Die Hauptfunktion des Atmungssystems ist
die Aufnahme von Sauerstoff und die Abgabe von Kohlendioxid.
Wir atmen, damit Sauerstoff im Blut zum Gewebe gelangt, wo er für die Energiegewinnung unabdingbar ist. Aber nur Sauerstoff der vom Körpergewebe aufgenommen werden kann, stellt für den Organismus einen Gewinn dar. Damit Sauerstoff überhaupt in die Körperzellen gelangen kann, ist wie schon gesagt, das Kohlendioxyd (CO2) in unserer Atemluft von entscheidender Bedeutung. CO2 ist keineswegs nur ein Abfallprodukt, das bei der Umsetzung des Sauerstoffs in Energie anfällt. In der Tat spielt es eine wichtige Rolle im Körper, z. B. als Puffer im Säure-Basen-Haushalt und bei der Entspannung der glatten Muskulatur. Eine ausreichende Konzentration davon in der Lunge und im Blut ist lebensnotwendig.
Der normale CO2-Wert von 40 mm Hg im Blut (Partialdruck) darf nicht zu weit über- oder unterschritten werden. Die Abgabe des Sauerstoffs vom Blut an das Körpergewebe geschieht leichter, schneller und vollständiger bei einem optimalem Kohlendioxydgehalt (ca. 6,5%) des Blutes. Es handelt sich hier um den Bohr`schen Effekt. Dieser besagt: Je höher die Konzentration des Kohlendioxyds bzw. der Kohlensäure im Blut, und damit je saurer das zirkulierende Blut ist, desto leichter trennt sich der Sauerstoff vom Hämoglobin.
Wenn sich der optimale Anteil an Kohlendioxyd in den Lungenbläschen stärker verändert, wenn dieser Prozentsatz aus irgendeinem Grund sinkt, etwa durch zu schnelles oder zu tiefes Atmen, findet eine langsame chemischen Veränderung in den Lungen statt. Bei übermäßigem Verlust von CO2 kommt es dann infolge zur Schlaflosigkeit, das Nervensystem ist gereizt, das Gedächtnis ist abgeschwächt die Konzentrationsfähigkeit nimmt rapide ab, in weiterer Folge kommt es zu Muskelkrämpfen, zur Schädigung der Organfunktionen da die Organe nicht mehr gut durchblutet werden, und weil die Blutgefäße durch den CO2 Verlust zur Verkrampfung neigen.
Bei der Atemsteuerung spielt CO2 eine wichtige Rolle.
Die Atemsteuerung orientiert sich in erster Linie am CO2-Gehalt
des Körpers und vertieft oder beschleunigt z. B. die Atmung, wenn der CO2-Wert
zu hoch ist. Es ist also in der Regel nicht der Bedarf an Sauerstoff, der eine
Einatmung auslöst, sondern der Überschuss an CO2. Bei körperlicher Aktivität können mehr als 100 Liter Luft pro Minute ein- und ausgeatmet werden. Aus diesem Luftvolumen kann der Körper 3 Liter Sauerstoff pro Minute aufnehmen. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Körper Sauerstoff aufnimmt, ist ein Maß für die vom Körper verbrauchte Energiemenge.
Kann ein Mensch das als Stoffwechsel-Nebenprodukt entstehende oder eingeatmete Kohlendioxid aus bestimmten Gründen nicht abatmen, wird es im Blut angereichert. Dann steigt der CO2-Partialdruck in den Lungenbläschen an. Je größer die Übersäuerung des Blutes ist, desto stärker wird die Atemtätigkeit der Lunge behindert und es kann zu einer Hyperkapnie kommen.
Hyperkapnie entsteht durch eine Übersäuerung des Blutes mit Kohlenstoffdioxid. Dabei können die oberen Atemwege nicht mehr ausreichend funktionieren. Ein Betroffener muss in diesem Fall schnellstens behandelt werden, weil es ansonsten zur Kohlenstoffdioxid-Narkose kommen kann, die zum Tod durch Atemstillstand führt.
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