阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome,OSAHS)患病率高,是心脑血管疾病、代谢异常等多系统损伤的独立危险因素,近10余年来其与恶性肿瘤的发生发展相关也逐渐受到关注,因此,已成为极大的公共卫生负担。
目前针对OSAHS的防治面临的挑战包括药物治疗缺乏、个体化治疗策略的制定等,阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea,OSA)发病机制PALM模型的提出为应对这些挑战提供了崭新的思路,具体而言,P(Pcrit,临界闭合压)代表上气道解剖结构因素的异常,A为低觉醒阈值(Arousal threshold),L为高环路增益(Loop gain)、代表呼吸调控不稳定性,M为上气道扩张肌功能障碍(dilator Muscle dysfunction)。其中,上气道扩张肌功能障碍为重要环节之一。
上气道扩张肌功能障碍参与OSA的发生发展
上气道缺乏骨性或软骨性结构,因此其开放程度取决于上气道扩张肌的收缩力和上气道负压之间的平衡。上气道扩张肌可分为张力性肌群和位相性肌群。张力性肌群的活性与呼吸周期关系较弱,如腭帆张肌,即在整个呼吸周期中均维持一定的张力,保持气道开放。位相性肌群在吸气时明显收缩,抵抗吸气时呼吸肌收缩导致的上气道负压,维持上气道开放,包括颏舌肌、腭帆提肌等,其中颏舌肌作为最主要的位相性肌,参与OSA发病。上气道扩张肌参与呼吸、发音、吞咽等功能,由于其所处特殊位置和功能重要性,其神经调控机制非常复杂。以颏舌肌为例,其在清醒静息状态下呼吸时主要的激活方式包括:来自脑干模式神经元的神经驱动、来自上气道压力感受器的反射输入、二氧化碳或低氧引起的化学驱动等。在清醒状态下,各种驱动叠加导致吸气时颏舌肌活动增加,避免上气道塌陷。进入睡眠状态后,上气道扩张肌还受到睡眠-觉醒系统的影响,产生睡眠依赖性变化。
最初,研究者简单地认为,睡眠期延髓的呼吸中枢放电频率显著降低,觉醒刺激减少,上气道扩张肌张力下降,未涉及与睡眠时相的关系。而目前研究发现,通过持续气道正压通气(continuous positive airway pressure,CPAP)将上气道阻力减少到最小时,颏舌肌呈现显著的睡眠时相依赖性变化,即从慢波睡眠到N2期和快速眼动(REM)期活性逐渐减少。同时,随睡眠时间的推移,呼吸刺激(二氧化碳潴留、缺氧和胸腔内压变化)逐渐增加,颏舌肌活动逐渐增强。相反,腭帆张肌的肌张力在睡眠开始后逐渐降低,但在各阶段仍相对稳定。因此,睡眠依赖性的上气道扩张肌驱动减少和上气道解剖受损相互作用导致了OSA的发生。肌肉的反应性是指在受到压力变化或化学刺激时,上气道扩张肌将神经驱动转化为肌肉活动性增加,进而扩张上气道的能力,相关机制尚未完全阐明。
研究发现,在清醒状态下,健康人群的上气道扩张肌的肌电活动比吸气肌肌电早出现200 ms,使位相性肌群的活动出现在咽腔负压前,有助于对抗咽腔负压所造成的气道塌陷。进入睡眠后上述机制减弱,导致肌肉协调性不佳进而引发OSAHS易患人群上气道塌陷。另一方面,肌间脂肪堆积、肌肉肥大及肌纤维类型改变可能导致肌纤维功效低下,进而影响上气道扩张肌的反应性。我们团队的前期研究也印证了这一认识,即高脂饮食诱导的肥胖小鼠颏舌肌肌纤维横截面积增加、肌间脂肪堆积增加、慢肌纤维比例降低等,导致上气道扩张肌的反应性降低,上气道塌陷性增加,引发OSA。
OSAHS是一种异质性疾病,针对不同病理生理亚型的个体化治疗是未来的发展趋势。上气道扩张肌作为维持上气道开放的关键环节备受关注。目前,多导睡眠监测仅测量了颏舌肌的肌电变化,缺乏对其反应性、收缩功能和肌纤维结构的无创评估。同时,缺乏亚型评估也影响了个体化治疗策略的制定。结合目前针对上气道扩张肌障碍的治疗方法仍较少且多数尚未成熟,未来应立足于上气道扩张肌收缩的睡眠期特征,神经调控以及肌肉反应性及功能变化的结构基础展开全方位多角度,为探索新的治疗策略和药物研发提供新思路。
引用本文: 李庆云, 张柳. 阻塞性睡眠呼吸暂停发病的上气道扩张肌机制及对策 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2023, 46(12) : 1154-1156. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20230901-00124.