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阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的病理生理变化
发布时间:2022-11-08

  全面正确地认识阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSA)的病理生理改变有助于深刻认识OSA对人体的各种损害。目前认为,OSA患者发生的主要病理生理改变包括:慢性间歇低氧、氧化应激和抗氧化失衡、交感神经兴奋性升高、局部和全身炎症、胸腔内压力反复发生大幅度波动、睡眠结构遭到破坏,从而造成全身多个靶器官损害。


  一、慢性间歇低氧


  OSA患者夜间反复发生呼吸暂停、恢复呼吸,每发生1次呼吸暂停,不管其持续时间长短,均会引起1次低氧和CO2潴留。OSA患者每晚发生频率不等的呼吸暂停和恢复呼吸,这就造成了其特有的慢性间歇性低氧和CO2潴留。这种慢性间歇低氧和我们平常所见到的持续性低氧(如慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘、肺间质纤维化等)不同,是一种发生在睡眠过程中特定的低氧模式,是OSA患者特有的病理生理特征。其发生低氧的频率高,平均每1~5分钟即可发生1次。这种低氧程度严重,血氧波动幅度大,正常氧和低氧之间的血氧饱和度的差异可达到30%~70%;同时,OSA患者发生间歇低氧的频度、幅度、坡度时刻处于变化之中,甚至没有规律可循;除低氧外,CO2分压也经常处于变动之中。所以,OSA患者睡眠中的低氧过程十分复杂。



  二、氧化应激和抗氧化失衡


  OSA患者夜间反复发生低氧(每次持续10 s~2 min)和复氧(2~3 min)的过程类似心脏的缺血/再灌注过程。在低氧/再氧合过程中,细胞中的氧急剧增加,再氧合产生大量活性氧基团(ROS),促进氧化应激反应。ROS包括超氧阴离子基团、过氧化氢和羟基,它们可以氧化大量生物分子,包括脂质、蛋白质和DNA,并改变其功能;ROS还可以作为传导信号启动氧传感机制,影响细胞生长,特别是会影响心、脑血管的结构和功能;在间歇低氧过程中,ROS会影响颈动脉体的功能,增强颈动脉体对低氧的感受性,引起长期易化;同时慢性间歇低氧可以抑制线粒体中的电子传递复合物Ⅰ的活性。研究表明,慢性间歇低氧可以引起轻、中度体循环和肺循环的压力,使左、右心室增大。还有研究证实慢性间歇低氧可使心肌反复发生缺血再灌注,造成心室脂质过氧化反应增强,使心肌受损,心肌细胞更易凋亡。另一方面,OSA患者抗氧化能力随氧化应激而发生变化,OSA患者抗氧化能力反而减低,维生素C、E和胡萝卜素等具有抗氧化能力的物质水平降低,造成氧化与抗氧化失衡。


  三、交感神经兴奋性升高


  交感神经活性增强在慢性间歇低氧诱发高血压的机制中起着重要作用。慢性间歇低氧可引起血液中儿茶酚胺水平持续升高和肌肉交感神经活性增加,通过增强交感-肾上腺髓质系统的活性而导致高血压。动物实验显示间歇低氧后动物血浆肾素的活性和血管紧张素Ⅱ水平明显升高,提示肾素-血管紧张素系统的激活对慢性间歇低氧导致的高血压具有重要作用。此外,研究还发现慢性间歇低氧还可以导致血管压力反射敏感性下降,机体反射性血压调节机制减弱,从而导致血压持续升高。


  四、局部与全身炎症


  局部和全身炎症反应作为OSA的病理生理特点已经得到公认。研究证实OSA患者血清中IL-6和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平升高。手术获得的OSA患者咽部组织病理观察发现上皮下水肿,有大量浆细胞浸润。OSA患者鼻腔灌洗液中中性粒细胞增多,缓激肽和血管活性肠肽浓度增加。CRP、IL-6和IL-8与OSA患者低氧持续时间、呼吸暂停低通气指数及颈动脉内膜厚度明显相关。研究还表明间歇低氧引起的白细胞增多对内皮细胞的黏附功能造成损伤,从而启动血管粥样硬化过程,这是OSA患者发生心血管疾病的病理基础,在这个过程中血清黏附分子[包括细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、血管间黏附分子-1(VCAM-1)、L选择素和E选择素]水平升高,同时内皮细胞的活化及血小板聚集和活化明显增强。


  五、胸内压大幅度波动


  OSA患者睡眠时发生呼吸暂停后,出于人体的自我保护机制,必然要重新恢复呼吸。在这个过程中,上气道肌肉扩张产生巨大的胸内负压,正常时人体在吸气时也会产生一定的胸内负压,但一般<-10 cmH2O(1 mmH2O=0.098 kPa),而OSA患者恢复呼吸时吸气做功用力巨大,胸内负压可达到-60 cmH2O甚至-80 cmH2O。整夜睡眠中,胸内压会反复产生巨大幅度的波动,对心血管以及消化系统产生严重损害。首先,胸内负压加大会增加静脉回流到右心室的血液量和血流速度,导致右心室过度扩张,压力增大,增加肺动脉压力;其次,由于右心室过度扩张,室间隔左移,左心室舒张期充盈量减少,导致其每搏输出量减少,结果使左心室负荷增加,加之OSA可以引起和加重高血压,两者综合作用可以造成左心室肥厚;胸内压大幅度波动还会对心血管产生剪切力损伤,包括使心脏和心血管被动扩张。


  六、正常睡眠结构遭到破坏


  根据脑电、眼球运动及肌电表现,人类的睡眠可分为本质不同的两个部分。正常成人的睡眠呈周期性,每个周期由非快速眼球运动(NREM)和快速眼球运动(REM)睡眠组成。每晚有3~5个NREM/REM睡眠周期。NREM又可分为1~4期,正常人入睡通常始于1期,之后陆续进入2、3及4期,其中3、4期睡眠又被认为深睡眠。整夜睡眠过程中,NREM睡眠和REM睡眠以90~100min的间歇交替出现,这种周期性变化称为睡眠周期。入睡后首先进入NREM睡眠,按照1➝2➝3➝4➝3➝2➝1期的顺序,接着出现REM睡眠,完成第一个睡眠周期,持续时间约为90 min。通常在NREM睡眠持续60~100min后出现第一次REM睡眠,每次REM睡眠约持续20min,整夜睡眠中出现5~6次。成人睡眠结构随着年龄的增长有所改变,总体睡眠变浅,睡眠片段增多。


  OSA患者由于夜间反复发生睡眠呼吸暂停和重复呼吸,引起唤醒,包括微觉醒和觉醒,正常睡眠结构遭到破坏,形成睡眠片段或睡眠剥夺,睡眠效率明显降低,从而引起一系列损害:白天出现不同程度嗜睡,甚至不可抑制的嗜睡,以至于发生道路交通事故和飞行事故;其次,睡眠障碍还会严重损伤认知功能和降低免疫功能。


  总之,OSA会引起一系列复杂的病理生理改变,这些病理生理改变之间又有复杂的相互关联,这些因素综合作用,导致全身多器官损害。


  参考来源:何权瀛. 阻塞性睡眠呼吸暂停的病理生理变化及其临床意义 [J] . 中华全科医师杂志,2019,18 (7): 700-702. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1671-7368.2019.07.021