Giấc ngủ và Kiểm soát Hô hấp

Hô hấp được điều hòa khác nhau trong khi ngủ so với khi thức. Giấc ngủ loại bỏ động lực hô hấp khi thức, làm giảm trương lực cơ đường hô hấp trên và khiến thông khí phụ thuộc nhiều hơn vào phản hồi hóa học, do đó hệ thống kiểm soát trở nên kém phản ứng hơn và, trong một số cấu hình, kém ổn định hơn. Những thay đổi phụ thuộc vào trạng thái này giải thích tại sao một số rối loạn hô hấp chỉ xuất hiện trong khi ngủ.

Definition

Kiểm soát giấc ngủ và hô hấp là nghiên cứu về cách điều hòa hô hấp thay đổi theo trạng thái ngủ, bao gồm việc mất đi động lực khi thức, sự thay đổi độ nhạy của hóa cảm thụ quan, giảm hoạt động cơ đường hô hấp trên và các tác động kết quả đến sự ổn định thông khí.

Scope

Mục này đề cập đến cách động lực hô hấp, khả năng phản ứng của hóa cảm thụ quan và sự thông thoáng của đường hô hấp trên thay đổi giữa trạng thái thức và các giai đoạn ngủ, khái niệm về độ lợi vòng lặp và sự ổn định thông khí, cũng như các đặc điểm sinh lý khiến hô hấp trong khi ngủ dễ bị tắc nghẽn hoặc không ổn định. Rối loạn hô hấp liên quan đến giấc ngủ được đề cập như một bối cảnh sinh lý, không phải là một chủ đề điều trị.

Core questions

• Động lực hô hấp thay đổi như thế nào từ trạng thái thức sang giấc ngủ không REM và REM?
• Tại sao đường hô hấp trên trở nên dễ xẹp hơn trong khi ngủ?
• Độ lợi vòng lặp là gì và nó điều chỉnh sự ổn định của hô hấp trong khi ngủ như thế nào?
• Những đặc điểm sinh lý nào khiến hô hấp trong khi ngủ dễ bị tắc nghẽn hoặc có kiểu định kỳ?

Key concepts

• Động lực hô hấp khi thức
• Độ nhạy hóa cảm thụ quan phụ thuộc trạng thái
• Khả năng xẹp của đường hô hấp trên (áp lực đóng tới hạn)
• Độ lợi vòng lặp và sự không ổn định thông khí
• Ngưỡng thức tỉnh
• Hô hấp định kỳ

Mechanisms

Trong khi thức, một động lực khi thức không hóa học bổ sung cho việc kiểm soát hô hấp bằng hóa cảm thụ quan. Khi bắt đầu ngủ, động lực này bị rút đi, thông khí giảm nhẹ, carbon dioxide động mạch tăng vài milimét thủy ngân, và hô hấp trở nên phụ thuộc nhiều hơn vào phản hồi hóa học; trong giấc ngủ REM, động lực trở nên không đều và hầu hết trương lực cơ tư thế và cơ phụ trợ bị ức chế. Giảm hoạt động của các cơ giãn đường hô hấp trên làm tăng khả năng xẹp của đường thở, do đó các đường thở hẹp về mặt giải phẫu có thể bị tắc nghẽn. Sự ổn định của hô hấp phụ thuộc vào độ lợi vòng lặp (loop gain), tỷ lệ giữa phản ứng thông khí với sự xáo trộn gây ra nó: độ lợi bộ điều khiển cao (phản xạ hóa học mạnh) hoặc độ lợi hệ thống cao (thanh thải carbon dioxide hiệu quả) có thể khiến thông khí vượt quá và dưới mức, tạo ra hô hấp định kỳ và các sự kiện tái phát. Công trình phân tích kiểu hình đã chỉ ra rằng giải phẫu đường thở, khả năng phản ứng của cơ giãn, độ lợi vòng lặp và ngưỡng thức tỉnh kết hợp với nhau theo tỷ lệ khác nhau để xác định mức độ dễ bị tắc nghẽn trong khi ngủ.

Clinical relevance

Các cơ chế này là nền tảng cho sinh lý học của rối loạn hô hấp liên quan đến giấc ngủ, bao gồm các kiểu tắc nghẽn và trung ương, và khuôn khổ dựa trên đặc điểm giúp giải thích tại sao các cá nhân khác nhau về mức độ nhạy cảm. Mục này mô tả sinh lý học bình thường và khi bị căng thẳng cũng như các đặc điểm đằng sau các kiểu hình lâm sàng; đây là nội dung tham khảo và giáo dục, không phải hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Sinh lý học được tóm tắt ở đây dựa trên một đánh giá toàn diện về sinh lý bệnh của ngưng thở khi ngủ và các nghiên cứu phân tích kiểu hình sinh lý định lượng các đặc điểm đóng góp; chẩn đoán và quản lý lâm sàng rối loạn hô hấp liên quan đến giấc ngủ được điều chỉnh bởi các hướng dẫn lâm sàng riêng biệt nằm ngoài phạm vi của mục này.

History

Sinh lý hô hấp giấc ngủ phát triển cùng với đa ký giấc ngủ (polysomnography) vào nửa sau thế kỷ XX, khi việc theo dõi liên tục cho thấy các kiểu hô hấp và khí máu khác nhau đáng kể giữa giấc ngủ và trạng thái thức. Nghiên cứu đã xác định sự mất đi động lực khi thức, vai trò của trương lực cơ đường hô hấp trên và khái niệm về độ lợi vòng lặp, và việc phân tích kiểu hình sinh lý gần đây hơn đã định hình lại rối loạn hô hấp liên quan đến giấc ngủ như là sản phẩm của một số đặc điểm có thể đo lường được.

Debates

Các đặc điểm không giải phẫu đóng góp bao nhiêu vào rối loạn hô hấp tắc nghẽn liên quan đến giấc ngủ?

Ngoài đường thở dễ xẹp, các đặc điểm như độ lợi vòng lặp, khả năng phản ứng của cơ giãn và ngưỡng thức tỉnh đóng góp khác nhau giữa các cá nhân; mức độ quan trọng của các nguyên nhân giải phẫu so với không giải phẫu là một lĩnh vực hoạt động của phân tích kiểu hình sinh lý.

Key figures

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

Seminal works

• dempsey-2010
• eckert-2013

Frequently asked questions

Tại sao hô hấp thay đổi khi chúng ta ngủ?

Giấc ngủ làm mất đi động lực hô hấp khi thức và giảm trương lực cơ đường hô hấp trên, do đó thông khí giảm nhẹ, carbon dioxide động mạch tăng một chút, và hô hấp phụ thuộc nhiều hơn vào phản hồi hóa học.

Độ lợi vòng lặp là gì và tại sao nó quan trọng trong khi ngủ?

Độ lợi vòng lặp đo lường mức độ mạnh mẽ của hệ thống kiểm soát hô hấp phản ứng với một sự xáo trộn so với kích thước của nó; độ lợi vòng lặp cao có thể khiến thông khí vượt quá và dưới mức, tạo ra hô hấp định kỳ và các kiểu không ổn định trong khi ngủ.