خواب و کنترل تنفس

تنفس در طول خواب به گونه‌ای متفاوت از بیداری تنظیم می‌شود. خواب محرک بیداری تونیک برای تنفس را از بین می‌برد، تون عضلات فوقانی راه هوایی را کاهش می‌دهد و تهویه را بیشتر به بازخورد شیمیایی وابسته می‌کند، بنابراین سیستم کنترل هم پاسخگویی کمتری پیدا می‌کند و هم در برخی تنظیمات، پایداری کمتری دارد. این تغییرات وابسته به حالت توضیح می‌دهند که چرا برخی اختلالات تنفسی فقط در طول خواب ظاهر می‌شوند.

Definition

خواب و کنترل تنفس مطالعه چگونگی تغییر تنظیم تنفس با حالت خواب است، از جمله از دست دادن محرک بیداری، تغییر حساسیت رفلکس‌های شیمیایی، کاهش فعالیت عضلات فوقانی راه هوایی، و اثرات ناشی از آن بر پایداری تهویه.

Scope

این مدخل به بررسی چگونگی تغییر محرک تنفسی، پاسخگویی رفلکس‌های شیمیایی و باز بودن راه هوایی فوقانی در طول بیداری و مراحل خواب، مفهوم بهره حلقه (loop gain) و پایداری تهویه، و ویژگی‌های فیزیولوژیکی که تنفس در طول خواب را در برابر انسداد یا ناپایداری آسیب‌پذیر می‌کنند، می‌پردازد. اختلالات تنفسی مرتبط با خواب به عنوان یک زمینه فیزیولوژیکی مورد اشاره قرار می‌گیرد، نه به عنوان موضوع درمان.

Core questions

• چگونه محرک تنفس از بیداری به خواب غیر REM و REM تغییر می‌کند؟
• چرا راه هوایی فوقانی در طول خواب بیشتر مستعد کلاپس می‌شود؟
• بهره حلقه چیست و چگونه پایداری تنفس را در طول خواب کنترل می‌کند؟
• کدام ویژگی‌های فیزیولوژیکی تنفس در طول خواب را مستعد انسداد یا الگوهای دوره‌ای می‌کنند؟

Key concepts

• محرک بیداری برای تنفس
• حساسیت رفلکس شیمیایی وابسته به حالت
• کلاپس‌پذیری راه هوایی فوقانی (فشار بسته شدن بحرانی)
• بهره حلقه و ناپایداری تهویه
• آستانه بیداری
• تنفس دوره‌ای

Mechanisms

در طول بیداری، یک محرک بیداری غیرشیمیایی کنترل شیمیایی تنفس را تکمیل می‌کند. با شروع خواب، این محرک از بین می‌رود، تهویه کمی کاهش می‌یابد، دی‌اکسید کربن شریانی چند میلی‌متر جیوه افزایش می‌یابد و تنفس بیشتر به بازخورد شیمیایی وابسته می‌شود؛ در خواب REM، محرک نامنظم می‌شود و بیشتر تون عضلات وضعیتی و کمکی سرکوب می‌شود. کاهش فعالیت عضلات گشادکننده راه هوایی فوقانی، قابلیت کلاپس‌پذیری راه هوایی را افزایش می‌دهد، بنابراین راه هوایی که از نظر آناتومیکی باریک است ممکن است مسدود شود. پایداری تنفس به بهره حلقه (loop gain) بستگی دارد، که نسبت پاسخ تهویه‌ای به اختلالی است که آن را تحریک کرده است: بهره کنترل‌کننده بالا (رفلکس شیمیایی قوی) یا بهره سیستم بالا (پاکسازی کارآمد دی‌اکسید کربن) می‌تواند باعث افزایش و کاهش بیش از حد تهویه شود و تنفس دوره‌ای و رویدادهای مکرر را ایجاد کند. کارهای فنوتیپ‌سازی نشان داده است که آناتومی راه هوایی، پاسخگویی عضلات گشادکننده، بهره حلقه و آستانه بیداری با نسبت‌های متفاوتی ترکیب می‌شوند تا آسیب‌پذیری به رویدادهای انسدادی در طول خواب را تعیین کنند.

Clinical relevance

این مکانیسم‌ها زیربنای فیزیولوژی اختلالات تنفسی مرتبط با خواب، از جمله الگوهای انسدادی و مرکزی هستند، و چارچوب مبتنی بر ویژگی‌ها کمک می‌کند تا توضیح دهیم چرا افراد در میزان حساسیت متفاوت هستند. این مدخل فیزیولوژی طبیعی و تحت استرس و ویژگی‌های پشت فنوتیپ‌های بالینی را توصیف می‌کند؛ این یک محتوای مرجع و آموزشی است، نه راهنمای تشخیصی یا درمانی.

Evidence & guidelines

فیزیولوژی خلاصه شده در اینجا بر اساس یک بررسی جامع از پاتوفیزیولوژی آپنه خواب و مطالعات فنوتیپ‌سازی فیزیولوژیکی است که ویژگی‌های مؤثر را کمی‌سازی می‌کنند؛ تشخیص بالینی و مدیریت اختلالات تنفسی مرتبط با خواب توسط دستورالعمل‌های بالینی جداگانه خارج از محدوده این مدخل اداره می‌شوند.

History

فیزیولوژی تنفسی خواب در نیمه دوم قرن بیستم، همزمان با پلی‌سومنوگرافی، توسعه یافت، زمانی که پایش مداوم نشان داد که الگوهای تنفسی و گازهای خون بین خواب و بیداری به طور قابل توجهی متفاوت هستند. تحقیقات از دست دادن محرک بیداری، نقش تون عضلات فوقانی راه هوایی و مفهوم بهره حلقه را اثبات کرد، و فنوتیپ‌سازی فیزیولوژیکی اخیر، اختلالات تنفسی مرتبط با خواب را به عنوان محصول چندین ویژگی قابل اندازه‌گیری بازتعریف کرده است.

Debates

ویژگی‌های غیرآناتومیکی چقدر در اختلالات تنفسی انسدادی مرتبط با خواب نقش دارند؟

فراتر از یک راه هوایی کلاپس‌پذیر، ویژگی‌هایی مانند بهره حلقه، پاسخگویی عضلات گشادکننده و آستانه بیداری به طور متفاوتی در افراد مختلف نقش دارند؛ وزن‌دهی علل آناتومیکی در مقابل غیرآناتومیکی یک حوزه فعال در فنوتیپ‌سازی فیزیولوژیکی است.

Key figures

• Jerome A. Dempsey
• Danny J. Eckert
• Atul Malhotra
• David P. White

Seminal works

• dempsey-2010
• eckert-2013

Frequently asked questions

چرا تنفس هنگام به خواب رفتن تغییر می‌کند؟

خواب محرک بیداری برای تنفس را از بین می‌برد و تون عضلات فوقانی راه هوایی را کاهش می‌دهد، بنابراین تهویه کمی کاهش می‌یابد، دی‌اکسید کربن شریانی کمی افزایش می‌یابد و تنفس بیشتر به بازخورد شیمیایی وابسته می‌شود.

بهره حلقه چیست و چرا در طول خواب اهمیت دارد؟

بهره حلقه میزان پاسخگویی سیستم کنترل تنفس به یک اختلال را نسبت به اندازه آن اندازه‌گیری می‌کند؛ بهره حلقه بالا می‌تواند باعث افزایش و کاهش بیش از حد تهویه شود و تنفس دوره‌ای و الگوهای ناپایدار را در طول خواب ایجاد کند.