Uykuda Solunum ve KardiyovaskülerSistemlerdeki değişiklikler

Prof. Dr. Turan AcıcanAÜTF Göğüs Hastalıkları ABD

Uykuda Kardiyovasküler fizyoloji; Santral ve Otonomik Regülasyon

Santral sinir sistemi(SSS) ve kardiyopulmoner sistem arasında nörohumoral etkileşime bağlı olarak; kalp ritmi, kan basıncı,ventilasyon ve koroner kan akımı arasında dinamik bir iletişim vardır.

Santral ve Otonomik Regülasyon

Uykunun NonREM dönemi daha çok otonomik dengeyi sağlar ve kalp-akciğer-kan akımı arasında fonksiyonel koordinasyonu sağlar. REM döneminde kalbin sempatik-parasempatik aktivitelerine bağlı ani ritmdeğişiklikleri ortaya çıkabilir. Bu değişikliklerin ilişkili olduğu SSS bölümü ise ponto-genikulo-oksipital (PGO) aktivite ve theta ritmidir

Santral ve Otonomik Regülasyon

Otonom sinir sistemindeki bu değişiklikler sağlıklı erişkinlerde iyi tolere edilir ancak ;kalp hastalığı olanlar, özellikle uykunun REM safhasında ciddi risk altındadırlar (aritmi ve myokard infarktusu gibi).

Uyku Fizyolojisi ve Kardiyovasküler Sistemin Nöral Kontrolü

Uyku sırasında beynin dinamik değişikliklerinde rol alan nörotransmiterlerNorepinefrinSeratonin veAsetil kolin dir.

Uyanıklıkta hem aminerjik hem de kolinerjik sistem aktiftir. NREM uykuda her iki sistem daha az aktiftir. REM uykusunda ise yalnızca kolinerjiksistem aktiftir.

İnsan beyninin şematik sagittal kesiti, Uyanıklıkda aktif ve NREM uykuda kısmen aktif olan bölgeler, REM uykusunda deaktive olur.

Kalp ritmi değişkenliği (HRV)

İnspirasyonda kalp hızı artar, venözdönüş artar ve bu da kardiyak out-put artışına yol açar, buna karşılık ekspirasyonda kalp hızı yavaşlar.

Kalp ritmi değişkenliği (HRV)

EKG de R-R arası mesafelerin değişkenliğinin ölçümü otonom sinir sistemi hakkında önemli bilgiler verir.

HRV-Frekans

LF sempatik sistem etkinliğiniHF parasempatik sistem etkinliğini yansıtır.

HRV

HRV ölçümlerinde uyku apneliolgularda uyku verileri uyanıklığa yakındır. Sempatik hakimiyet fazladır.

KALP HIZI-NREM

Kalp hızındaki normal sinüs değişkenliği özellikle NREM uyku sırasında oluşur ve kalbin sağlıklı olduğunun göstergesidir. Bu intrensek variabilitenin yokluğu kardiyak patoloji ve ileri yaşlarda görülmektedir. Normal kalp hızı değişkenliği(HRV) ninolamamasındaki en önemli etken N. Vagusfonksiyonunun bozukluğudur.

KALP HIZI-NREM

NREM uyku sırasında uyanıklığa göre kardiyovasküler sempatik uyarıazalmıştır ve NREM evre IV de uyanıklığın yarısından azdır.

KALP HIZI-NREM

Genel olarak NREM uykuda otonomikstabilite vardır; hipotansiyon, bradikardi, kardiyak out-put ve sistemik vaskülerrezistans azalmıştır .Bradikardi, vagal sinir aktivitesindeki artışaHipotansiyon ise sempatik vazomotortonusteki azalmaya bağlıdır

KALP HIZI-REM

NREM uykudan REM uykuya geçis sırasında vagus sinir aktivitesinde patlayıcı artışlar olur ve buna bağlı olarak kalp ritminde duraklamalar ve belirgin asistolilermeydana gelir. Bu duraklamalar 1-8 sn arasında olabilmektedir.

Evre 2 de Sinus duraklaması

REM

REM uykusunda beynin eksitabilitesi artar, koronerlere ve iskelet-kas sistemine giden damarlara eşlik eden sempatik aktivite artar, iskelet kaslarında fasikülasyonlar olur, Kalp hızında belirgin değişiklikler olur, taşikardi ve bradikardi atakları olur. Periferik otonomik instabilite vardır.

Habitüel horlamalı hasta HR ve HRV

OSAS lı olgu HR ve HRV

Uykuda - Aritmiler

Birinci derece AV Blok ve Wenckebach AV blok normal insanlarda uykuda sık görülür.Supraventriküler taşikardilerVentriküler aritmiVT ve VF ani kardiyak ölüm nedeni olabilmektedirVentriküler aritmiler özellikle REM de sempatik aktivite ani artışlarında olur.

Uyku REM dönemi-Bigemine VPS ler

REM de VPS ler

KARDİYOPULMONER DENGE

Uyku sırasındaki en önemli görevlerden biri iki motor sistem arasındaki dengeyi sağlamaktır:

1. Pulmoner sistem; gaz (O2, CO2)değişimini,)

2. Kardiyovasküler sistem; kanın taşınmasını sağlar.

Solunum-Tansiyon ilişkisi

Respiratuvar mekanizmalar kardiyovasküler sistemi etkiler, TA azalınca solunum sayısı artar, TA artınca solunum sayısı azalır bu olay uykuda belirgindir. Kan basıncıregülasyonunu sağlar.

Solunum-Tansiyon ilişkisi

Solunum ve arter kan basıncıarasındaki bu etkileşim OSAS da görülen hipertansiyonda ve tedavisinde önemlidir. Apnelerin CPAP ile ortadan kaldırılmasıHipertansiyonu da hızla düzeltir.

Solunum-Tansiyon ilişkisiKan basıncı kontrolünün sağlanmasında vestibülermekanizma ve serebellumun da önemi vardır.Vestibüler mekanizma: pozisyonel değişikliklere ve statik uyaranlara karşı kan basıncıkompansasyonunu sağlar. Serebellum: serebellar fastigial nukleusu etkileyen hastalıklarda hipotansiyon kompanse edilemez.

Kan Basıncı TakibiOtomatik kola sarılan sfigmomanometre rutin uyku laboratuvarı için invazivdir. Manşon şişince hasta uyanabilir.Parmağa sarılarak devamlı kan basıncı moniterizeedebilen minyatür cihazlar üretilmiş

Finapres Portapres

UYKUDA KORONER KAN AKIMI REGÜLASYONU

Uykuda REM aracılı kalp hızı değişiklikleri ve miyokard iskemisi özellikle koroner arter darlığı olan hastalarda ortaya çıkmaktadır.

MİYOKARD İSKEMİSİ VE ENFARKTÜS

OLANLARDA UYKUNUN ARİTMOJENİK ETKİSİ:Santral SS tarafından indüklenen aritmilerin en önemli merkezi POSTERİOR HİPOTALAMUS tur.

PERİFERİK DOLAŞIM: SEREBRAL DOLAŞIMDA UYKUDAKİ DEĞİŞMELER:

Serebral dolaşım NREM uykuda hafif artar ya da azalır, REM uykusunda belirgin olarak artar(%80).

UYKUDA EKSTRASEREBRAL DOLAŞIM DEĞİŞİKLİKLERİ

Kutanöz Dolaşım: Temel olarak nöralaktiviteye bağlıdır ve kan akımında farklılıklar ortaya çıkabilir.Renal Dolaşım: Böbrek kan akımı uykunun dönemlerinden bağımsızdır. Splanknik Dolaşım: KC ve dalakta anlamlı bir değişiklik olmaz.Kas Dolaşımı: Uyanıklıktan NREM e geçişte kan akımında anlamlı fark olmaz. REM döneminde ise çizgili kaslarda kan akımıazalır.

PULSE TRANSİT TIME (PTT)

Bir çok oksimetre nabız basıncını izleyen çıkışa sahiptir. PTT kalpten (kardiyak EKG deki R) perifere giden nabız basıncızamanıdır.

PTT solunumsal olaylarda intratorasik basınç çok azalır

Flow

Obstruktif apne-hipopne de PTT

SpO2

Flow

Ores

PTT

30 Sec.

Obs. Apnea Obs. Apnea Obs. Hypopnea

Santral apne de PTT

SpO2

Ther

Flow

Oes

PTT

30 Sec.

Cent. Apnea Cent. Apnea Cent. Hypo

OUAS da Kardiyak Fonksiyonlar

HR: OUAS da obstruksiyon sonunda kalp hızında yavaşlama olurKalp hızındaki dalgalanmalar uyku apnesi için karakteristiktir. Apne ne kadar uzunsa bradikardi o kadar belirgindir.

Apne-recovery siklusu

Erken apne: Kalp hızı en yavaşGeç apne: Progressif olarak artıyorRecovery:artmaya devam ediyorDaha sonra normal hızına ulaşıyor.Bu fluktuasyonlar apne-recoverysiklusunda görülüyor.

UYKUDA SOLUNUM FİZYOLOJİSİ

Uyanıklıkta solunumun kontrolümükemmel denilebilir; minimal solunum işi ile arter kanında CO2 ve O2 yi optimal dengede tutmayı sağlar.

SOLUNUM KONTROLÜ

Santral sinir sistemi;

İstemli kontrol

Otomatik denetim (M.Oblangata, pons)

SOLUNUMUN KONTROLÜSolunum merkezi üç tip uyarı ile

solunumu kontrol eder.

a) Kimyasal uyarılar (PaO2, PaCO2, pH),

b) Mekanik uyarılar (Akciğer ve göğüs duvarındaki reseptörler),

c) Davranışsal uyarılar(Yüksek kortikal merkezler)

SOLUNUM KONTROLÜ; Kimyasal Uyarı

Merkezi Reseptörler; pH ve CO2 duyarlı

Solunum KontroluKimyasal Uyarı

PeriferikKemoreseptörler;Kandaki O2

konsatrasyonunaduyarlıdırlar.

a. Carotiscommunisb.Aort kavsi

Solunum KontroluKimyasal Uyarı

PaO2<60mmHg olduğunda Ventilasyonartar.

Solunum KontroluKimyasal Uyarı

Karotidcisimciği ve medulladasantral kemoreseptöralanı CO2 e duyarlıdır.

Solunum KontroluKimyasal Uyarı

VentilasyonPaCO2

artmasına paralel olarak artar.

Solunum KontroluAkciğer

reseptörleri;

Gerilim, İrritanve J reseptörleri

Akciğer dışıreseptörler;

Solunum KontroluDavranışsal Uyarı

(Yüksek Kortikal Merkezlerin Uyarısı) :Solunum sistemi, solunum aktivitesi olmayan, şarkı söyleme, gülme, ağlama ve konuşma gibi aktiviteleride yapar.Bunlar yüksek beyin merkezleri tarafından yapılır.Bu duyuların efferent yolu medulladan geçer.

UYKUDA SANTRAL NÖRAL KONTROL

Uyku özellikle nonrespiratuvar uyarılarıalan nöronları etkiler. Ritmik respiratuvaruyarılar ile aktive olan nöronlar NREM de önemli değişiklik göstermez

UYKUDA NÖRAL KONTROL

Davranışsal kontrolÖksürme, kusma, hapşırma, konuşma, nefes tutma ya da nefesli çalgı çalma gibi istemli davranışlardaki solunum kontrol sistemleri NREM uykuda kaybolur. REM uykusunda özellikle rüyalarda solunumu etkiler.

UYKUDA NÖRAL KONTROL

Aminerjik SistemSerotonin ve Norepinefrin içeren beyin sapınöronları uyku ilişkili solunum değişikliklerinin önemli kaynağıdır. Aktiviteleri uyku boyunca azalır. Bu iki aminerjik sistemle aktive olan nöron aktivitesi uyanıklıkta en yüksek, NREM de azalır, REM uykusunda ise minimaldir ya da kaybolur.

REM UYKUSUNDA RESPİRATUVAR AKTİVİTE

REM uykusunda solunum frekansı artar, tidal volüm azalır ve dakika ventilasyonu azalır. Üst solunum kaslarının çoğu atonik ya da hipotoniktir. Santral apneler, hiperpneler REM de görülür, solunum çok düzensizdir. OSAS lı hastalarda obstruktif olaylar uzundur ve desatürasyon NREM e göre daha belirgindir. Benzer olarak KOAH ve Restriktif akciğer hastalıklarında desatürasyon belirgindir.Sonuç olarak REM döneminde motor nöron aktivitesi artmıştır, hızlı ve düzensiz bir solunum vardır.

REM uykusunda atoni: Spinal ve kranialmotor nöronlarca innerve edilen interkostal ve bazı aksesuar solunum kasları atonik ya da hipotoniktir. Dar ve kollabe olmaya eğilimli üst hava yolu olan hastalarda ÜSY obstruksiyonuortaya çıkabilir.

UYKU SIRASINDA VENTİLATUVAR KONTROL : Hipoksik Ventilatuvar Yanıt

Yetişkinlerde uyku sırasında hipoksiyeventilatuvar yanıt azalır. NREM döneminde erkeklerde daha belirgin olarak bu yanıt azalır.

Hipoksik Ventilatuvar Yanıt:

REM döneminde ise bu azalma daha belirgindir, erkek-kadın farkı daha azdır.

Hiperkapnik Ventilatör Yanıt

Uyku sırasında depreseolur. Uyanıklıktan NREM e geçiş ile %50 azalma olur. REM döneminde ise bir miktar daha azalır.

AROUSAL YANITLARI

İsokapnik hipoksi: Sağlıklıbireylerde arousal için zayıf bir uyarandır. Hiperkapni: Hiperkapnideğişik seviyelerde arousaloluşturur. Direnç Artışı. İnspiratuvarbir direnç eklendiğinde ya da hava yolu tıkandığında insanlar arousal(uyanıklık) a yönelir.Ancak arousal sıklığıNREM evre III ve IV de en azdır.

Uyku sırasında ventilatuvar yanıt azalmasının nedenleri;

NREM uykusunda major neden;Uyanıklıktaki solunum dürtüsünün kaybı ve buna ilave olarak;Metabolik hızda azalma veHava akımı direncinde artmadır.REM uykusunda yukarıdakilere ilave olarakSSS fonksiyonlarındaki değişmeler ventilasyonu daha da azaltmaktadır.

NORMAL İNSANLARDA UYKUDA SOLUNUM: NREM uyku;

Düzensiz(Kararsız) NREM: evre I ve arousallarla bölünen evre II uykusundan oluşur. Uyku başlangıcında solunumda bir düzensizlik vardır. Regüler yükselen ve zayıflayan bir solunum paterni vardır. Bunun için buna “periyodik solunum”denir.Dalgalanmaların en aşağıbölümlerinde apneler olabilir. Normal insanlarda uyku başlangıcında periyodik solunum %40-80 insanda görülür. Yaş ile bu insidansartar.

Düzenli(Kararlı)NREM uyku :

Düzenli evre II ve derin uyku (III+IV)NREM uykusudur. Ventilasyon; NREM uyku sırasında solunum belirgin olarak hem amplitüdhem de frekans yönünden regülerdir.

NREM UYKU

Uyanıklığa göre dakika ventilasyonunda 0.4-0.5 L azalma vardır. VentilasyonEvre I den IV e doğru progressif olarak azalır. Bu azalma metabolik hızdaki azalma ve uyku mekanizmaları ile açıklanabilir

NREM UYKU

Göğüs Kafesi ve Abdomen katkıları: NREM Uyku sırasında göğüs ve karın kasları aktivitesi artmıştır. Ancak artmış EMG aktivitesi ve azalmış hava akım hızları arasında çelişki vardır ve bu çelişki müsküleretkinliğin bozulması ya da üst solunum yolu direncinin artışı ile ilişkilidir.Üst Solunum Yolu Direnci: NREM uyku sırasında üst hava yolu direncinde büyük artış vardır(%230). Uykuya bağlı üst solunum yolu direnç artışı burundan ziyade ağız solunumunda oluşmaktadır.

NREM UYKU

ARTER KAN GAZLARI. NREM uykuda alveolarventilasyon azalır ve bu alveoler ve arteriyel PCO2 değerlerinde yükselmeye neden olur(3-7 mmHgyükselir).Pulmoner arter basıncı: Hafif uykuda 20-30 sn süren pulmoner basınç dalgalanmaları görülür. Basınç NREM de 4-5 mmHg artar.Arousalın etkisi: NREM de arousalda diafragmaEMG aktivitesinde ve üst solunum yolu dilatör kas aktivitesinde(M. levator veli palatini aktivitesinde %250, M. genioglossus aktivitesinde %150 artış)artışve beraberinde maksimum inspiratuvar akım ve tidalvolüm (%160 artış) artışı olur.

REM UYKUSU: VENTİLASYON:

REM uykusu sırasında solunum irregülerdir.Düzensizlik solunum amplitüdü ve frekansında ani değişikliklerden oluşur, 10-30 sn lik santral apnelerlebölünür. Solunum düzensizlikleri REM patlamaları ile ilişkilidir. NREM de olduğu gibi ventilasyonun kimyasal regülasyonu REM de de sürer.

REM UYKUSU

Göğüs Kafesi ve Abdominal Katkılar: NREM in tersine REM uykusunda interkostal ve abdominal kas aktivitesinde azalma olduğundan solunuma katkılarıazalır, ventilasyonda daha belirgin bir azalma olur.Üst Hava Yolu Direnci: NREM ile uyanıklık arasıkadar direnç artışı REM uykusunda bulunmuştur.Arter Kan Gazları: REM ilişkili hipoventilasyonabağlı olarak, NREM e göre daha belirgin bir SaO2 düşmesi vardır. REM de görülen hipoksemihipoventilasyona bağlı olarak gelişir.

Uyku Sırasında Solunum İlişkili Olaylar

Horlama: 4713 kişilik bir çalışmada erkeklerin %41 i kadınların %28 inde horlama saptanmıştır. 60 yaşüzeri erkeklerde %60 kadınlarda %40 a yükselir. Serebral infarkt horlayanlarda sık bulunmuştur, kardiyak disfonksiyon, hipertansiyon horlayanlarda daha fazla bulunmuştur. Horlamada erkek/ kadın oranı 2/1 dir OSAS için ise bu oran 9/1 dir dolayısıyla horlama-OSAS arasında çok yakın ilişki olmasa gerektir.İç Çekme: Ortalama tidal volümden daha derin solunumdur. Uyanıklıkta iç çekme kollabe alveolleri açar, pulmoner komplians ve FRC yi arttırır. Uyku sırasında 1-25 iç çekme oluyor. Uyku sırasında önemli olabilir. En çok hafif NREM de olur.

NORMAL İNSANLARDA UYKUDA SOLUNUMU ETKİLEYEN FAKTÖRLER

CİNSİYET: Dakika ventilasyon, tidal volüm ve solunum hızı, kadın-erkek arasında farklı değildir. Ancak üst solunum yolu direnç artışı erkekte daha çoktur. Oksijen desatürasyonları da erkeklerde daha sıktırYAŞ: Periyodik solunum ve oksijen desatürasyonları yaşlılarda daha sıktır. Yaşlılarda uykuda hem santral hem de obstruktiftipte apneler olabilir. GEBELİK: Progesteronun solunum stimulan etkisine bağlıolarak hipopne ve apne sıklığı azalır, ve ciddi hipoksemigörülmemiştir. Diğer yandan gebelerde horlama sıktır.İLAÇLAR: Alkol apne ve desatürasyon episodlarını arttırır. Bu etkiler erkekte belirgindir. Kadında daha azdır.Benzodiazepinleralkole benzer etki yapar.