Подобрението на OSA със загуба на тегло отразява ли увеличения размер на горните дихателни пътища, свързан с регионалната загуба на мазнини?

ефект

Какъв е долният ред?

Велофарингеалният обем се е увеличил леко при затлъстели мъже с OSA след 6-месечна програма за отслабване; промяната в дължината на дихателните пътища и висцералната коремна мастна тъкан са единствените измерени променливи, свързани с подобрението на OSA.

Защо да чета нататък?

Това е най-голямото публикувано досега проучване за изследване на връзката между загубата на тегло и подобрението на OSA по отношение на промените в структурата на горните дихателни пътища и регионалното отлагане на мазнини.

Въведение

Затлъстяването е най-често срещаният известен рисков фактор за обструктивна сънна апнея (OSA) и може да бъде идентифициран при поне 50% от възрастните с разстройството.1 Затлъстяването е уникално сред другите основни рискови фактори (например възраст, мъжки пол, постменопаузален статус, черепно-лицева морфология), тъй като е обратим и следователно представлява цел за лечение. Всъщност отслабването - чрез начин на живот, хирургични или фармакологични манипулации - подобрява OSA.2–4

Точните механизми, чрез които затлъстяването допринася за колапса на горните дихателни пътища по време на сън, не са напълно изяснени. Повишеното локално отлагане на мазнини вероятно компрометира пространството на дихателните пътища, докато коремното затлъстяване намалява обема на белите дробове и следователно каудалната тяга на фаринкса.5 Въпреки че загубата на тегло намалява тежестта на OSA, това не е задължително да се разреши и има значителна индивидуална вариабилност в въздействието на загубата на тегло върху OSA .3 4 Вероятно е други фактори, а не общото намаляване на теглото, да са по-тясно свързани с резултата от загубата на тегло. Анатомично по-малък фарингеален дихателен път е идентифициран при пациенти с OSA6 и може да е резултат от разширяване на околните меки тъкани, намален черепно-лицев скелет или комбинация от двете.7 Други лечения на OSA (напр. Терапия с положително налягане и терапия с орален апарат) увеличават обема на горните дихателни пътища .8 9 Съобщава се, че загубата на тегло при не-апноеични жени увеличава размера на горните дихателни пътища6; Въпреки това, ефектът от загубата на тегло върху структурата на горните дихателни пътища при OSA досега не е получил малко внимание. Две предишни проучвания не съобщават за промени в областта на фарингеалното напречно сечение (CSA) след загуба на тегло; тези проучвания обаче бяха малки по размер на извадката.10 11

Регионалните мазнини могат да играят важна роля за подобряването на OSA след загуба на тегло. Съобщава се, че висцералната коремна мастна тъкан е най-тясно свързана с OSA, 12 и е доказано, че устната мастна тъкан (буци) корелира с висцералната мастна тъкан и може да бъде еднакво метаболитно активна. с OSA, отколкото при контролите, които не са OSA, и че това измерване е свързано силно с измерванията на затлъстяването (напр. обиколката на врата и талията) .15 Освен това този повърхностен показател на лицето е по-важен от други известни антропометрични и краниофациални рискови фактори при прогнозиране на OSA. 16.

Целите на това проучване бяха да се оценят ефектите от загубата на тегло върху горните дихателни пътища и околните мазнини по лицето при затлъстели мъже с OSA и да се оцени връзката между тези промени и промените в общото затлъстяване и тежестта на OSA. Ние предположихме, че подобрената сънна апнея след загуба на тегло ще бъде свързана с увеличаване на размерите на дихателните пътища, свързани със загубата на мазнини по лицето, както и че загубата на мазнини по лицето ще бъде тясно свързана с промените в висцералния коремен обем.

Методи

Субекти

Изследваните субекти са подгрупа от тези в 24-седмично проучване за отслабване с асистирана сибутрамин4 17, които допълнително са били подложени на изображения на горните дихателни пътища и корема. Критерии за включване са мъже с OSA на възраст 30–70 години, индекс на телесна маса ≥30 kg/m 2, индекс на апнея-хипопнея (AHI) ≥ 15 събития/час и оценка на скалата на Epworth за сънливост> 10 (вж. Онлайн добавка).

Загуба на тегло и полисомнография

Субектите са лекувани със сибутрамин (инхибитор на обратното захващане на серотонин и норепинефрин, 10 или 15 mg дневно) и са следвали дневна дефицитна диета от 2500 kJ с препоръки за упражнения в продължение на 24 седмици. 4 Антропометрични данни (височина, тегло, обиколка на врата и талията) са събрани и стандартни полисомнография (Compumedics, Мелбърн, Австралия) е извършена на изходно ниво и 24 седмици.4 17

Компютърна томография

Пациентите са подложени на КТ с ниски дози на горните дихателни пътища и корема с помощта на скенер с 16 среза (GE Medical Systems, Милуоки, САЩ) (вж. Онлайн добавка за допълнителни подробности).

CT анализ на изображението

КТ изображенията за анализ на горните дихателни пътища и лицевите мазнини бяха обработени с помощта на софтуер за анализ на изображения (Amira 4.1; Visage Imaging Inc, Карлсбад, Калифорния, САЩ). CT изображенията бяха автоматично сегментирани въз основа на стойностите на Hounsfield unit (HU) 18 (фигура 1C; вижте онлайн добавка за допълнителни подробности).

CT анализ на изображението. (A) Средно-сагитално представяне на велофарингеалните, орофарингеалните и хипофарингеалните горни дихателни пътища. Дължината на дихателните пътища се изчислява като сбор от дебелината на общия брой на резените на изображението в горните дихателни пътища. (B) Позицията на хиоидната кост е определена върху средната сагитална филия чрез измерване на три линейни разстояния между хиоида (H) и C3 (C3 прешлени), H и задния нос на гръбначния стълб (PNS) и H и gnathion (Gn) . (C) Представителен аксиален CT срез, илюстриращ сегментиране на мазнини (жълто), лумена на горните дихателни пътища (синьо) и кости (бяло) въз основа на скалата на Hounsfield, където отделни воксели се присвояват на категория тъкан въз основа на тяхната CT стойност. (D) Парафарингеалните мастни подложки бяха сегментирани отделно (червено). Измерва се разстоянието на мастната подложка върху аксиални резени по дължината на хоризонтална линия, обхващаща разстоянието между две вертикални линии (предно-задна посока), начертани по медиалните граници на мастните подложки. (E) Реконструкция на повърхността на CT сканиране на главата, изобразяваща анализираните средни и долни области на лицето (червени правоъгълници). Съответни триизмерни реконструкции на вътрешния мастен обем (жълт) и костите (бял) в анализираните области (фронтален изглед).

Областите на горните дихателни пътища се определят като велофаринкс (твърдо небце до върха на яйцето), орофаринкс (връх на яйцето до основата на епиглотиса) и хипофаринкс (връх на епиглотиса към гласната гънка) (фигура 1А). Дължината на горните дихателни пътища се изчислява като сума от дебелината на аксиалните резени на дихателните пътища (фигура 1А). Получени са предно-заден (A-P) и страничен (L) диаметър за велофаринкса и орофаринкса на аксиалния срез в средната точка на региона.

Обемът на мазнините се измерва в две определени области на лицето: средата на лицето и долната част на лицето. Измерваните области на лицето и обемите на мазнини са изобразени на фигура 1Е. Обемът на костите в тези региони също е записан за валидиране на методологията. Парафарингеалните мастни подложки бяха сегментирани отделно за изчисляване на обема. Разстоянието между мастните накладки беше измерено на аксиалния резен, който се пресичаше в средата на мастните накладки, както е показано на фигура 1D.19

Позицията на хиоидите е измерена в средната част на сагиталния срез чрез три линейни разстояния между предно-горната точка на хиоида (H) и три други точки: задна носна част на гръбначния стълб (PNS), gnathion (Gn) и предно-долната точка на C3 прешлените (C3 ) (фигура 1Б).

Анализът на обема на коремната подкожна и висцерална мастна тъкан (SCAT и VAT) е описан по-рано.17 Допълнителни подробности за изображенията и анализите са дадени в онлайн добавката.

Статистически анализ

Статистическите анализи бяха извършени с помощта на статистически софтуерен пакет SPSS Версия 17.0 за Windows (SPSS Inc). AHI, антропометрични и CT-измерени променливи (горни дихателни пътища и мазнини) са сравнени между изходното ниво и 24 седмици, като се използват сдвоени t тестове или тестове на Wilcoxon с ранг в зависимост от разпределението на данните. Корелацията (Pearson r или Spearman ρ в зависимост от разпределението на данните) е използвана за изследване на връзките между непрекъснатите променливи при всички пациенти. Използван е корелационен анализ за оценка на връзките между (1) промени в OSA и горните дихателни пътища и мазнините; (2) промени в антропометричните мерки и обемите на мазнини; (3) промени в мазнините по лицето и корема; и (4) промени в мазнините по лицето и размерите на горните дихателни пътища. За да се вземат предвид многобройните сравнения, коригирана р стойност от 2) с умерена до тежка OSA (AHI диапазон 16,9–109,9 събития/час). Субектите са имали умерена загуба на тегло (7,8 ± 4,2 kg) и подобрение на OSA (31% намаление на AHI), макар и с големи индивидуални вариации (вж. Фигура S1 в онлайн добавка за данни).

Антропометрични, променливи на мазнините и горните дихателни пътища преди и след загуба на тегло

Данните за сдвоени КТ (изходно ниво и 24 седмици) са анализирани за 54 субекта. Сравнителни антропометрични данни, данни за горната част на дихателните пътища, регионалната мастна тъкан и хиоидната позиция между двете времеви точки са представени в таблица 1.

Сдвоени сравнения на антропометрични и CT-измерени променливи на изходно ниво и след 24-седмична програма за отслабване

Дължината на горните дихателни пътища и измерванията на орофарингеята или хипофарингеята не се променят. Велофарингеалният обем се е увеличил значително на 24 седмици (5,3 ± 2,6 cm 3 срещу 6,3 ± 2,4 cm 3; фигура 2) заедно с минимален CSA, среден CSA и страничен диаметър.

Повърхностни реконструкции от CT сканиране на един пациент преди и след загуба на тегло, показващи (A) област на главата и шията и (B) горните дихателни пътища. Пациентът показва 5,1 cm 3 увеличение на обема на горните дихателни пътища след 19 kg загуба на тегло (приблизително 18% от телесното тегло), свързано с подобрение на индекса на апнея-хипопное (AHI) от 55,9 събития/час до 15,1 събития/час.

Hyoid до PNS и hyoid до C3 разстояния намаляват, което предполага, че има задно и превъзходно движение на хиоидната кост със загуба на тегло.

Връзки между промените в антропометричните и CT-измерени променливи (горни дихателни пътища и мазнини по лицето и корема) и подобрение на OSA

Антропометричните промени показват известна връзка с подобрението на AHI (таблица 2), но тези корелации не достигат статистическа значимост. Промените в мастните тъкани на лицето и парафаринкса не корелират с AHI. Промените в коремната мастна тъкан показват известна връзка с промените в AHI, но само промените във висцералните коремни мазнини корелират значително с подобрението на AHI.

Коефициенти на корелация за процентно изменение (% ∆) в AHI с% ∆ в антропометрични и CT-измерени променливи

Структурните промени в горните дихателни пътища не показват никаква връзка с подобрението на AHI. Въпреки че няма средна промяна в дължината на горните дихателни пътища между изходното ниво и 24 седмици, имаше положителна корелация между процентната промяна в AHI и разликата в дължината на горните дихателни пътища. Анализът на множествената линейна регресия (таблица 3) показа, че процентното подобрение на AHI се прогнозира най-добре чрез намаляване на дължината на дихателните пътища и висцералната коремна мазнина. Този модел обяснява приблизително 30% от дисперсията в промяната на AHI. Съществуваше линейност между антропометрични и коремни мерки за мазнини. За да се отчете това, тези предсказатели бяха разгледани в отделни модели. Въпреки че теглото, обиколката на талията и подкожната коремна мастна тъкан също са били предсказуеми в комбинация с промяна в дължината на дихателните пътища, тези модели не обясняват толкова голяма част от вариацията в промяната на AHI, колкото моделът, съдържащ висцерална коремна мазнина (вж. Таблица S2 в онлайн данни добавка).

Множествени регресионни анализи за процентна промяна (% ∆) в AHI (N = 48)

Връзки между промените в антропометричните и CT-измерени мазнини по лицето и корема

Промените в антропометричните мерки (тегло, обиколка на врата и талията) са силно свързани с промените в обема на мазнините по лицето (в средата и долната част на лицето) и коремните мазнини (подкожни и висцерални), измерени чрез CT (таблица 4). Няма връзка между промените в обема на мастната подложка и антропометричните мерки.

Коефициенти на корелация за процентни промени (% ∆) в антропометрични и CT-измерени мастни променливи

Връзки между загубата на мазнини по лицето и корема

Промените в обема на коремните мазнини са силно свързани с промените в обема на мазнините по лицето, но не и обемът на парафарингеалната мастна тъкан (таблица 5). Като цяло загубата на мазнини по лицето (в средата и долната част на лицето) е по-тясно свързана с висцералната, отколкото с подкожната коремна загуба на мазнини. Висцералната загуба на мазнини в корема изглежда е по-тясно свързана със загубата на мазнини в средата на лицето, отколкото загубата на мазнини в долната част на лицето.

Коефициенти на корелация за процентни промени (% ∆) в обема на мазнини по лицето и корема, измерени при CT сканиране

Връзки между загубата на мазнини и промените в горните дихателни пътища

Загубата на мазнини по лицето или парафаринкса не е свързана с промени в горните дихателни пътища. Няма антропометрични мерки или обеми на коремни мазнини, корелирани с промени в променливите на горните дихателни пътища.

Изходни измервания и подобряване на OSA

Изходните CT променливи бяха проверени за връзки с подобрение на AHI, за да се оцени всяка прогнозна стойност за резултата от загуба на тегло. Няма изходни мерки, корелиращи или предсказващи количеството подобрение, наблюдавано при AHI след загуба на тегло.

Дискусия

Загубата на тегло намалява сгъваемостта на горните дихателни пътища по време на сън и тази подобрена функция на горните дихателни пътища може да се дължи на намалени механични натоварвания в резултат на затлъстяване и/или последващи подобрения в нервно-мускулния контрол. Въпреки това, ефектът от загубата на тегло върху структурата на горните дихателни пътища при OSA е обърнал малко внимание в литературата. Доколкото ни е известно, това е най-голямото проучване за изследване на ефектите от загубата на тегло върху горните дихателни пътища и регионалните мазнини по лицето при затлъстели мъже с OSA с помощта на обемни анализи. Загубата на тегло е свързана с увеличаване на размера на венофарингеалните дихателни пътища и намаляване на обема на лицевата и парафарингеалната мазнина.

Горни дихателни пътища

Повишеното екстралумално налягане в тъканите и намаленото пространство на дихателните пътища в резултат на отлагането на мазнини около фаринкса може да улесни колапса на горните дихателни пътища.5 Показали сме разширяване на велофарингеалното дихателно пространство при затлъстели мъже с апнея след загуба на тегло. Велофарингеалните стени са директно оградени от страничните парафарингеални мастни възглавнички. Намаленият обем на тези структури на мастната тъкан със загуба на мазнини може да промени сцеплението върху околните меки тъкани и да повлияе на размера на велофаринкса, особено в страничното измерение (както е установено в това проучване). Единствените предишни проучвания на ефектите от загубата на тегло върху структурата на горните дихателни пътища при OSA не съобщават за промени в зоните на фаринкса след загуба на тегло.10 11 Това обаче може да отразява по-малките размери на пробите (n = 12), като анализът е ограничен до CSA и различия между половете, като една проба е предимно женска. 10 Въпреки че не сме изследвали други структури на меките тъкани на горните дихателни пътища, предишно проучване за образно изследване със загуба на тегло при жени без OSA не съобщава за промени в обема на езика и мекото небце, 19 което може да обясни липсата на промени в долните фарингеални региони.

Hyoid позиция

Позицията на хиоидите се измести превъзходно и отзад след интервенцията. По-ниско разположената хиоидна кост е цефалометрична находка, често свързана с OSA.27 Не е ясно дали хиоид с ниско разположена позиция е причина или ефект от OSA, но намаленото вертикално разстояние на хиоидната позиция, наблюдавано в това проучване, може да е резултат от намаляване на налягане надолу поради намаляване на излишните фарингеални тъкани.

Регионални мазнини

По-рано беше показано, че размерът на парафарингеалната мастна подложка не се отнася до тежестта на OSA28 29 и не е свързан с подобрение на AHI в настоящото проучване. Оценките ни за парафарингеална и мастна тъкан обаче не взеха под внимание черепно-лицевия размер. Сгъваемостта на горните дихателни пътища е свързана не само с количеството на околната тъкан, но също така и с размера на черепно-лицевия скелет, който я огражда, понятие, наречено „анатомичен баланс“ .30 30 Следователно, промените в общия обем на горните дихателни пътища спрямо общата анатомия, а не само намаленият размер на мастната тъкан може да е важен. В това проучване не може да се оцени меката тъкан в черепно-лицевата обвивка поради артефакт в устната област, закриващ езика. Въпреки това, сурогатна корекция за черепно-лицева костна обвивка, използваща костната широчина на лицето, не свързва по-тясно обемите ни мазнини с OSA (резултатите не са показани). Краниофациалният размер може да е важен като знаменател при оценката на ефектите от регионалната загуба на мазнини върху OSA, но изисква проверка в бъдещи проучвания.

Затлъстяването може също да повлияе на сънната апнея чрез своите възпалителни и метаболитни последици. Провъзпалителните централно действащи цитокини и адипокини като лептин могат да променят дихателния контрол и да модулират функцията на горните дихателни пътища.5 12 В действителност, лептинът е бил намален след 6-месечната програма за отслабване при пациенти в това проучване за отслабване, подпомогнато от сибутрамин. фактори от промени в затлъстяването могат да обяснят подобряването на нервно-мускулния контрол на горните дихателни пътища извън анатомичните промени, свързани с намаляване на механичните натоварвания на фаринкса и торса. Тези ефекти може да не корелират пряко с измеримите обеми на мазнини и могат да помогнат за отчитане на индивидуалната променливост в промените в AHI със загуба на тегло.

Ограничения на проучването

Няколко аспекта на това проучване могат да ограничат обобщеността на тези констатации. Първо, въпреки че субектите губят тегло, количеството средно е относително скромно (около 7% от телесното тегло). Съответното подобрение на OSA (около 30%) изглежда разумно за тази загуба на тегло 31, но може да е необходима по-голяма загуба на мазнини за откриване и изследване на ефектите върху структурата на горните дихателни пътища. Следователно бариатричната хирургия може да бъде по-добра парадигма за изследване на ефекта от теглото върху структурата на горните дихателни пътища поради постигнатата по-значителна загуба на тегло.

Сибутраминът има по-голям ефект върху намаляването на централното затлъстяване, 32 което е по-често при мъжете и има тясна връзка с OSA.5 Въпреки че това е от особено значение за изследваната популация, екстраполирането на тези открития към други методи за отслабване и жените може да изискват повишено внимание . Всъщност влиянието на регионалното затлъстяване върху тежестта на OSA изглежда се различава между половете, като мазнините на шията при жените и коремните мазнини при мъжете са по-важни.33 Това може да има последици за ефектите върху загубата на тегло върху размера на горните дихателни пътища, което може да бъде по-изтъкнати при жените.

Сибутраминът, чрез своето действие през централната нервна система, може да е имал някакъв ефект върху тежестта на OSA, независимо от загубата на тегло, което би повлияло на нашата оценка на структурата на горните дихателни пътища във връзка с подобрението на OSA. Съобщава се обаче, че сибутраминът, без загуба на тегло, не повлиява остро архитектурата на съня или тежестта на OSA

Заключения

Това е най-голямото проучване за изследване на ефектите от загубата на тегло върху структурата на горните дихателни пътища при OSA с помощта на обемен анализ. Подобрената OSA при мъже със затлъстяване след 6-месечна програма за отслабване е свързана с малко увеличение на обема на венофарингеалните дихателни пътища, медиирано от увеличаване на страничния диаметър. Въпреки че това увеличение на обема може да е допринесло за намалената сгъваемост на горните дихателни пътища, установено е, че намалената дължина на горните дихателни пътища е най-тясно свързана с намаляването на AHI. Регионалните мастни количества на лицето отразяват антропометричните променливи на телесния хабитус. Въпреки това, междуиндивидуалната вариабилност в ефектите от загубата на тегло върху тежестта на OSA не може да бъде обяснена от гледна точка на промени в структурата на горните дихателни пътища и локално отлагане на мазнини. За да се установи връзката между загубата на тегло и подобрението при OSA, са необходими бъдещи проучвания за фенотипизиране, включващи краниофациална структура, регионално разпределение на мазнините в тялото, структура и функция на горните дихателни пътища и обем на белите дробове.

Благодарности

Авторите благодарят на д-р Дев Банерджи и д-р Майк Тренел за приноса им в изследването.