無創呼吸機治療對阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征患者骨鈣素和認知功能障礙的影響

馬曉蓉 張靜宜 宗運之 王勇

1首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院呼吸與危重癥醫學科（北京 100038）；2北京急救中心（北京 100031）

阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（Obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS）是一種常見的睡眠呼吸障礙疾病，由于上氣道梗阻，導致睡眠中反復發生缺氧和再氧合，氧化和抗氧化系統的平衡被打破，誘發氧化應激過程增強，進一步產生OSAHS 器官功能損傷［1-3］。繼發于慢性間歇低氧狀態的氧化應激反應可導致認知功能障礙［4］。近年多項動物和臨床研究表明骨鈣素參與大腦神經遞質和合成并影響認知功能［5-7］。國內外多項研究表明，OSAHS 患者存在認知功能障礙［8-10］，但是，OSAHS 患者骨鈣素水平是否存在異常，以及氧化應激是否與骨鈣素水平異常相關，目前尚不清楚。在本研究中，我們通過測定OSAHS患者骨鈣素，抗氧化能力以及認知功能情況，并觀察無創通氣治療的影響，以進一步探討OSAHS 患者認知功能異常與骨鈣素水平的相關性。

1 資料與方法

1.1 研究對象自2020年9月至2021年9月，在首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院睡眠監測中心因夜間打鼾、日間嗜睡、記憶力下降等就診的人群，進行多導睡眠（polysomnography，PSG）監測確診為OSAHS。入選男性患者98 例，對照組為我院健康體檢者經PSG 監測除外OSAHS 的男性42 例。兩組間體質指數（body mass index，BMI）分別為（28.21 ± 5.3）、（29.20 ± 3.0）kg/m2，兩組間比較差異無統計學意義（t= -1.126，P= 0.261）。

1.2 入組標準經PSG 檢測，符合OSAHS 的診斷標準：阻塞性呼吸暫停指口鼻氣流消失或明顯減弱（較基線幅度下降≥90%），持續時間≥10 s，同時胸腹呼吸運動存在；低通氣指睡眠過程中口鼻氣流較基線水平下降≥30%伴有SpO2下降＞4%，持續時間≥10 s，或者口鼻氣流較基線水平減低≥50%并伴有SpO2下降＞3%，持續時間≥10 s。根據呼吸暫停低通氣指數（apnea hypopnea index，AHI）和夜間脈搏最低血氧飽和度（Lowest pulse oxygen saturation，LSpO2）將病情分為輕度（AHI 5 ～15 次/h，LSpO285% ～90%），中度（AHI 15 ～30 次/h，LSpO280% ～84%），重度（AHI ＞30 次/h，LSpO2＜80%［11］。

1.3 排除標準（1）既往有骨骼系統疾病，如脆性骨折，尤其是髖部、尺橈骨遠端及椎體骨折史。（2）目前和（或）近半年曾經吸入、口服或靜脈應用過糖皮質激素。（3）入組前1年內患有其他影響骨骼代謝的系統性疾病，如腎功能不全及甲狀腺、甲狀旁腺疾病。（4）入組前1年內曾服用過影響骨骼代謝的藥物。（5）有腦血管病史或頭顱影像有腦血管表現，既往有顱腦腫瘤、頭顱外傷等疾病史；既往有抑郁癥或其他精神疾病導致的認知障礙者；有酗酒及濫用精神類藥物史。本研究方案得到首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院倫理委員會批準（倫理學審批編號：sjtkyll-lx-2017（21），入組患者均簽署知情同意書。

1.4 方法

1.4.1 PSG 監測患者于睡眠監測中心進行整晚PSG 監測（美國Embla N7000 多導睡眠監測系統）。觀察參數包括：（1）AHI：平均每小時呼吸暫停與低通氣的次數之和；（2）氧減指數（oxygen desaturation index，ODI）；（3）夜間LSpO2、夜間脈搏平均血氧飽和度（Mean pulse oxygen saturation，MSpO2）。

1.4.2 問卷評估患者填寫Epworth 嗜睡量表（Epworth sleepiness scale，ESS）問卷，應用簡易智能狀態檢查量表（mini mantal state examination，MMSE）評估認知功能，總分30 分，＜27 分為認知功能障礙，≥27 分為認知功能正常。

1.4.3 標本采集及檢測患者在次日晨起PSG 監測結束后留取空腹靜脈血，分離血清標本后至于-80 ℃冰箱保存。測定骨鈣素度和總抗氧化能力（total antioxidant capacity，TAOC）濃度，嚴格按照說明書要求進行。無創呼吸機治療半年后復查血清骨鈣素、TAOC 水平。

1.4.4 無創呼吸機治療遵循自愿原則，選擇28例重度OSAHS 患者進行無創呼吸機治療，模式為持續氣道正壓通氣（continuous positive airway pressure，CPAP），呼吸機選用美國德百世（Devilbiss）DV54，平均每天治療（5.9 ± 2.1）h，治療半年后進行PSG 監測。

1.5 統計學方法應用SPSS 26.0 軟件進行統計學分析。計量資料進行正態性檢驗，符合正態分布的計量資料用均數± 標準差表示，兩組數據之間比較采用兩獨立樣本t檢驗，非正態分布變量以M（P25，P75）表示，采用Mann-WhitneyU檢驗。相關性分析采用Pearson 相關系數檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 OSAHS 患者組和對照組間一般臨床資料、睡眠監測指標、血液學指標比較入選OSAHS 患者組98 例，其中輕中度組44 例，重度組54 例，正常對照組42 例，均為男性。兩組間一般臨床資料、各指標比較見表1。

表1 OASHS 患者組和對照組，OSAHS 輕中度組和重度組間各指標比較Tab.1 Comparison of general indexs between the OSAHS patients and control group，mild-moderate and severe groups in OSAHS patientsM（P25，P75）/（±s）

表1 OASHS 患者組和對照組，OSAHS 輕中度組和重度組間各指標比較Tab.1 Comparison of general indexs between the OSAHS patients and control group，mild-moderate and severe groups in OSAHS patientsM（P25，P75）/（±s）

t/Z 值P 值t/Z 值P 值年齡（歲）AHI（次/h）ODI（次/h）骨鈣素（ng/mL）TAOC（U/mL）MMSE 總分定向力記憶力注意力和計算力回憶能力語言能力OSAHS 患者組（n=98）42.1± 8.7 44.45（27.55，63.10）41.45（29.00，64.88）19.04± 8.00 6.40（5.41，7.60）24.76± 2.06 8.24± 1.12 2.40± 0.60 4.05± 0.97 2.65± 0.58 7.86± 1.11對照組（n=42）41.0± 7.6 2.80（1.88，3.80）3.35（2.70，4.03）23.21± 9.40 8.08（7.08，9.29）28.90± 1.67 9.36± 0.82 2.88± 0.32 4.57± 0.72 2.83± 0.45 8.28± 0.96 0.762-9.539-9.213-2.679-4.620-2.967-5.789-4.644 2.616 1.607 1.917 0.199＜0.001＜0.001 0.008＜0.001 0.004＜0.001＜0.001 0.010 0.111 0.058 OSAHS 輕中度組（n=44）42.6± 8.9 20.95（14.98，27.08）25.10（16.55，30.75）23.21± 9.40 6.40（5.45，7.58）25.44± 1.89 8.33± 1.45 2.42± 0.60 4.22± 0.79 2.67± 0.55 7.90± 1.12 OASHS 重度組（n=54）41.8± 8.5 54.55（42.45，70.63）57.75（40.95，69.48）19.04± 8.00 6.09（4.86，6.83）24.05± 2.05 8.16± 1.09 2.32± 0.62 4.15± 0.88 2.57± 0.51 7.28± 1.22 0.460-4.878-6.035-2.679-2.218-1.967-1.789-1.644 1.616 1.577 1.837 0.221＜0.001＜0.001 0.008 0.027 0.157 0.134 0.067 0.078 0.211 0.128

2.2 OSAHS 患者輕中度組和重度組指標比較OSAHS 患者輕中度組和重度組間，AHI、ODI、骨鈣素、TAOC 水平比較差異有統計學意義（P＜0.05），MMES 總分及定向力、記憶力、注意力和計算力比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

2.3 OSAHS 患者認知障礙組和認知正常組指標比較認知功能障礙組AHI 較認知功能正常組升高，兩組比較差異有統計學意義（P＜0.05），骨鈣素、TAOC 水平兩組比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

表2 OSAHS 患者認知障礙組和認知正常組指標比較Tab.2 Comparison of serum indexes between the two groups M（P25，P75）

2.4 相關性分析OSAHS患者血清骨鈣素與TAOC呈正相關（r= 0.248，P＜0.05）。骨鈣素與認知功能及分項得分相關性分析：骨鈣素水平與MMSE評分、記憶力、注意力和計算力均呈正相關（r=0.362、0.193、0.325、0.470、0.212、0.057，P=0.017、0.187、0.029、0.001、0.165、0.633）。

2.5 OSAHS 患者無創通氣治療前后指標比較OSAHS 患者遵循自愿原則，28 例重度患者選擇進行CPAP 治療，平均每天治療（5.9 ± 2.1）h，治療半年后復查PSG。AHI 較治療前下降，MMES 總分及定向力、記憶力、注意力和計算力以及TAOC 水平較治療前升高，治療前后比較差異有統計學意義（P＜0.05）。血清骨鈣素治療前后比較差異無統計學意義（P＞0.05）。見表3。

表3 OSHAS 患者組治療前后各指標比較Tab.3 Comparison of indexes before and after treatment in OSHAS groupM（P25，P75）/（±s）

表3 OSHAS 患者組治療前后各指標比較Tab.3 Comparison of indexes before and after treatment in OSHAS groupM（P25，P75）/（±s）

AHI（次/h）骨鈣素（ng/mL）TAOC（U/mL）MMSE 總分定向力記憶力注意力和計算力回憶能力語言能力治療前70.15（63.10，81.10）19.98± 8.60 6.13（5.10，7.02）23.71± 2.42 8.79± 0.74 2.50± 0.51 4.00± 0.98 2.54± 0.69 7.85± 0.97治療后26.3（17.53，35.90）20.77± 7.76 7.34（6.80，8.90）24.64± 2.13 9.11± 0.66 2.86± 0.36 4.50± 0.64 2.64± 0.56 8.04± 0.96 t/Z 值-3.985-0.932-4.167-5.730-2.780-3.387-4.145-1.800-1.987 P 值＜0.001 0.360＜0.001＜0.001 0.010 0.001＜0.001 0.083 0.057

3 討論

在過去的10年里，研究表明OSAHS 與各種心血管疾病、代謝紊亂以及癌癥病死率的增加有關。同時，研究表明［12］OSAHS 與認知障礙有關，70%～80%的阿爾茨海默病（Alzheimer disease，AD）患者診斷OSAHS，而年齡匹配的非阿爾茨海默病對照組OSAHS 的發生率為5.4%。老年女性中的OSAHS 患者（AHI ＞15 次/h）未來發展為癡呆癥或輕度認知障礙的風險增加［13］。謝子珍等［14］研究發現，OSAHS 患者蒙特利爾認知功能評估量表（MoCA）評分明顯降低，視空間與執行、命名能力、注意力、語言能力、抽象能力、記憶能力及定向力均受損明顯。在本研究中，OSAHS 患者與正常對照組相比，MMSE 評分減低，表明其存在認知功能障礙，其中定向力、記憶力、注意力和計算力受損改變最為明顯，與上述研究結果一致。KOO 等［15］研究表明，OSAHS 患者存在認知障礙，其主要原因可能是反復發生睡眠呼吸暫停及低通氣，睡眠微覺醒引起的睡眠碎片化，以及慢性間歇性低氧血癥引起腦白質結構與功能異常，進而發生與認知功能相關的大腦損傷。另外一些研究提出，OSAHS 引起認知功能障礙常見的潛在機制包括慢性間歇性低氧［16］和睡眠片段化，間歇性低氧導致海馬區神經元和覺醒活躍神經元丟失造成認知功能障礙。此外，低氧可能會影響血腦屏障的結構和功能［17］，導致微血管通透性改變和微區域氧化過程，所有這些都可能長期改變突觸的可塑性，并導致認知障礙［18］。在我們研究中，輕中度組和重度組患者的年齡匹配，雖然組間MMSE 評分以及定向力、記憶力、注意力和計算力比較無明顯差異，但均低于對照組，反映OASAHS 患者在疾病早期程度較輕時即可出現認知功能障礙，同時，我們發現，OSAHS 患者中存在認知功能障礙者，其睡眠AHI 較認知功能正常組升高，與陸微微等［19］的研究結果一致。經CPAP 治療后，隨著AHI 的下降，MMSE 評分也較治療前升高，考慮與夜間間歇缺氧及睡眠結構改善有關。

骨鈣素是由成骨細胞特異分泌，常被用作成骨細胞骨形成的血清標記物，與骨的形成和生長有關。近年來，QUEY 等［20］在動物研究模型中發現，循環中的骨鈣素穿過血腦屏障，作用于腦干、中腦和海馬體，促進參與合成單胺類神經遞質的基因的表達，抑制合成γ-氨基丁酸所需的基因，參與認知功能障礙的發生。一項研究［21］發現血清骨鈣素水平降低與大腦微結構改變和認知能力下降之間存在聯系，由此可推斷骨鈣素通過潛在的神經調節機制影響大腦微結構，繼而改變認知能力。我們研究發現，OSAHS 患者血清骨鈣素水平較正常人群下降，骨鈣素水平在輕中度和重度組之間，以及認知障礙組和認知正常組之間雖然無明顯差異，但均低于對照組，提示OSAHS 患者在臨床尚未出現認知功能異常時，其血清骨鈣素水平已發生改變，同時，我們研究中骨鈣素水平與MMSE 評分、記憶力、注意力和計算力均呈正相關，提示隨著骨鈣素水平下降，患者出現認知功能異常，其中對記憶力、注意力等的損害會影響患者生活質量，如不給予及時干預治療，則會進展至認知功能障礙。

阻塞性睡眠呼吸暫停以慢性間歇缺氧（chronic intermittent hypoxia，CIH）為特征，與活性氧（reactive oxygen species，ROS）/活性氮（reactive nitrogen species，RNS）和氧化應激升高有關，而氧化應激則影響OSAHS 相關的心腦血管疾病。與單一的抗氧化指標比較，TAOC 是衡量血清凈還原Cu2+離子能力的指標，是血清抗氧化分子和氧化劑分子相互中和的結果，因此代表了系統性氧化還原狀態的衡量［22］。MORANDI 等［23］第一次通過測量總氧化狀態而不是氧化應激標志物來評估肥胖兒童氧化還原狀態和血壓之間的關系。氧化應激造成NADPH 氧化酶（NADPH oxidase，NOX）過度激活，國內一項研究表明［24］，OSAHS 患者NOX 活性較健康組增強，合并認知功能障礙組NOX 活性較無認知功能障礙組增強，且MoCA 評分與NOX 活性呈負相關。氧化應激在早期AD 和輕度認知損傷（minimal cognitive impairment，MCI）的發病機制中起重要作用。由于大腦中對氧化應激敏感的多不飽和脂肪酸含量很高，故而主要在大腦中發生脂質過氧化［25-27］。在FEVZIYE 等［28］的研究中，AD 患者的血漿8-isPGF2α 水平高于正常對照組，并且MMSE 評分和血漿8-isPGF2α 水平之間呈負相關，這些結果均表明，氧化應激的增加可能與認知能力下降有關。何燕玉［29］發現，中青年OSAHS 患者即出現認知功能障礙，認知功能評分與血清氧化應激水平相關，長期CPAP 治療能夠降低氧化應激水平，但對認知功能改善仍需進一步觀察。在我們的研究中，OSAHS 患者TAOC 水平下降，雖然認知正常組和認知障礙組間TAOC 水平比較差異無統計學意義，但均低于正常對照組，該結果反映患者氧化應激增強，抗氧化能力下降，在認知功能正常患者中，早期可能存在氧化應激反應增強。陸微微等［19］的研究發現，OSAHS 組TAOC 水平低于正常對照組，認知障礙組水平雖認知正常組降低，但差異無統計學意義，上述研究結果與我們的一致。但是，我們發現TAOC 水平在輕中度組和重度組間存在顯著性差異，提示隨著病情加重，抗氧化能力進一步下降，氧化/抗氧化系統失衡，體內ROS 生成增加，并且骨鈣素水平與TAOC呈正相關。ROS 介導成骨細胞凋亡，使成骨細胞生成減少，繼而引起骨鈣素分泌及釋放減少；其次，骨保護素（osteoprotegerin，OPG）/核因子κ-B 受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）系統受ROS 影響，ROS 誘導破骨細胞RANKL 的表達，使RANKL 水平升高，RANKL 是破骨細胞分化促進因子；最后，破骨細胞中的NOX參與了ROS 的產生，ROS 進一步促進破骨細胞前體細胞的分化，換言之，氧化應激刺激破骨細胞的生成和分化，進而使ROS 產生增多［30］，使骨形成過程減弱，進而引起骨鈣素水平下降，參與認知功能損傷的發生。

CPAP 是臨床治療OSAHS 最常用的方法，已被證明至少部分逆轉了部分認知障礙和相關的神經解剖學變化。CANESSA 等［31］最近的一項研究結果表明，CPAP 在治療阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征患者的認知障礙方面具有良好的效果。我們的研究中，OSAHS 患者經無創呼吸機治療后氧化應激反應減輕，MMSE 評分改善，但對骨鈣素無明顯改變，后續需要延長治療時間進一步觀察。

本研究探討了OSAHS 患者認知障礙、骨鈣素及氧化應激的相關性，并首次觀察無創呼吸機治療的影響。研究還存在以下不足之處：首先，研究對象均為男性，并不能除外性別差異對認知功能的影響，因此將來需要開展較大樣本的研究，包括男性和女性患者，以進一步明確OSAHS 相關認知功能障礙的發病機制。其次，王耀煒等［32］研究發現OSAHS 患者隨著認知功能障礙的加重，腦部核磁彌散張量成像（DTI）測定額葉白質的FA 值明顯減小，我們后期研究可通過腦部核磁共振的檢查方法，對重度0SAHS 患者大腦功能損害和骨鈣素水平的相關性研究提供客觀無創評價。

【Author contributions】MA Xiaorong：designed the study and wrote the article. ZHANG Jingyi and ZONG Yunzhi：performed the experiments. WANG Yong：revised the article and reviewed the article. All authors read and aplproved the final manuscript as sub-mitted.