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Über Chemorezeptoren werden wichtige vegetative Funktionen wie der Blutdruck oder die Atmung kontrolliert und reguliert. Sie kontrollieren die chemische Zusammensetzung von Einatemluft und Blut und passen ihre Messung an die vegetativen Prozesse an. Dadurch ermöglichen Chemorezeptoren schnelle Anpassungen der Atemfrequenz und des Blutdrucks, um die Sauerstoffversorgung und den Säure-Basen-Haushalt im Körper zu stabilisieren. Dieser Artikel beschreibt das Vorkommen und die Funktion dieser Strukturen in der Kreislauf- und Atemregulation.
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Chemorezeptoren – Definition
Chemorezeptoren sind spezialisierte Sinneszellen, die Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung des Blutes, insbesondere den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt sowie den pH-Wert, wahrnehmen. Sie spielen eine zentrale Rolle in der Kreislauf- und Atemregulation, indem sie Informationen über die Blutgase an das zentrale Nervensystem (ZNS) weiterleiten.
Chemorezeptoren – Vorkommen und Physiologie
Die für die Kreislaufregulation wichtigen peripheren Chemorezeptoren sitzen vor allem im Glomus caroticum und Glomus aorticum. Dort messen sie den Partialdruck von Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und den pH-Wert, also wie sauer das Blut ist. Zentrale Chemorezeptoren sind in der Medulla oblongata lokalisiert und messen dort im Hirnwasser (Liquor) vor allem den Kohlendioxid-Partialdruck und den pH-Wert.
Glomus caroticum und aorticum
Beide Strukturen gehören zusammen mit dem Glomus jugulare und tympanicum zu den Paraganglien des vegetativen Nervensystems. Sie stellen Ansammlungen bestimmter, nicht-chromaffiner Parenchymzellen dar. Sie messen als Chemorezeptoren Partialdrücke und pH-Wert des Blutes. Das Glomus caroticum liegt an der Karotisgabel, das Glomus aorticum im Aortenbogen, das Glomus jugulare an der Schädelbasis unterhalb des Foramen jugulare und das Glomus tympanicum liegt im Mittelohr in der Paukenhöhle.
Steigt der Partialdruck des Kohlendioxids, fällt der des Sauerstoffs oder der pH-Wert, wird die Aktivität des sympathischen Nervensystems gesteigert, sodass Blutdruck, Herzfrequenz (usw.) gesteigert werden. Zudem wir die Atmung den aktuellen Befunden des Blutes entsprechend angepasst.
Chemische Atemregulation
Das zentrale Atemregulationszentrum liegt in der Formatio reticularis des Hirnstamms. Von dort aus reguliert es über mechanische, unspezifische und chemische Reize die Atmung. Dazu gehört die Frequenz, die Tiefe und der Antrieb zur Atmung generell. Letztendlich reguliert das Atemzentrum die Innervation der Atemmuskulatur, die für die Einatmung (Inspiration) und Ausatmung (Exspiration) verantwortlich sind.
Prä-Bötzinger-Komlex
Die rhythmische Innervation der Atemmuskulatur für die Ein- und Ausatmung werden im Hirnstamm von Zellen des sogenannten Prä-Bötzinger-Komplexes generiert.
Der wichtigste Parameter für den Atemantrieb ist der Kohlenstoffdioxid-Partialdruck im Blut, beziehungsweise im Liquor. Steigt dieser an ist das für das Atemzentrum ein Zeichen in höherer Frequenz zu atmen, um das überschüssige CO2 abzuatmen. Der sekundäre chemische Antrieb zur Atmung ist der Partialdruck des Sauerstoffs, sobald dieser sinkt, ist dies ebenfalls ein Zeichen, die Atmung zu steigern, um dem Körper mehr Sauerstoff bereitzustellen.
Chemorezeptoren – Klinik
Das Paragangliom stellt einen klassischerweise gutartigen Tumor der Paraganglien, typischerweise im Bereich des Kopfes und Halses dar. Symptome sind assoziiert mit dem Bereich, auf dem sie Druck ausüben.
Bei einer Hyperventilation, also einer Atmung über das normale Maß hinaus, wird vermehrt CO2 abgeatmet, sodass auch der Partialdruck des CO2 im Blut sinkt und dadurch der primäre Atemreiz irgendwann fehlen kann. In solchen Zuständen ist eine Bewusstlosigkeit möglich. Beim Apnoetauchen kann eine vorherige Hyperventilation zu fehlendem Atemreiz und zum Ertrinken führen.
Häufige Fragen
- Was sind Chemorezeptoren und welche Funktion haben sie?
- Wo befinden sich Chemorezeptoren im Körper?
- Welche Rolle spielen Chemorezeptoren bei der Atemregulation?
- Wie beeinflussen Chemorezeptoren den Blutdruck?
Chemorezeptoren sind spezialisierte Sinneszellen, die Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung von Körperflüssigkeiten, wie Blut oder Gewebeflüssigkeit, wahrnehmen. Sie überwachen vor allem den Sauerstoff- (O₂), Kohlendioxid- (CO₂) und pH-Wert im Blut. Ihre Hauptfunktion besteht darin, Informationen über diese Parameter an das zentrale Nervensystem weiterzuleiten, um eine Anpassung der Atemfrequenz und des Blutdrucks zu ermöglichen.
Chemorezeptoren befinden sich an zentralen und peripheren Stellen im Körper. Die zentralen Chemorezeptoren liegen im Hirnstamm (insbesondere in der Medulla oblongata) und überwachen hauptsächlich den Kohlendioxidgehalt sowie den pH-Wert der Gehirnflüssigkeit (Liquor). Die peripheren Chemorezeptoren befinden sich in den Karotiskörperchen (Glomus caroticum) in der Gabelung der Halsschlagader und in den Aortenbogenkörperchen (Glomera aortica) nahe der Aorta. Diese peripheren Rezeptoren reagieren vor allem auf Veränderungen des Sauerstoffgehalts im Blut sowie auf Kohlendioxid- und pH-Schwankungen.
Chemorezeptoren spielen eine zentrale Rolle bei der Atemregulation, indem sie die chemische Zusammensetzung des Blutes und der Gehirnflüssigkeit überwachen und entsprechende Signale an das Atemzentrum im Gehirn weiterleiten. Durch eine Rückkopplungsschleife sorgen Chemorezeptoren dafür, dass die Atemfrequenz und -tiefe kontinuierlich an den Bedarf des Körpers angepasst werden. Sie halten so den Sauerstoff- und CO₂-Gehalt im Blut sowie den pH-Wert in einem engen, stabilen Bereich.
Chemorezeptoren beeinflussen den Blutdruck, indem sie auf Veränderungen im Sauerstoff- (O₂), Kohlendioxid- (CO₂) und pH-Wert des Blutes reagieren. Wenn der O₂-Gehalt sinkt oder der CO₂-Gehalt steigt, senden die peripheren Chemorezeptoren in den Karotiskörperchen und Aortenbogen Signale an das Kreislaufzentrum im Gehirn. Als Reaktion darauf werden Sympathikusnerven aktiviert, die zu einer Erhöhung des Blutdrucks führen. Dies geschieht durch eine Vasokonstriktion (Verengung der Blutgefäße) und eine Erhöhung der Herzfrequenz.
- Atemwege und Lunge, https://next.amboss.com/... (Abrufdatum: 25.10.2024)
- Kreislaufregulation, https://next.amboss.com/... (Abrufdatum: 25.10.2024)
- Vegetatives Nervensystem, https://next.amboss.com/... (Abrufdatum: 25.10.2024)
