Kapitel 8: Die Lungenbläschen: Hunderte Millionen winziger Ballons

Weintrauben an den Spitzen

Hast du schon einmal eine ganze Weintraube mit vielen Beeren in der Hand gehalten? Oben gibt es einen dicken Stiel. Er teilt sich in kleinere Stiele, und jeder kleine Stiel endet in einer runden, prallen Beere. Stell dir jetzt eine Traube vor, die so winzig ist, dass sie ganz auf einen Stecknadelkopf passen würde. In deiner Lunge gibt es Millionen und Abermillionen solcher Trauben, und in ihnen passiert der wichtigste Teil des Atmens.

Im letzten Kapitel bist du der Luft die Äste des Bronchialbaums hinunter gefolgt, vom Stamm der Luftröhre bis zu den dünnsten Zweigen, den Bronchiolen. Ganz am Ende jeder winzigen Bronchiole kommt die Luft endlich bei einer Traube aus kleinen, runden Luftsäckchen an. Jedes Säckchen heißt Lungenbläschen. Fachleute nennen ein Lungenbläschen Alveole und viele davon Alveolen.

Die Lungenbläschen sind der Grund, warum du überhaupt eine Lunge hast. Alles, was du bis jetzt kennengelernt hast, von der Nase bis zu den Bronchiolen, ist eine Straße, die hierher führt. Die Nase reinigt und wärmt die Luft. Die Luftröhre und die Bronchien tragen sie tiefer hinein und halten sie sauber. Aber nur hier, in den Lungenbläschen, verlässt der Sauerstoff die Luft und gelangt in deinen Körper.

Jedes Lungenbläschen ist sehr klein, nur ungefähr ein Fünftel Millimeter breit. Das ist ungefähr so groß wie ein feines Sandkorn. Wenn du fünf davon in einer Reihe aufstellen würdest, wäre die Reihe nur ungefähr einen Millimeter lang. Doch obwohl jedes einzelne so klein ist, machen sie zusammen den größten Teil des Inneren deiner Lunge aus.

Die Anzahl der Lungenbläschen kann man sich kaum vorstellen. Die beiden Lungenflügel eines Erwachsenen enthalten ungefähr 300 bis 500 Millionen davon. Hier ist ein Weg zu spüren, wie groß diese Zahl ist. Stell dir vor, du würdest anfangen, die Lungenbläschen zu zählen, jede Sekunde eines, und würdest nie aufhören, um zu essen oder zu schlafen. Um 300 Millionen davon zu zählen, bräuchtest du fast zehn Jahre.

Ein neugeborenes Baby hat viel weniger Lungenbläschen als ein Erwachsener. Wenn ein Kind wächst, wächst auch die Lunge, und viele Jahre lang bilden sich immer neue Lungenbläschen. Genau jetzt, während du wächst, baut deine Lunge also immer noch neue winzige Ballons. Das ist ein Grund, warum saubere Luft für Kinder so wichtig ist. Deine Lunge ist noch nicht fertig, und sie bereitet sich darauf vor, dir dein ganzes Leben lang zu dienen.

Wie viel Luft füllt all diese Lungenbläschen mit jedem Atemzug? Wenn ein Erwachsener ruhig sitzt, ist jeder Atemzug ungefähr ein halber Liter Luft, ungefähr so viel wie in einer kleinen Flasche Wasser. Deine ruhigen Atemzüge sind kleiner, weil deine Lunge kleiner ist. Wenn du richtig tief einatmest, kannst du mehrmals so viel Luft einsaugen wie bei einem ruhigen Atemzug. So oder so verteilt sich die frische Luft durch die Äste in die wartenden Lungenbläschen.

Die Lungenbläschen schweben nicht einzeln herum wie lose Seifenblasen. Sie liegen dicht aneinander, wie die Bläschen in einem Waschbecken voller Seifenschaum. Jedes Lungenbläschen teilt sich Wände mit seinen Nachbarn. In manchen dieser gemeinsamen Wände gibt es sogar winzige Öffnungen, sodass ein bisschen Luft von einem Lungenbläschen ins nächste strömen kann. Wenn ein kleiner Atemweg verstopft ist, können diese kleinen Öffnungen etwas Luft auf einem anderen Weg zu den Lungenbläschen dahinter lassen.

Warum nicht ein einziger großer Ballon?

Vielleicht fragst du dich, warum deine Lunge Hunderte Millionen winziger Ballons hat statt nur zwei großer. Die Antwort hat mit der Oberfläche zu tun. Die Oberfläche von etwas ist seine Außenseite, der Teil, der die Luft drumherum berühren kann. Sauerstoff kann nur durch eine Oberfläche in dein Blut gelangen, also gilt: Je mehr Oberfläche deine Lunge hat, desto mehr Sauerstoff kann hineingelangen.

Hier ist ein Weg, das zu verstehen. Denk an einen großen, runden Eisblock. Wenn du ihn in ein Glas Wasser legst, schmilzt er langsam, weil nur seine Außenseite das Wasser berührt. Zerstoße jetzt denselben Eisblock in viele kleine Stücke. Das zerstoßene Eis schmilzt viel schneller, weil all die kleinen Stücke zusammen viel mehr Außenfläche haben, die das Wasser berührt. Die Menge an Eis ist dieselbe, aber die Oberfläche ist viel größer.

Deine Lunge benutzt denselben Trick. Weil sie ihren Raum in Hunderte Millionen winziger Lungenbläschen aufteilt, entsteht eine riesige Oberfläche. Könntest du die Wände aller Lungenbläschen in der Lunge eines Erwachsenen flach machen und auf dem Boden ausbreiten, würden sie ungefähr 50 bis 100 Quadratmeter bedecken. Das ist ungefähr so groß wie der Boden eines ganzen Klassenzimmers. Diese ganze Oberfläche ist ordentlich zusammengefaltet in deinem Brustkorb, hinter deinen Rippen.

Eine große Oberfläche bedeutet, dass viel Sauerstoff gleichzeitig ins Blut gelangen kann. Das ist besonders wichtig, wenn du rennst, springst oder kletterst. Deine Muskeln brauchen viel mehr Sauerstoff, wenn sie hart arbeiten, und deine riesige Lungenoberfläche kann ihn liefern. Selbst wenn du still sitzt, bringt jeder Atemzug frische Luft zu Millionen von Lungenbläschen auf einmal.

Aber eine große Oberfläche ist nur die Hälfte des Tricks. Auf der anderen Seite dieser Oberfläche muss Blut warten, das den Sauerstoff mitnimmt. Auch das hat deine Lunge. Blut fließt direkt an jedem dieser winzigen Ballons entlang, wie du gleich sehen wirst.

Eine Wand, dünner als Papier

Um jedes Lungenbläschen ist ein Netz aus sehr dünnen Blutgefäßen gewickelt, die Kapillaren oder Haargefäße heißen. Die Kapillaren bedecken jedes Lungenbläschen wie ein Einkaufsnetz, das um einen Ball gewickelt ist. Sie sind so schmal, dass die winzigen roten Blutkörperchen darin im Gänsemarsch reisen müssen, eines hinter dem anderen, wie Kinder, die durch eine schmale Tür gehen. Durch diese Netze fließt so viel Blut, dass die ganze Lunge eine sanfte rosa Farbe bekommt. Das Blut ist in einer dünnen Schicht direkt neben der Luft ausgebreitet, und das hilft deiner Lunge, den Tausch schnell zu erledigen.

Zwischen der Luft im Lungenbläschen und dem Blut in der Kapillare gibt es eine Wand. Aber diese Wand ist erstaunlich dünn. Sie besteht aus der sehr dünnen Wand des Lungenbläschens, die direkt an die sehr dünne Wand der Kapillare gedrückt ist. Zusammen sind sie oft weniger als einen Tausendstel Millimeter dick. Das ist mehr als hundertmal dünner als ein Blatt Papier.

Warum muss die Wand so dünn sein? Sauerstoff und Kohlendioxid müssen direkt durch sie hindurch, und je dünner die Wand ist, desto schneller kommen sie hinüber. Denk an ein Fliegengitter vor einem Fenster. Luft strömt leicht hindurch, weil das Gitter dünn und voller winziger Lücken ist. Wäre das Gitter so dick wie eine Ziegelmauer, käme kaum Luft hindurch. Die dünne Wand in deiner Lunge ist ein bisschen wie dieses Gitter, nur viel, viel feiner.

Natürlich ist eine so dünne Wand auch empfindlich. Sie kann keine dicke Schleimschicht und keinen Teppich aus Flimmerhärchen haben, denn die würden die Wand zu dick machen und den Gasaustausch bremsen. Deshalb sind all die Wächter weiter oben in deinen Atemwegen so wichtig. Die Nase, der Rachen, die Luftröhre und die Bronchien fangen den größten Teil des Staubs und der Keime ab, lange bevor sie diesen empfindlichen Ort erreichen können.

Der große Tausch

Jetzt kommt der wichtigste Moment der ganzen Reise. Wenn du einatmest, füllt frische Luft deine Lungenbläschen. Diese Luft ist voller Sauerstoff. Gleichzeitig kommt das Blut, das in den Kapillaren ankommt, gerade von einer Reise durch deinen Körper zurück, auf der es einen großen Teil seines Sauerstoffs abgegeben hat. Im Lungenbläschen gibt es also viel Sauerstoff und im Blut direkt daneben viel weniger.

Wenn es an einem Ort viel von etwas gibt und am Ort daneben nur wenig, breitet es sich meistens in Richtung des Ortes aus, an dem es weniger gibt. Denk daran, was passiert, wenn Brot im Ofen backt. Bald breitet sich der Duft aus der Küche in jedes Zimmer des Hauses aus. Oder denk an einen Tropfen Lebensmittelfarbe in einem Glas Wasser. Langsam breitet sich die Farbe aus, bis das ganze Glas gefärbt ist. Dieses Ausbreiten nennt man Diffusion.

Sauerstoff macht in deiner Lunge dasselbe. Er breitet sich aus der Luft im Lungenbläschen, wo es viel von ihm gibt, durch die dünne Wand ins Blut aus, wo es weniger gibt. Im Blut wird der Sauerstoff von den roten Blutkörperchen aufgenommen, die ihn zum Rest deines Körpers bringen. In einem späteren Kapitel erfährst du noch viel mehr über diese roten Blutkörperchen und ihre Reise.

Erinnere dich an Kapitel 1 und daran, warum dein Körper diesen Sauerstoff braucht. Jede Zelle benutzt Sauerstoff, um Energie aus dem Essen zu gewinnen, das du isst, ein bisschen wie ein Lagerfeuer, das Luft braucht, um weiterzubrennen. Deine Zellen setzen die Energie aus dem Essen langsam und sanft frei, ganz ohne Flammen, aber sie brauchen trotzdem ständig Nachschub an Sauerstoff dafür. Jetzt kennst du die genaue Stelle, an der dieser Sauerstoff in deinen Körper gelangt.

Gleichzeitig bewegt sich etwas anderes in die entgegengesetzte Richtung. Während dein Körper arbeitet, stellt jede seiner Zellen ein Abfallgas her, das Kohlendioxid heißt. Das Blut sammelt dieses Kohlendioxid ein und bringt es zurück zur Lunge. In den Kapillaren gibt es viel Kohlendioxid, und in der frischen Luft des Lungenbläschens gibt es sehr wenig. Also breitet sich das Kohlendioxid aus dem Blut durch die dünne Wand ins Lungenbläschen aus. Wenn du ausatmest, verlässt es deinen Körper.

Dieser Tausch passiert unglaublich schnell. Ein rotes Blutkörperchen, das an einem Lungenbläschen vorbeikommt, verbringt weniger als eine Sekunde in der Kapillare, und in dieser kurzen Zeit nimmt es seinen Sauerstoff auf und gibt sein Kohlendioxid ab. Sauerstoff hinein, Kohlendioxid hinaus, immer wieder, in Hunderten Millionen Lungenbläschen gleichzeitig. Das passiert den ganzen Tag und die ganze Nacht, ob du daran denkst oder nicht.

In Kapitel 1 hast du gelesen, dass in der Luft, die du ausatmest, immer noch ziemlich viel Sauerstoff steckt. Jetzt kannst du die Zahlen sehen. Frische Luft besteht ungefähr zu einem Fünftel aus Sauerstoff, und in der ausgeatmeten Luft sind immer noch etwas mehr als drei Viertel dieses Sauerstoffs übrig. Deine Lunge nimmt aus jedem Atemzug nur einen Teil des Sauerstoffs. Aber deine ausgeatmete Luft enthält viel mehr Kohlendioxid als die frische Luft, ungefähr hundertmal so viel. Und sie enthält auch viel Wasserdampf.

Diesen Wasserdampf kannst du selbst sehen. Hauche an einem kühlen Tag sanft gegen ein kaltes Fenster oder einen Spiegel. Auf dem Glas erscheint ein beschlagener Fleck. Dieser Beschlag besteht aus winzigen Wassertröpfchen, die mit deinem Atem aus deiner Lunge gekommen sind. Die warme, feuchte Luft aus deinen Lungenbläschen ist abgekühlt, als sie das kalte Glas berührt hat, und das Wasser darin ist wieder zu Tröpfchen geworden. Jeder Atemzug, den du ausatmest, trägt ein bisschen Wasser mit sich fort.

Hoch oben auf einem hohen Berg ist die Luft dünner. Jeder Atemzug enthält dort weniger Sauerstoff als ein Atemzug in der Nähe des Meeres. Menschen, die auf hohe Berge steigen, merken, dass sie schneller atmen und ihr Herz schneller schlägt, weil ihr Körper daran arbeitet, genug Sauerstoff in die Lungenbläschen zu bekommen. Wenn sie mehrere Wochen dort oben bleiben, gewöhnt sich ihr Körper langsam daran, zum Beispiel indem er mehr von den Zellen herstellt, die im Blut Sauerstoff transportieren.

Die Ballons offen und sauber halten

Wenn man so viele winzige, feuchte Ballons hat, gibt es ein kniffliges Problem. Das Innere jedes Lungenbläschens ist mit einem sehr dünnen Flüssigkeitsfilm bedeckt. Feuchte Oberflächen kleben gern aneinander. Vielleicht hast du schon bemerkt, wie zwei feuchte Stücke Frischhaltefolie aneinanderhaften oder wie nasse Haare zusammenkleben. Wenn nichts sie daran hindern würde, könnten die Wände der winzigen Lungenbläschen jedes Mal beim Ausatmen aneinanderkleben und zusammenfallen.

Deine Lunge löst dieses Problem mit einer besonderen Flüssigkeit, die Surfactant heißt. Manche Zellen in den Wänden der Lungenbläschen stellen Surfactant her und verteilen es auf der Innenseite. Surfactant wirkt ein bisschen wie Seife. Es macht den wässrigen Film viel weniger klebrig, sodass die Lungenbläschen offen bleiben können, selbst wenn du ganz und gar ausatmest. Wenn du dann wieder einatmest, füllen sich die Lungenbläschen ganz leicht.

Denk daran, wie du einen Partyballon aufbläst. Der erste Pustestoß ist oft der schwerste, und sobald sich der Ballon zu dehnen begonnen hat, gehen die nächsten Pustestöße leichter. Wenn die Lungenbläschen jedes Mal beim Ausatmen ganz zusammenfallen würden, wäre jedes Einatmen wie dieser schwere erste Pustestoß, immer und immer wieder. Surfactant verhindert, dass die Lungenbläschen zusammenfallen, deshalb ist jeder neue Atemzug leicht, und du merkst kaum, dass du überhaupt atmest.

Babys fangen schon vor ihrer Geburt an, Surfactant herzustellen. Ein Baby, das sehr früh geboren wird, hat vielleicht noch nicht genug davon hergestellt, und deshalb fällt dem Baby das Atmen vielleicht schwer. Ärztinnen, Ärzte und Pflegekräfte, die sich um neugeborene Babys kümmern, wissen, wie sie in solchen Fällen helfen können. Wenn das Baby wächst, fängt seine Lunge an, ganz von allein reichlich Surfactant herzustellen.

Surfactant hat noch eine weitere Aufgabe, und bei dieser geht es darum, deinen Körper zu bewachen. Manche Eiweiße im Surfactant können Keime packen. Sie kleben die Keime zu Klumpen zusammen und machen sie leichter auffindbar und leichter zu beseitigen. Selbst hier, im empfindlichsten Teil der Lunge, gibt es also eine Abwehr. Die Flüssigkeit, die die Lungenbläschen offen hält, hilft auch, sie sauber zu halten.

Die Wände der Lungenbläschen können sich auch selbst reparieren. Wenn einige der dünnen Zellen, die ein Lungenbläschen auskleiden, beschädigt werden, zum Beispiel von einem Keim, können sich andere Zellen in der Nähe teilen und wachsen, um sie zu ersetzen. So wird die Auskleidung ausgebessert, ein bisschen wie wenn ein Straßenbautrupp einen Riss in der Straße auffüllt. Deine Lunge repariert und erneuert sich ständig, ganz leise.

Trotzdem können die Lungenbläschen Schleim und Flimmerhärchen nicht so benutzen wie die größeren Atemwege. Ein paar der winzigsten Pünktchen, die es ganz bis nach unten schaffen, brauchen deshalb eine andere Art von Reinigung. Manche dieser Pünktchen sind Staub, Rauch oder Pollenstückchen, die zu klein sind, um weiter oben abgefangen zu werden. Andere sind Keime. Ohne irgendeinen Weg, sie wegzuräumen, könnten sie sich in den Lungenbläschen anhäufen.

Wenn Keime die Lungenbläschen erreichen

Meistens halten die Wächter in deiner Nase, deinem Rachen und deinen Atemwegen die Keime auf, lange bevor sie die Lungenbläschen erreichen. Und um die wenigen Keime, die es doch so weit schaffen, wird sich meistens schnell gekümmert. Aber ab und zu schaffen es Keime, sich in den Lungenbläschen festzusetzen und anzufangen, sich zu vermehren. Wenn das passiert, schickt der Körper viele Verteidiger los, um sich zu wehren.

Während dieses Kampfes können sich manche Lungenbläschen mit Flüssigkeit und mit den Verteidigern selbst füllen statt mit Luft. Ärztinnen und Ärzte nennen diese Art von Infektion der Lunge Lungenentzündung oder Pneumonie. Die gefüllten Lungenbläschen können Sauerstoff und Kohlendioxid nicht so gut austauschen wie sonst. Ein Mensch mit einer Lungenentzündung hat vielleicht Fieber, Husten und eine schnelle oder schwere Atmung und fühlt sich vielleicht sehr müde.

Wenn ein Kind Fieber und dazu Husten, eine schnelle Atmung oder eine Atmung hat, die schwer zu sein scheint, sollte ein Erwachsener mit einer Ärztin oder einem Arzt sprechen. Eine Ärztin oder ein Arzt kann die Lunge mit einem Stethoskop abhören, einem Werkzeug mit einem runden Ende, das auf die Brust gelegt wird. Durch das Stethoskop kann man hören, wie die Luft hinein- und hinausströmt, und daran viel darüber erkennen, wie es der Lunge geht. Die meisten Menschen mit einer Lungenentzündung werden mit der richtigen Versorgung und Ruhe wieder gesund.

Es gibt viele Wege im Alltag, die helfen, Keime gar nicht erst bis zu deinen Lungenbläschen kommen zu lassen. Händewaschen, Husten und Niesen abdecken und genug schlafen helfen alle den Wächtern deines Körpers. Impfungen helfen auch, deinen Körper so zu trainieren, dass er einige der Keime erkennt, die Infektionen der Lunge verursachen können. Später in diesem Buch erfährst du mehr über Händewaschen und Impfungen.

Wer hält also die Lungenbläschen jeden einzelnen Tag sauber? Wer verschlingt die Staubpünktchen, die ganz bis nach unten rutschen, und wer steht bereit, um gegen die Keime zu kämpfen, die hier ankommen? Die Antwort ist eine Gruppe bemerkenswerter Zellen, die tatsächlich in den Lungenbläschen wohnen. Sie kriechen über die Innenwände und suchen nach allem, was nicht dorthin gehört.

Atme langsam ein und stell dir vor, wie die Luft in deinen Lungenbläschen ankommt. Hunderte Millionen winziger Ballons füllen sich gemeinsam. Sauerstoff schlüpft durch die dünnen Wände in dein Blut, und Kohlendioxid schlüpft hinaus, um ausgeatmet zu werden. Und in den Ecken dieser winzigen Ballons sind die Putzkräfte fleißig bei der Arbeit. Im nächsten Kapitel lernst du diese Putzkräfte kennen und siehst, wie sie den tiefsten Teil deiner Lunge schützen.

Wichtige Wörter

Lungenbläschen (Alveolen): Die winzigen, runden Luftsäckchen an den Enden der kleinsten Atemwege, in denen Sauerstoff ins Blut gelangt und Kohlendioxid es verlässt. Ein einzelnes davon heißt Alveole.

Kapillaren: Die dünnsten Blutgefäße in deinem Körper, auch Haargefäße genannt. Sie umhüllen jedes Lungenbläschen wie ein Netz, und rote Blutkörperchen ziehen im Gänsemarsch durch sie hindurch.

Sauerstoff: Ein Gas in der Luft, das jede Zelle in deinem Körper braucht, um die Energie in deinem Essen nutzen zu können.

Kohlendioxid: Ein Abfallgas, das von den Zellen deines Körpers hergestellt wird. Das Blut bringt es zu deiner Lunge, und du atmest es aus.

Diffusion: Die Art, wie sich etwas von einem Ort, an dem es viel davon gibt, zu einem Ort ausbreitet, an dem es weniger gibt, so wie sich ein Duft in einem Haus ausbreitet.

Oberfläche: Die gesamte Größe der Außenseite von etwas. Deine Lunge hat eine riesige Oberfläche, weil sie aus Hunderten Millionen winziger Lungenbläschen besteht.

Surfactant: Eine seifenähnliche Flüssigkeit, die in den Lungenbläschen hergestellt wird. Sie verhindert, dass die winzigen Luftsäckchen zusammenkleben, und einige ihrer Eiweiße helfen, Keime zu Klumpen zusammenzukleben.

Lungenentzündung: Eine Infektion tief in der Lunge, bei der sich manche Lungenbläschen mit Flüssigkeit statt mit Luft füllen, sodass das Atmen schwerer wird. Der Fachbegriff ist Pneumonie.

Stethoskop: Ein Werkzeug, mit dem Ärztinnen und Ärzte durch deine Brust die Geräusche deiner Lunge und deines Herzens abhören.