Schutz der Lunge vor Antigenen: Blut-Luft-Schranke und Surfactant

Analyse der Schutzmechanismen der Lunge gegen Luftantigene: Aufbau der Blut-Luft-Schranke, Rolle von Alveolozyten, Clara-Zellen und Surfactant bei der Gewährleistung des Gasaustauschs und der Immunabwehr.

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Gasaustausch und das Problem der Luftantigene

Die Lunge erfüllt die lebenswichtige Funktion des Gasaustauschs: Sauerstoff (O₂) gelangt aus der Atemluft ins Blut, und Kohlenstoffdioxid (CO₂) wird abgegeben. Jedoch gelangen mit der Atemluft diverse Antigene in die Atemwege — Mikroorganismen, Pollen, Staubpartikel, Allergene. Es stellt sich eine fundamentale Aufgabe: den ungehinderten Durchtritt von Gasen zu ermöglichen und gleichzeitig das Eindringen fremder Agenzien in das innere Milieu des Organismus zu verhindern.

Die Lösung dieser Aufgabe ist auf der Ebene der Feinfeinstruktur des Respirationstrakts der Lunge realisiert. Der Schutz beruht auf zwei sich ergänzenden Mechanismen: der Blut-Luft-Schranke und dem Surfactant-System.

Aufbau des Respirationstrakts

Die finale strukturelle Einheit des Gasaustauschs ist die Alveole. Ihre Wand wird durch Epithelgewebe gebildet, das auf einer Basalmembran ruht. Innerhalb des Alveolarepithels werden zwei Zelltypen unterschieden:

Der Alveole liegt ein Blutkapillar an, das von Endotheliozyten auf einer eigenen Basalmembran ausgekleidet ist. Die Basalmembranen des Alveolarepithels und des Kapillarendothels besitzen einen ähnlichen Aufbau und können in Bereichen maximalen Kontakts verschmelzen, was eine effiziente Gasdiffusion gewährleistet.

Alveolokapillarmembran

Die Blut-Luft-Schranke ist die Gesamtheit der Strukturen, die die Alveolarluft und das Kapillarblut trennen. Sie umfasst:

  1. Surfactant, der die Alveole von innen auskleidet;
  2. das Zytoplasma des Typ-I-Alveolozyten mit seiner Basalmembran;
  3. die gemeinsame oder verschmolzene Basalmembran;
  4. das Zytoplasma des Kapillarendotheliozyten;
  5. Alveolarmakrophag, der die in das Alveolarlumen eingedrungenen Antigene phagozytiert.

Der Gasaustausch durch diese Schranke erfolgt mittels freier Diffusion entlang des Partialdruckgradienten: O₂ wandert ins Blut, CO₂ in das Alveolarlumen. Alveolarmakrophagen gehören zum System der angeborenen Immunität und stellen die erste Linie der zellulären Abwehr der Atemwege dar.

Surfactant: Zusammensetzung und Herkunft

Der Surfactant ist eine oberflächenaktive Substanz, die die Alveolen von innen auskleidet. Er besteht aus zwei Phasen:

Von seiner chemischen Natur her ist der Surfactant ein Komplex aus Phospholipiden und spezifischen Proteinen (surfactantassoziierten Proteinen).

Funktionen des Surfactants

Das Surfactant-System erfüllt drei Schlüssel Funktionen:

Darüber hinaus besitzen die Surfactantproteine SP-A und SP-D opsonierende Eigenschaften, was die Phagozytose von Mikroorganismen durch Alveolarmakrophagen erleichtert.

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