--- status: final --- :::{index} single: Atmung; Regulation ::: :::{index} single: Atemregulation ::: :::{index} single: Atemantrieb ::: :::{index} single: Atemzentrum ::: :::{index} single: Chemorezeptoren ::: :::{index} single: CO₂; Atemregulation ::: (atemregulation)= # Steuerung der Atmung :::{margin} Steuerung der Atmung - Atemzentrum im Hirnstamm - Atemantrieb normalerweise vor allem durch *CO₂* - Ausnahme: chronische Hyperkapnie (*COPD*) - ↑ PaCO₂ → ↑ Atemantrieb - ↓ PaO₂ → insbesondere < 60 mm Hg deutliche Steigerung des Atemantriebs ::: Die Atmung wird durch neuronale und chemische Mechanismen reguliert. Die zentrale Steuerung erfolgt über neuronale Netzwerke im Hirnstamm, insbesondere in *Medulla oblongata* und *Pons*. Diese erzeugen und modulieren den Atemrhythmus und integrieren zahlreiche zentrale und periphere Einflüsse. Die *chemische Atemregulation* erfolgt über zentrale und periphere Chemorezeptoren. Unter physiologischen Bedingungen stellt CO₂ einen wesentlichen chemischen Regulator der Ventilation dar: Ein Anstieg des arteriellen Kohlendioxidpartialdrucks (*PaCO₂*) führt zu einer Steigerung des Atemantriebs und damit des Atemminutenvolumens (*AMV*). Aber: Bei chronischer Hyperkapnie (*COPD*) kommt es durch die Anpassung der Liquor-Bikarbonatkonzentration zu einer Abschwächung der zentralen CO₂-Antwort. Der arterielle Sauerstoffpartialdruck (*PaO₂*) hat beim Gesunden im physiologischen Bereich einen vergleichsweise geringen Einfluss auf den Atemantrieb. Die enge Beziehung zwischen CO₂, Ventilation und pH-Wert wird unter {ref}`Säure-Basen-Haushalt ` näher erläutert. Der Sauerstoffpartialdruck spielt hinsichtlich des Atemantriebs nur eine untergeordnete Rolle! Bei ausgeprägter Hypoxämie, insbesondere bei einem PaO₂ unter etwa 60 mm Hg, steigt die ventilatorische Antwort jedoch deutlich an. Neben Blutgasen und pH wird die Atmung durch zahlreiche weitere Einflüsse moduliert, beispielsweise: - willkürliche Steuerung - Schmerz - Körpertemperatur - psychische Erregung - Muskelarbeit und Bewegung - Reize von Mechanorezeptoren - arterielle Druckreize über Barorezeptoren - hormonelle und metabolische Einflüsse :::{index} single: Chemorezeptoren; periphere ::: :::{index} single: Glomus caroticum ::: :::{index} single: Glomus aorticum ::: :::{index} single: Hypoxämie; Atemantrieb ::: (periphere-chemorezeptoren)= ## Periphere Chemorezeptoren Die *peripheren Chemorezeptoren* befinden sich vor allem in den *Glomera carotica* im Bereich der Karotisbifurkation sowie in den *Glomera aortica* am Aortenbogen. Sie reagieren auf Veränderungen des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks (*PaO₂*), des Kohlendioxidpartialdrucks (*PaCO₂*) und des pH-Wertes. Die peripheren Chemorezeptoren reagieren sehr rasch auf Veränderungen der Blutgase. Von besonderer Bedeutung ist ihre Reaktion auf eine arterielle *Hypoxämie*. Bei einem deutlichen Abfall des PaO₂, insbesondere unter etwa 60 mm Hg, nimmt der Atemantrieb deutlich zu. Auch ein Anstieg des PaCO₂ bzw. ein Abfall des pH-Wertes stimuliert die peripheren Chemorezeptoren und führt zu einer Steigerung der Ventilation. :::{index} single: Chemorezeptoren; zentrale ::: :::{index} single: Atemregulation; zentrale ::: :::{index} single: Blut-Hirn-Schranke; CO₂ ::: (zentrale-chemorezeptoren)= ## Zentrale Chemorezeptoren Die *zentralen Chemorezeptoren* liegen im Bereich der Medulla oblongata und sind wesentlich an der Regulation der Ventilation durch CO₂ beteiligt. CO₂ kann die Blut-Hirn-Schranke gut passieren. Im Liquor führt ein Anstieg des CO₂ über die Bildung von Kohlensäure zu einer Zunahme der H⁺-Konzentration und damit zu einem Abfall des pH-Wertes. Die zentralen Chemorezeptoren reagieren somit nicht unmittelbar auf den PaCO₂ des Blutes, sondern auf die dadurch hervorgerufene Veränderung der H⁺-Konzentration bzw. des pH-Wertes im ZNS. Ein Anstieg des PaCO₂ führt unter physiologischen Bedingungen zu einer deutlichen Steigerung des Atemminutenvolumens (*AMV*). Innerhalb des physiologisch relevanten Bereichs besteht eine annähernd lineare Beziehung zwischen PaCO₂ und Ventilation. Die zentralen Chemorezeptoren reagieren langsamer als die peripheren Chemorezeptoren, stellen jedoch einen wesentlichen Anteil der ventilatorischen Antwort auf CO₂ dar.