.2

1.2. Gasaustausch: Diffusion von Blut in die Zelle

Der Sauerstoff im Blut wird zu 97 % chemisch gebunden an das Hämoglobin der Erythrozyten transportiert. Nur zu 3 % ist der Sauerstoff physikalisch gelöst im Plasma. Wieviel Sauerstoff das Hämoglobin aufnimmt, hängt vom arteriellen O2-Partialdruck ab. Je höher dieser Partialdruck ist, desto mehr Sauerstoff kann das Hämoglobin aufnehmen.

Das nun mit Sauerstoff angereicherte Blut, ob an das Hämoglobin angebunden oder gelöst im Plasma vorliegend, wird nun über verschiedene Mechanismen an die Zelle abgegeben. Die Sauerstoffabgabe in der Mikrozirkulation wird unterschieden in aktive, energiereiche Prozesse und passive Prozesse mittels reiner Diffusion.

Die aktive und energiereiche Abgabe der Moleküle in die Zelle, wird über Transportsysteme in der Membran gesteuert. Bei den passiven Prozessen wird über die Kapillaren, welche eine große Oberfläche bilden, die an die Membran der Zelle reicht, der Sauerstoff per Diffusion, mit kurzen Diffusionswegen, durch die Membran abgegeben. Wieder ist hierbei der O2 - Partialdruck entscheidend für die Diffusion.

Nun ist der Sauerstoff in der Zelle und wird über den Stoffwechsel verarbeitet. Einer dieser Stoffwechselprozesse wird im Folgenden näher betrachtet.

1.3. Gasaustausch: Citratzyklus

Der Citratzyklus wird als sogenannte „Drehscheibe des Intermediärstoffwechsels“ bezeichnet, da er als zentrale Rolle für viele Stoffwechselprozesse gesehen wird. In diesem Fall dient der Citratzyklus der Gewinnung von Elektronen für die Atmungskette, durch die Oxidation von Acetyl-CoA. Das für den Citratzyklus benötigte Acetyl-CoA wird über die β-Oxidation von Fettsäuren, über den enzymatischen Abbau von Eiweißen und der oxydativen Decarboxylierung des Pyruvats bei der Glykolyse gewonnen. Der Citratzyklus unterteilt sich in 8 in sich übergehende Schritte.

Eine ausführliche Erklärung dieses Zyklus würde den Rahmen des Wiki-Projektes überschreiten, kann aber in der anhängenden Literatur weitergehend studiert werden.

Abb. 3

Die Energiebilanz dieses Prozesses liegt bei 10 synthetisierten ATP, da 1 NADH+H+ gleich 2,5 ATP umgesetzt werden, 1 FADH2 zu 1,5 ATP umgesetzt werden und GTP zu 1 ATP umgesetzt wird. Die gewonnene Energie wird im nächsten Schritt der Atmungskette genutzt, um O2 in der Zelle zu gewinnen. CO2 ist in diesem Prozess lediglich ein Abfall Produkt und wird im nächsten Schritt der Atmungskette wieder über das Blut in Richtung Lunge gepumpt.

1.4. Gasaustausch: Transport von CO2 aus der Zelle ins Blut

Das im Citratzyklus entstandene Kohlendioxid diffundiert nun in Gasform aus der Gewebszelle und in das venöse Blut. Ein geringer Teil des Gases bleibt gasförmig und löst sich im Plasma. Ein größerer Teil des Kohlendioxids (ca.70%) diffundiert in die Erythrozyten und verbindet sich reversibel mit Wasser zu Bikarbonat. In der Lunge wird das Kohlendioxid wieder freigesetzt und ausgeatmet. Ein geringer Teil bindet sich an das Hämoglobin und an die Eiweißkörper des Plasmas.

Anhand dieser Transportmechanismen gelangt das Kohlendioxid aus der Zelle in das Blut und wieder in die Lunge.

2. Aerobe Energiebereitstellung

Die Aerobe Energiebereitstellung kann unterschieden werden in die Aerob-glykolytische und Aerob-lipolytische Energiebereitstellung.

Bei der Aerob-glykolytischen Energiebereitstellung wird unter Einsatz von Sauerstoff Kohlenhydrate verbraucht werden. Dieser Weg ist schneller als der Fettstoffwechsel und das Glykogen liegt im Muskel vor und muss nicht antransportiert. Die Teilstoffwechselprozesse, wie die oxidative Decarboxylierung, der Citratzyklus und die Atmungskette laufen anders als in der anaeroben Phase in den Mitochondrien und nicht im Cytoplasma ab. Bei diesen Energiegewinnungsprozessen wird unter Verbrauch von Sauerstoff eine hohe Energieausbeute generiert. Diese Teilprozesse und Reaktionsketten dauern länger, weshalb die Energie nicht direkt zur Verfügung steht.

Bei der Aerob-lypolitischen Energiebereitstellung, wird unter Einsatz von Sauerstoff Fettsäuren verarbeitet. Diese Energiegewinnung läuft ebenfalls zum größten Teil in den Mitochondrien statt. Es sind sehr große körpereigene Reserven vorhanden, welche aber nur langsam Energie bereitstellen können. Generell treten diese Energiebreitstellungsprozesse erst ein, wenn der Sauerstoff wie oben geklärt in die Muskelzelle gelangt ist. Des Weiteren dauern die einzelnen Teilprozesse auch ihre Zeit, weshalb die aerobe Energiebereitstellung erst ca. nach 1 Minute Belastungsdauer einsetzt. Die einzelnen Phasen gehen ineinander über, weshalb während einer Phase nicht nur ausschließlich aus dem aeroben Prozess Energie gewonnen wird, sondern parallel auch aus dem anaeroben Prozess.

3. Verbesserungsmöglichkeiten der Abläufe in der Zelle

Wichtig für die Abläufe innerhalb der Zelle sind zwei Faktoren. Die Bereitstellung von Genug Sauerstoff und der optimale O2 Partialdruck bestimmen wie gut die Abläufe der Energiebereitstellung, des Citratzyklus und der Zellatmung ablaufen.

Fördern kann diese Abläufe ein Ausdauertraining im aeroben Bereich, sodass eine ausreichende Sauerstoffaufnahme gewährleistet ist und die Enzyme welche maßgeblich für die intrastrukturellen Abläufe zuständig sind, mit genug Sauerstoff versorgt sind.

Eine weitere Verbesserungsmöglichkeit, wäre ein Höhentraining wie oben beschrieben, welches die Bereitstellung von Hämoglobin fördert, wodurch mehr Sauerstoff an das Hämoglobin binden kann und dadurch an die Zelle weitergeleitet wird. Dadurch wird mehr Sauerstoff in die Zelle diffundieren und die Abläufe laufen optimierter ab, da der O2 Partialdruck optimal ist.

Verfasst von Leon Lerch

Der Gasaustausch ist, wie hoffentlich deutlich geworden ist ein wichtiger Bestandteil, der bestimmt wie leistungsfähig unser Organismus ist, umso mehr Sauerstoff er verarbeiten, also aus der Luft bis in die Zelle bringen kann, desto mehr Leistung kann er bringen.

Durch die Diagnostik können wir testen, wie leistungsfähig unsere Atmung ist und welche Faktoren dort relevant sind. Deshalb haben wir uns angeschaut, was für eine Reise ein Sauerstoffmolekül durch den Körper macht, von der Einatmung bis in die Zelle hinein.

Die wichtigsten Abschnitte, die leistungsbestimmend sind und in die wir auch aktiv eingreifen können, um den Gasaustausch zu verbessern, waren zum einen die Äußere Atmung, wo durch Training der Atemmuskulatur die Leistung verbessert werden kann.

Der wohl entschiedenste Abschnitt für die Leistungsfähigkeit des Gasaustausches ist der Transport durch das Blut mit dem Hämoglobin, je mehr Hämoglobin, desto mehr kann transportiert werden, was jeweils den Gasaustausch in den Alveolen als auch in der Zelle beeinflusst. Dieser kann durch Ausdauertraining und vor allem durch Höhentraining gesteigert werden.

In der Zelle findet der Citratzyklus statt, wo der Sauerstoff zur Herstellung von ATP benötigt wird. Als Nebenproduckt entsteht dort CO2, was wiederum aus dem Körper raus transportiert wird.

Ausblick auf mögliches Wiki:

Ein Vorschlag für ein ergänzendes zukünftiges Wiki wäre den Weg, den die Energie, die durch Nahrung gewonnen wird zu betrachten. Denn dieser hat seinen Ziel ebenfalls im Citratzyklus und wird für die Herstellung von ATP benötigt. Dort kann herausgefunden werden was dort passiert und eventuell auch wo dort eingegriffen werden kann, um den Prozess der Energie-Gewinnung zu verbessern und damit die körperliche Leitung zu steigern.

Verfasst von Schultz, R.

Güllich, A., & Krüger, M. (2013). Sport: Das Lehrbuch für das Sportstudium (1. Aufl.). Berlin: Springer.

Schmidt, R. F., Lang, F., & Heckmann, M. (Eds.). (2011). Physiologie des menschen: mit pathophysiologie. Springer-Verlag.

Enright, S. J., & Unnithan, V. B. (2011). Effect of inspiratory muscle training intensities on pulmonary function and work capacity in people who are healthy: a randomized controlled trial. Physical therapy, 91(6), 894-905.

Prommer, N., & Schmidt, W. (2009). Hämoglobinmenge und Sport. Dtsch. Z.

Bonne, T. C., Lundby, C., Jørgensen, S., Johansen, L., Mrgan, M., Bech, S. R., … & Nordsborg, N. B. (2014). “Live High–Train High” increases hemoglobin mass in Olympic swimmers. European journal of applied physiology, 114(7), 1439-1449.

Wonisch, M., & Ledl-Kurkowski, R. P. (2017). Kompendium der Sportmedizin (pp. 550-556). Wien: Springer.

Matthaei, A. B. M. (2017). Einfluss von Atemverhalten und Training auf die Energiebereitstellung am Beispiel des Freistilschwimmens.

Larsen, R. (2016). Anästhesie und Intensivmedizin für die Fachpflege.

Bosch, D., Crie´e CP (2013). Lungenfunktionsprüfung. (3Aufl.). Springer, Berlin-Heidelberg.

Lüscher, T., Steffel, J. (2014). Lunge und Atemwege. Springer, Heidelberg

Appell, H.-J., Stang-Voss, C. (2008). Funktionelle Anatomie, Grundlagen sportlicher Leistung und Bewegung. Springer, Heidelberg

https://www.elsevier.com/de-de/connect/pflege/zahlen-zur-lunge#:~:text=Tagt%C3%A4glich%20atmen%20wir%2010.000%20bis,eingeatmeten%20Luft%20besteht%20aus%20Sauerstoff.

Koehler, U., Hildebrandt, O., Conradt, R., Koehler, J. & Hildebrandt, W. (2021). Der Weg zur Entdeckung des pulmonalen Gasaustausches. Thieme, Pneumologie 2022, 275-280.

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