Entwicklung der Lunge
Ein einfaches Forschungsobjekt haben die immer zahlreicher werdenden Wissenschaftler, die sich mit der Entwicklung der Lunge beschäftigen, sicherlich nicht. Schließlich handelt es sich um ein höchst komplexes Organ, dessen Entwicklung im menschlichen Organismus das Zusammenspiel von mehr als vierzig verschiedenen Zelltypen erfordert. Doch die dahinter stehenden Prozesse zu entschlüsseln, ist in vielerlei Hinsicht wichtig. So gibt es verschiedene Faktoren, die die Entwicklung des Atmungssystems beeinträchtigen und damit den Grundstein für eine Lungenerkrankung legen. Ein Beispiel dafür ist das Rauchen in der Schwangerschaft, welches das Asthmarisiko im späteren Leben des Kindes um ein Vielfaches erhöht. Aber auch andere Umwelteinflüsse wirken sich auf die Lungenentwicklung aus, ebenso Gene, wie das Krankheitsbild Mukoviszidose deutlich macht. Zu ergründen, was dabei in den Atmungsorganen geschieht, ist deshalb von maßgeblicher Bedeutung für das Verständnis dieser Krankheitsbilder und eröffnet Ansatzpunkte für neue, effektivere Therapien. Das hat die Wissenschaft in den letzten Jahren erkannt, die Forschungsbemühungen intensiviert und schon zu vielen wertvollen Erkenntnissen geführt.
Ein einfaches Forschungsobjekt haben die immer zahlreicher werdenden Wissenschaftler, die sich mit der Entwicklung der Lunge beschäftigen, sicherlich nicht. Schließlich handelt es sich um ein höchst komplexes Organ, dessen Entwicklung im menschlichen Organismus das Zusammenspiel von mehr als vierzig verschiedenen Zelltypen erfordert. Doch die dahinter stehenden Prozesse zu entschlüsseln, ist in vielerlei Hinsicht wichtig. So gibt es verschiedene Faktoren, die die Entwicklung des Atmungssystems beeinträchtigen und damit den Grundstein für eine Lungenerkrankung legen. Ein Beispiel dafür ist das Rauchen in der Schwangerschaft, welches das Asthmarisiko im späteren Leben des Kindes um ein Vielfaches erhöht. Aber auch andere Umwelteinflüsse wirken sich auf die Lungenentwicklung aus, ebenso Gene, wie das Krankheitsbild Mukoviszidose deutlich macht. Zu ergründen, was dabei in den Atmungsorganen geschieht, ist deshalb von maßgeblicher Bedeutung für das Verständnis dieser Krankheitsbilder und eröffnet Ansatzpunkte für neue, effektivere Therapien. Das hat die Wissenschaft in den letzten Jahren erkannt, die Forschungsbemühungen intensiviert und schon zu vielen wertvollen Erkenntnissen geführt.
Entwicklungsstadien vor der Geburt
Die Entwicklung der Lunge startet um den 28. Tag der Schwangerschaft, mit der Ausbildung der Lungenknospe aus dem Vorderdarm des Embryos. Bis ungefähr zur 16. Woche wird der gesamte luftleitende Teil der Lungen angelegt, also das Bronchialsystem bis hin zu den feinsten Verzweigungen, den Bronchioli terminales. Dort finden sich auch die ersten typischen lungenspezifischen Zellen, die Pneumozyten Typ II.
Ab der 16. Woche beginnt dann die Bildung des Lungenparenchyms, also des Teils der Lunge, in dem die eigentliche Atmung – der so genannte Gasaustausch – stattfindet. Ausgehend von den Bronchioli terminales entwickeln sich so genannte Azini. In das sie umgebende Gewebe wachsen Blutkapillaren ein. Gleichzeitig differenzieren sich die Pneumozyten Typ II zu Pneumozyten Typ I, die die Blut-Luft-Schranke bilden. Beides sind entscheidende Schritte für die Lebensfähigkeit des Fötus außerhalb des Mutterleibs. Im letzten Schwangerschaftsdrittel entstehen an den Enden der Bronchioli ganze Trauben von Sacculi. Diese Alveolarsäckchen entwickeln sich weiter zu den Alveolen.
Wie wichtig diese Phase ist, zeigt sich bei frühgeborenen Kindern. Weil ihre Lunge noch unreif ist, sind Frühchen in den ersten Lebenstagen und – wochen oft auf eine Beatmung angewiesen. Und auch später im Leben bleiben ihrer Atmungsorgane nicht selten anfälliger für schädigende Einflüsse und weniger funktionstüchtig als die Normalgeborener. Zu klären, was dabei in der Lunge passiert und wie man der beeinträchtigten Organentwicklung entgegen wirken kann, ist das Ziel eines Forschungsprojektes des translationalen Lungenforschungszentrums am Helmholtz Zentrum München.
Weitere Entwicklung nach der Geburt
Zum Zeitpunkt der Geburt ist erst ein Teil der beim Erwachsenen vorhandenen 300 Millionen Lungenbläschen funktionsfähig. Ihre Zahl nimmt vor allem in den ersten sechs Lebensmonaten massiv zu. In dieser Phase der Alveolarisierung, die bis zum Ende des zweiten Lebensjahres anhält, prägt sich auch die Abwehrfähigkeit der Lunge aus. Ebenfalls ein enorm wichtiger Prozess, da das Organ mit der Außenwelt in Kontakt ist und sich deshalb permanent gegen eingeatmete Krankheitserreger und andere schädigende Einflüsse zur Wehr setzen muss.
Mit dem Ende der Pubertät ist die Lunge wie der gesamte Körper zur vollen Größe herangewachsen. Doch ihre Entwicklung ist damit keineswegs abgeschlossen. So kommt es mit zunehmender Zahl an Lebensjahren zu Alterungsprozessen im Atmungssystem, und damit einhergehend oft zu einer Verschlechterung der Lungenfunktion.
Doch nicht nur die Organstruktur verändert sich im Laufe des Lebens, sondern auch Parameter wie die Lungenkapazität und das Atemmuster. So atmen kleine Kinder deutlich schneller als Erwachsene, was sich beispielsweise auf die Aufnahme von inhalativen Medikamenten auswirkt. Wie Medikamente in Abhängigkeit vom Entwicklungsstand der Lunge dosiert werden sollten, ist eine weitere Frage, die die Wissenschaft beschäftigt.
