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. 2023 May 2;102(Suppl 1):S101–S114. doi: 10.1055/a-1963-9957

Obstructive Sleep Apnea – Influence on the Cardiovascular System and Cognition

Gerlind Schneider 1
PMCID: PMC10184569  PMID: 37130534

1. Introduction

Obstructive sleep apnea (OSA) is by far the most common form of sleep-related breathing disorder. It is characterized by inspiratory flow limitations (hypopneas, apneas), snoring, and paradoxical respiratory movements of thorax and abdomen. Obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) is the term used to describe OSA with the typical symptoms of daytime sleepiness and snoring. Often, both terms are used redundantly. The severity of OSA is classified according to the number of hypopneas and apneas occurring per hour (apnea-hypopnea index=AHI) into three severity levels: low-grade (syn. mild): AHI of 5–15/h, moderate: AHI of 15–30/h, and severe: AHI of>30/h.

The following discussion refers to obstructive sleep apnea and its effects on the cardiovascular disease risk and cognitive performance in adults. Other rarer types of sleep-related breathing disorders (central sleep apnea, mixed forms) must be considered on a case-by-case basis depending on the cause and metabolic, neurologic, as well as cardiovascular comorbidities.

2. Obstructive sleep apnea and cardiovascular diseases

2.1. Pathophysiology

Obstructive sleep apnea is an independent risk factor for the development of various cardiovascular diseases. OSA leads to structural myocardial alterations and changes of the vascular microenvironment. The pathogenesis is multifactorial ( Fig. 1 ). The imbalance between airway opening (requiring muscle activity) and occlusion forces (due to anatomic constriction, airway resistance) results in pharyngeal obstruction, which leads to hypoxemia, hypercapnia, negative intrathoracic pressure, and an activation of the sympathetic nervous system with effects on hemodynamics and autonomic regulation. One of the most important factors for the development and prognosis of cardiovascular diseases in OSA is intermittent hypoxia. It is characterized by repeated short cycles of desaturation followed by rapid reoxygenation. Intermittent hypoxia triggers an increased oxidative stress as important factor for the development of vascular-endothelial dysfunctions (inflammation, decreased vascular tone) and arteriosclerosis 1 2 3 4 5 .

Fig. 1.

Fig. 1

Pathophysiological correlation between obstructive sleep apnea (OSA) and cardiovascular diseases.

These complex activations of neural, humoral, metabolic, and inflammatory mechanisms triggered by OSA lead to an increased risk of cardiovascular diseases such as arterial hypertension, cardiac arrhythmias, coronary heart disease and myocardial infarction, heart failure, and stroke.

Most trials on OSA and cardiovascular diseases are based on clinical observations and reveal a close correlation. The evidence and the proven therapy effects vary and are described for each condition.

There is a small number of studies on in vitro and animal models 6 . In vitro models mainly investigate the impact of intermittent hypoxia on oxidative stress and resulting cellular changes 7 8 . Animal models are based on triggering intermittent obstructions (via tracheostoma, intratracheal balloons, nasal masks) or exposure to oxygen-reduced gas mixtures. This allows basic research on the OSA effects of hypoxia, hypercapnia, and sympathetic activation 9 10 11 12 13 14 .

2.2. Arterial hypertension

Experimental and clinical data show that OSA acutely increases nocturnal blood pressure and can lead to a lack of nocturnal blood pressure drop. Physiologically, a decrease in blood pressure of at least 10% occurs during healthy sleep. This blood pressure reduction (syn. dipping) is due to a resetting of the control point of the baroreceptor reflex. OSA-related sympathetic activation with increased catecholamine release and stimulation of baroreceptors by intrathoracic pressure change may result in the development of chronic hypertension.

OSA is an independent risk factor for the development of arterial hypertension.

Approximately 50% of all patients with OSA suffer from arterial hypertension. About 30% of all patients with arterial hypertension have OSA. The risk of developing hypertension increases with the severity of OSA. In younger and middle-aged patients with moderate to severe OSA and daytime sleepiness, the relative risk of developing arterial hypertension increases to almost threefold. In refractory arterial hypertension and especially in nocturnal hypertension with failure to lower blood pressure (syn. non-dipping), OSA is present in up to 70% of the patients. Nocturnal hypertension and non-dipping are associated with high cardiovascular risk.

According to current recommendations 15 16 , polygraphic workup is recommended in cases of clinical suspicion of OSA, pathologic 24-h blood pressure profile, or refractory arterial hypertension.

The antihypertensive effect of OSA therapy depends on several factors. For positive airway pressure (PAP) therapy, the most important parameter is adequate duration of use (>4 h per night). Usually, a combination of drug therapy and PAP therapy must be applied. Synergistic effects between PAP and drug therapy are observed with regard to blood pressure reduction, so that blood pressure medication should be adjusted regularly if patients adhere well to PAP therapy. PAP therapy lowers systolic and diastolic blood pressure more at night than during the day. The highest treatment effects are achieved in patients with refractory blood pressure, non-dipping, age <60 years, and severe OSA with severe hypoxemia. The highest reduction (-10 mm Hg) was achieved in patients with severe OSA, arterial hypertension, and daytime sleepiness 17 18 . Therapy with mandibular advancement splints also demonstrated a moderate reduction in mean arterial pressure 18 .

2.3. Coronary artery disease and myocardial infarction

Pathophysiologically, OSA-related release of vasoactive substances, increased oxidative stress, and vascular inflammation result in arteriosclerotic damage to the coronary arteries with subsequent acute myocardial ischemia 15 . The incidence for coronary artery disease is two to three times higher in OSA patients 17 19 20 . In epidemiological studies and systematic reviews, moderate and severe untreated OSA showed a significantly higher incidence of fatal and nonfatal cardiovascular events 20 21 22 23 24 25 . Myocardial infarction occurs more frequently during nighttime in OSA patients with coronary heart disease 26 .

The results of two larger randomized trials (SAVE, ISAAC) as well as meta-analyses of all randomized trials on incidence of cardiovascular events in OSA led to a controversial discussion, since these studies could no longer clearly reveal the correlation between OSA and cardiovascular diseases 27 28 29 30 31 . In the current ISAAC trial (multicenter, randomized), patients with acute coronary syndrome were randomized 1:1 to a group with PAP therapy and to a group without PAP therapy, and followed-up for at least one year. A group with acute coronary syndrome but without OSA served as control group. There were no significant differences between the incidences of cardiovascular events in all three groups 30 . Interpretation of the results was critical because of the exclusion of symptomatic patients and the overall low utilization times of PAP therapy. Moreover, the main problem of all studies was the heterogeneity of the included patients with coronary artery disease 25 32 33 34 . A post-hoc analysis of the ISAAC trial in 1701 patients yielded in the division into two phenotypes: patients without prior heart disease/previous acute coronary syndrome (81%) versus patients with prior heart disease/previous acute coronary syndrome (19%). For the phenotype without prior cardiovascular disease, the OSA group showed a significantly increased risk of cardiovascular events. In contrast, for the other phenotype, there was even a protective effect of OSA for cardiovascular events. These results support other findings and the hypothesis that the presence of obstructive sleep apnea may have a protective effect in persisting coronary stenosis by forming coronary collaterals through ischemic and hypoxemic conditioning 35 36 37 . Supporting this hypothesis, the protective effects in phenotype with previous cardiovascular disease were independent of age, sex, BMI, and location of the lesion, and notably occurred only in OSA and not in central sleep apnea.

In summary, there is an increased risk of cardiovascular events (myocardial infarction, acute coronary syndrome) in male patients with untreated moderate to high-grade OSA. According to current studies, the treatment effect of OSA is not as clearly demonstrable as for arterial hypertension.

2.4. Cardiac arrhythmias

OSA-related cardiac arrhythmias can occur as bradycardic and as tachycardic arrhythmias. The prognosis is critically dependent on the presence of other cardiac diseases and the type of arrhythmia 4 . Causes include intermittent hypoxemia/hypercapnia, increased sympathetic tone, and intrathoracic pressure fluctuations. Bradycardias can occur as higher-grade AV blocks to transient asystole and are a predictive marker for higher-grade OSA 4 38 . In most cases, the cause is repetitive stimulation of the autonomic nervous system. Treatment of OSA often leads to a reduction in nocturnal bradycardic arrhythmias 4 39 .

Up to 70% of all patients with atrial fibrillation have relevant sleep-disordered breathing. The prevalence of AF is increased five to six times in OSA and increases with age 4 . PAP therapy can lead to a significant reduction (up to 60%) in the recurrence or progression of AF. The effectiveness of cardioversion or drug therapy is significantly lower in patients with untreated OSA 4 . Therefore, guidelines recommend sleep apnea screening and therapy for OSA in atrial fibrillation. To date, only observational studies with proven mechanisms and homogeneous data are available 40 41 42 , and the results of randomized trials (SLEEP-AF, study of the PAP effect on atrial fibrillation burden) are currently pending. Drug therapy approaches are also currently under discussion for asymptomatic OSA and AF. In basic studies, changes in enzyme activity (calcium-calmodulin-dependent protein kinase II) as well as a disturbance in the synthesis of structural proteins (connexin 43) were found in the myocardial tissue of OSA patients. Drugs for both signaling pathways are in the state of pre-clinical development 2 .

2.5. Heart failure

About 50% of patients with stable heart failure suffer from moderate to severe OSA. The incidence is significantly higher in patients with acute decompensated heart failure 43 . As the severity of the heart failure increases, and especially in the presence of an impaired ejection fraction, the proportion of central apneas associated to impaired respiratory regulation (Cheyne-Stokes respiration) increases, so that the most common cause of central sleep apnea is more severe heart failure. In contrast, OSA is mostly observed in patients with heart failure with preserved ejection fraction 44 .

In male patients, OSA is an independent risk factor for the development of heart failure 23 . Pathophysiologically, there is persistent and progressive subclinical myocardial damage due to OSA-related increase in left ventricular afterload, sympathetic activation, and increased oxygen consumption with concomitant hypoxemia 4 45 .

The effects of PAP therapy are more easily detectable in heart failure patients than in healthy subjects 46 . There is no randomized controlled trial showing a clear survival (cardiovascular mortality) benefit with PAP therapy in heart failure. Single monocentric studies have shown a reduction in left ventricular afterload and an increase in left ventricular ejection fraction 47 . PAP therapy in heart failure patients is recommended in symptomatic OSA. In this case, there is an improvement in quality of life. In heart failure patients without daytime sleepiness, the indication for PAP therapy must be individualized 43 48 .

2.6. Stroke

Based on several mechanisms, OSA can be a trigger for an apoplectic insult. Oxidative stress leads to cerebral arteriosclerosis, which is the main cause of ischemic strokes. Acutely, increases in blood pressure or thromboembolic events as result of a cardiac arrhythmia can lead to a hemorrhagic insult. After stroke, secondary sleep-related breathing disorders occur in up to 70% of the patients, which may lead to an increase in stroke damage and acute stroke mortality 49 . OSA is associated with stroke incidence independently of other risk factors 50 51 . In cases of severe OSA, the incidence for stroke is increased 2–3-fold, independently of sex and age 50 52 .

The effect of PAP therapy on stroke incidence could not be revealed in a meta-analysis of 7 randomized trials 27 . Smaller randomized trials show that PAP therapy after stroke improves neurological recovery as well as sleepiness and depressive symptoms 50 . Therefore, PAP therapy is recommended as a therapeutic component in the context of multimodal management after stroke.

2.7. Determination of the individual cardiovascular risk

2.7.1. Arousal burden

The arousal burden is defined by the cumulative length of all waking reactions related to the sleep duration. The measurement is automated by analysis algorithms. The parameter describes sleep fragmentation significantly better than the apnea-hypopnea index (AHI) does, and is a potential predictor of long-term cardiovascular risk. In a systematic analysis of data from 8001 participants in three cohort studies, a high arousal burden was associated with increased cardiovascular mortality, especially in women 53 .

2.7.2. Hypoxemia load

The hypoxemia load is calculated from the area under the desaturation curve during a respiratory event relative to the baseline saturation. This captures the hypoxemias that are specific to sleep apnea. Data analysis of two cohort studies (7534 participants) showed a significantly higher incidence of heart failure in men with a high hypoxemia load 54 .

2.7.3. Biomarkers

In accordance with the pathophysiological basis, the search for biomarkers of cardiovascular risk was performed by analyzing markers of oxidative stress and inflammation, adhesion molecules, and endothelial proteins 55 . A systematic review identified over 20 different biomarkers. Mostly studies with small numbers of participants and retrospective design are available. The cardiovascular conditions included are not redundant and range from studies of hypertension alone to inclusion of all cardiovascular events. Elevated levels of some biomarkers were associated with cardiovascular events in OSA: YKL-40 (glycoprotein)/low-density lipoprotein with coronary artery disease, high-sensitivity CRP/interleukin-1Ra/interleukin-8/TNF-α with acute cardiovascular events, intercellular adhesion molecule (ICAM 1) with acute coronary syndrome and cerebrovascular ischemia, and endoglin/fms-like tyrosine kinase 1 with arterial hypertension. Biomarkers for oxidative stress and catecholamine were not significantly increased in patients with OSA and cardiovascular disease in the few studies available on this topic 56 .

2.7.4. Phenotyping

In recent years, attempts to identify OSA phenotypes have been made to incorporate new knowledge in OSA pathogenesis and its importance for a targeted, individualized treatment strategy 57 . Four pathophysiological phenomena are considered, which in individual cases have a different weighting on the development, the severity, and thus the treatment indication of OSA. Thus, in addition to the narrow/collapsed airway, ineffective upper airway dilator function during sleep, unstable respiratory control (high loop gain) and a low threshold for arousal responses are considered 58 . Depending on the expression of the four components and the resulting severity of OSA, first recommendations for a targeted therapy were developed, which – in addition to PAP therapy that is certainly the most frequently indicated one – include other therapy options such as weight reduction, positional therapy, mandibular advancement splint, surgical measures, and drug therapy also as first-line therapy or combination therapy.

A review on the cardiovascular risk summarized all studies with cluster analyses 59 . From the available data, four OSA subtypes (A-D) were clustered based on age, body mass index (BMI), sex, symptoms, and comorbidities as well as two OSA subtypes (E, F) based on polysomnography data and PAP adherence as major subtypes. Subtype A corresponds to the classic OSA patient (male, middle-aged, increased BMI, daytime sleepiness, few comorbidities). In this group, the parameter of excessive daytime sleepiness was most strongly associated with increased cardiovascular risk. Subtype B includes elderly, overweight patients, predominantly male, with mild to moderate symptoms, increased comorbidities, and severe OSA with a high hypoxemia burden. In this group, the prevalence of hypertension, diabetes, and cardiovascular disease is increased, but the risk of new onset myocardial infarction and stroke is not clearly higher. The above-mentioned preventive effect of OSA for cardiovascular events is discussed as the cause. Subtype C comprises predominantly middle-aged women with moderate obesity and insomnia symptoms (difficulty with initiating and maintaining sleep, non-restorative sleep) as well as moderate to severe OSA. The prevalence for cardiovascular diseases in this subtype is between subtype A and B. The risk for stroke is lower than in the other OSA subtypes. Subtype D includes younger male patients with upper airway resistance syndrome (snoring, sudden awakening with dyspnea) without significant daytime sleepiness and comorbidities. These patients have poor PAP adherence, and cardiovascular risk is unknown. The two subtypes of E and F differ with regard to hypoxemia. Subtype E groups patients with particularly severe OSA (AHI of 66–84/h) and marked hypoxemia parameters. This subtype has an increased risk of nonfatal or fatal cardiovascular event. Subtype F comprises patients with severe OSA (AHI of 34–68/h) and few hypoxemic events with lower PAP adherence and lower cardiovascular risk.

2.8. Summary

In summary, obstructive sleep apnea is a clear risk factor for cardiovascular disease. OSA is highly prevalent in cardiovascular disease patients with difficult-to-control arterial hypertension, coronary artery disease, arrhythmias, or heart failure and is associated with a poor prognosis. Therapy for OSA may usefully complement the treatment of cardiovascular disease because of its effects on arterial blood pressure and quality of life in selected patients. Therefore, integrative cardiology and sleep medical care for these patients is very important. The German Society of Cardiology has highlighted the significance of the comorbidity of sleep-related breathing disorders in cardiovascular disease in its position paper on sleep medicine in cardiology and with the initiation of a curriculum in sleep medicine to obtain the additional qualification of cardiovascular sleep medicine.

The objective of current and future scientific development is the creation of individualized therapy concepts. The prerequisites for estimating the individual cardiovascular risk are constantly being approved through the use of artificial intelligence in the evaluation of large biological and measurement data volumes and their correlation. Thus, studies on effects of different therapies on cardiovascular risk in different patient groups with respect to age, sex, and comorbidities can be performed with greater evidence.

3 Obstructive sleep apnea syndrome and cognition

The term “cognition” (from the Latin word cognitio) is a collective term for processes and structures that relate to the reception, processing, and storage of information. The most important cognitive functions are attention, memory, and the executive functions ( Table 1 ) 60 61 62 63 .

Table 1.

Table 1

Overview of cognitive functions.

The term of cognitive disorders summarizes impairments of information processing in the brain. Cognitive impairment affects daily activities, occupational performance, and quality of life.

The association between OSA and cognitive impairments has been demonstrated in many studies with clear evidence 64 65 66 . The cognitive impairments are mainly manifest in areas of attention, executive functions, and memory compared with control groups. Cohort studies and meta-analyses also revealed an increased risk in OSA patients for the development of mild cognitive impairment, dementia, or Alzheimer’s disease 64 67 68 69 . 40% of dementias are due to modifiable risk factors, one of which is untreated OSA 70 71 72 .

3.1. Pathophysiology

Decisive factors for cognitive and behavioral changes in obstructive sleep apnea are the apnea-and hypopnea-induced intermittent hypoxemias and sleep fragmentation ( Fig. 2 ). Mainly due to the intermittent hypoxemias, reversible and irreversible inflammatory changes of brain vessels, brain structures, and neurotransmitter systems occur 73 74 75 . Studies of brain metabolism and structures showed alterations in the integrity and structure of the white matter 76 77 78 79 , hippocampus 80 81 , and a decrease in cortical thickness 82 83 84 in OSA patients. Most of the studies were performed using imaging techniques 85 86 87 88 . They show two partially opposite effects. Gray matter atrophy, higher white matter hyperintensity, lower fractional white matter anisotropy, and higher water diffusivities indicate cellular damage, some of which is irreversible. In contrast, gray matter hypertrophy and limited white matter diffusivity are more likely to reflect reversible consequences such as intracellular edema, reactive gliosis, or compensatory structural changes 89 90 .

Fig. 2.

Fig. 2

Pathophysiological correlations between obstructive sleep apnea (OSA) and cognitive dysfunctions.

Evidence of the morphologic disturbances primarily in the prefrontal cortex correlates with the executive function disorders most commonly seen in OSA patients 63 .

Memory is subject to a broader range of influencing factors with activation of different brain regions so that the correlations cannot be clearly verified. Correlations are shown in sleep-related memory performance such as spatial memory and consolidation of memory content 64 . Language and psychomotor skills are unchanged in OSA patients compared to control groups 66 91 . Sleep fragmentation has an additional reinforcing effect on hypoxemia-induced cognitive changes. The exact mechanisms are still unknown. A higher vulnerability to hypoxemic events due to changes in neurotransmitter homeostasis is discussed 60 74 92 .

A correlation to OSA severity has been identified in attention and vigilance, but no correlation was found in executive functions, language, memory, and psychomotor functions 60 65 91 93 94 . Fine motor skills appear to be more sensitive to hypoxemic injury 73 . Executive function deficits correlate poorly with self-assessed or measured daytime sleepiness 94 .

In meta-analyses and systematic reviews, correlations between OSA and single cognitive deficits could be better demonstrated in smaller sleep medicine-managed cohorts and controlled case studies than in large epidemiologic studies 71 95 96 . Large epidemiologic trials often capture only the history of OSA without assessing the severity or utilization efficiency of therapy. Smaller sleep medicine supervised studies show better diagnostic representation of OSA severity and controlled evidence of therapy utilization. Protective or vulnerable factors, which are less frequently assessed in epidemiological studies, also have a significant influence on the development of cognitive impairment.

Various influencing factors are discussed with regard to vulnerability and protection of the development of cognitive disorders. Important risk factors are age, sex, and menopause as well as concomitant diseases such as obesity, hypertension, and depression. Significant protective factors are cognitive reserve and physical activity.

3.2. Risk factors for cognitive deficits in cases of OSA

3.2.1. Age

OSA and advanced age (>65 y) independently impair cognitive function. The combination of untreated OSA and advanced age has an additive effect with respect to cognitive impairment 97 98 . In elderly patients with untreated OSA, conditions such as mild cognitive impairment and dementia are more likely to occur, and symptomatology is exacerbated in manifest cognitive disease 70 99 100 . Crucial factors are the number and extent of intermittent hypoxemia 101 . While low and moderate severity show less correlations, significant deteriorations in executive functions, memory, and attention are found in elderly patients and high severity OSA 68 102 103 . A systematic review of 68 studies showed that attention, executive functions, and memory were impaired in young and middle-aged patients (30–60 y), whereas this was not as evident in older patients (>60 y) 68 . The cause is discussed to be the increasing influence of concomitant diseases such as cardiovascular disease, hypertension, and neurodegenerative diseases, which reduce the differences in cognitive impairment between patients with and without OSA in higher ages.

3.2.2. Sex

The prevalence of dementia is up to 29% higher in women than in men, up to 2/3 of Alzheimer patients are female. Discussed influencing factors are the longer life expectancy and hormonal differences (e. g. pharyngeal fat distribution, body trunk) in females. Differences are evident in symptomatology and in the development of sequelae. Men complain of OSA-typical symptoms such as snoring, breathing interruptions, or daytime sleepiness. In women, symptoms are more unspecific like headache, tiredness, depression, anxiety, and sleep disturbances 101 . Few studies show differences between OSA and cognition as a function of sex, as most studies on OSA are dominated by the male sex. Women with OSA were more likely to develop dementia than men 104 . Differences between men and women in symptomatology and effect on cognitive performance increasingly equalize after menopause and in higher ages 71 99 105 .

3.3. Protective factors for cognitive deficits in cases of OSA

3.3.1. Cognitive reserve

Cognitive reserve defines the ability to optimize or maximize performance through differential recruitment of brain networks and the use of alternative cognitive strategies 106 . Morphologically, there are more synapses, a higher number of redundant neural networks, and more efficient processes with the same number of synapses. Educational level, intelligence level, and occupational activity are markers of cognitive reserve 107 .

Studies revealed that highly intelligent OSA patients (IQ≤90 th percentile) show fewer attentional deficits than normally intelligent OSA patients, regardless of OSA severity and daytime sleepiness 64 108 . The cause is thought to be the cognitive reserve of the highly intelligent patients who thus have a higher tolerance to neurodegenerative brain changes.

3.3.2. Physical activity

Physical activity is one of the clearest preventive factors for the development of Alzheimer’s disease. Training programs lead to improved cognitive functions in inactive elderly patients by influencing neuroplasticity and reducing blood pressure, weight, and inflammatory parameters. In OSA patients, the negative effects add up through a cycle of daytime sleepiness, fatigue, and reduction in physical activity and weight gain 109 .

The risk factors and protective factors need to be better investigated in future studies and taken into account in the interpretation especially of meta-analyses and epidemiological studies.

3.4. Therapy effects on cognitive disorders

Most studies are available on PAP therapy. Some few trials reveal therapy effects with mandibular advancement splints and surgical measures.

3.4.1. PAP therapy

Study results on the effect of PAP therapy are inconsistent due to the inhomogeneity of data, use of different test instruments, and frequent lack of recording of PAP use 110 111 .

A meta-analysis of 13 randomized trials (554 patients) revealed effects on attention 112 . In elderly patients, a meta-analysis (5 randomized trials, 680 patients) showed a slight improvement in cognitive function 113 . In both analyses, there was a significant improvement in daytime sleepiness with PAP therapy. One of the few studies of long-term effects investigated the PAP effect after 10 years (126 patients) in severe OSA and revealed improvements in memory function, attention, and executive functions 113 . Treatment effects are also seen in low-grade and moderate OSA, although they are less pronounced and more often result in lower treatment adherence or treatment discontinuation 114 . Crucial for the therapy effect is the duration of use and adherence 115 116 . Therapy effects have been demonstrated after a minimum usage time of 3 months or more, and no positive effects were shown with a shorter usage time 64 92 117 . Some cognitive functions such as visual-constructive skills, executive functions, and memory respond poorly to PAP therapy compared to attention and vigilance 73 102 118 119 120 .

The morphologically detectable changes are partially reversible by successful PAP therapy 66 121 122 123 . The irreversible morphologic brain changes are associated with residual daytime sleepiness despite adequate therapy 64 78 124 .

PAP therapy has a preventive effect on the occurrence and symptomatology of mild cognitive impairment, dementia, and Alzheimer’s disease 65 120 125 126 127 . Meta-analyses of PAP therapy and depression revealed an overall improvement in depressive symptoms, but considerable heterogeneity was identified in study design and outcome 116 128 129 130 . The greatest improvements were achieved when the initial burden of depression was significant at the time of study onset 129 131 .

3.4.2. Non-PAP therapy

There are few studies on cognition and other OSA therapies.

Therapy with mandibular advancement splints for six months improved attention, but showed no effect on working memory 132 . An improvement in depressive symptoms was achieved during therapy with mandibular advancement splints 129 .

A study with 32 participants showed a positive effect of uvulopalatopharyngoplasty on attention three to six months postoperatively 133 .

3.5. OSA and neurocognitive diseases

3.5.1. Mild cognitive impairment (MCI)

Mild cognitive impairment is defined as a level of thinking performance that is significantly below the one that can be expected according to the age and education of the person affected. In contrast to dementia, however, only minimal everyday impairments occur. MCI is considered as precursor to various forms of dementia. OSA is associated with mild cognitive impairment in up to a quarter of cases 64 101 120 . The manifestation of mild cognitive impairment occurred 10 years (72.6 versus 83.6) earlier in patients with untreated OSA than in patients with treated OSA in a long-term study 134 .

3.5.2. Alzheimer’s diseaes

Alzheimer’s disease is the most common form of dementia, accounting for up to 80%. Studies on Alzheimer’s disease suggest a reciprocal relationship between OSA and Alzheimer’s disease 67 . Both diseases are common in the elderly population and frequently co-occur 97 . A meta-analysis found that OSA was five times more common in Alzheimer patients compared to age-matched controls 135 . The immediate adverse effects of OSA on cognition, particularly executive function and attention, may contribute to worsening the clinical picture and more rapid progression of Alzheimer’s disease. Based on a combination of mechanisms (disordered sleep architecture, intermittent hypoxia and hemodynamic changes, effects of concomitant vascular disease), OSA represents a cumulative predisposing factor for the development of Alzheimer’s disease. Unlike other predisposing factors such as genetic predisposition, age, and cerebral trauma, OSA can be diagnosed and treated. Treatment of OSA has a preventive effect on preclinical Alzheimer’s disease as well as on slowing cognitive decline in clinical Alzheimer’s disease 68 70 125 127 .

3.5.3. Depression

OSA patients have twice the prevalence to acquire depression 136 137 . Sleep fragmentation, in particular, leads to alteration in brain regions where emotional modulation occurs 93 . Depressive and OSA symptoms such as fatigue and loss of concentration overlap. Untreated OSA can lead to a worsening of depression, and depressive symptoms negatively affect treatment adherence and compliance in OSA 138 139 . In general population and in study populations without OSA, prevalence of depression is lower in men than in women 140 . However, if OSA is present, this difference is no longer as clear 93 . In men with OSA, the severity of depressive symptoms correlated significantly with the severity of OSA. Women were at higher risk for clinically significant depressive symptoms only when the AHI was in the moderate range 141 . Treatment of OSA primarily improves overlapping symptoms such as fatigue and lack of motivation 129 .

3.6. Determination of the individual cognitive risk

3.6.1. Humoral biomarkers

Biomarkers of neurodegenerative diseases have been discussed as predictors of morphologic changes due to OSA and investigated in a few studies. These include phosphorylated tau protein (p-tau), β-amyloid, and neurofilament light chain (NFL). First trials show an association between OSA severity and p-tau 86 142 and β-amyloid elevation in CSF 68 86 143 and plasma 144 .

3.6.2. Electrophysiological biomarkers

The event-related potential P300 in the EEG is a known predictor of cognitive processes. Changes in amplitude and latency of P300 are associated with memory and attentional changes. A study of 55 patients with severe OSA with a high hypoxemia load demonstrated a correlation with the amplitude of P300 potentials compared with normal subjects 145 .

3.6.3. Genetic predictors

Detection of the apolipoprotein E4 allele (syn. ApoE-4 allele) on chromosome 19 is a genetic risk factor for Alzheimer’s disease. This genetic variant is found in 20–25% of all Alzheimer’s patients and in up to 50% of Alzheimer’s patients with a late disease onset. Animal studies in mice with ApoE-4 allele indicate increased vulnerability to cognitive deficits from intermittent hypoxemia and sleep interruptions 146 . The genetic variant of the ApoE-4 allele is discussed as a “vulnerability factor” for the development of cognitive deficits and sleep-related breathing disorders in elderly patients 98 .

3.7. Summary

In summary, obstructive sleep apnea is a risk factor for cognitive deficits and associated diseases. OSA is common in patients with mild cognitive impairment, Alzheimer’s disease, and depression and is associated with a worse prognosis. Therapy for OSA can reduce cognitive impairment. In neurocognitive disorders, OSA therapy is an additive treatment option to improve symptomatology and quality of life in selected patients.

To improve the evidence regarding the cognitive effects of OSA and development of individualized therapy recommendations, long-term studies are particularly needed taking into account age, sex, educational level, physical activity, duration of untreated OSA combined with standardized examination methods of cognitive functions and OSA as well as accurate recording of adherence to OSA therapy measures.

Footnotes

Interessenkonflikt Die Autorinnen/Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Obstruktive Schlafapnoe – Einfluss auf kardiovaskuläres System und Kognition

Zusammenfassung

Kardiovaskuläre und kognitive Erkrankungen sind ebenso wie die obstruktive Schlafapnoe sehr häufige Krankheiten mit einer erheblichen Beeinträchtigung der Lebensqualität und einer deutlichen sozioökonomischen Bedeutung. Die Auswirkungen einer unbehandelten obstruktiven Schlafapnoe (OSA) auf das kardiovaskuläre und kognitive Erkrankungsrisiko und die Therapieeffekte einer OSA sind für die meisten kardiovaskulären und kognitiven Folgeerkrankungen wissenschaftlich nachgewiesen. Für die klinische Praxis besteht ein deutlicher Bedarf nach mehr Interdisziplinarität. Aus schlafmedizinischer Sicht müssen bei der Therapieindikation das individuelle kardiovaskuläre und kognitive Risiko berücksichtigt und kognitive Erkrankungen bei der Beurteilung der Therapieintoleranz und residuellen Symptomatik beachtet werden. Aus internistischer Sicht sollte bei Patienten mit schlecht einstellbarem Hypertonus, Vorhofflimmern, koronarer Herzkrankheit und Schlaganfall die Abklärung einer OSA in die Diagnostik integriert werden. Bei Patienten mit milder kognitiver Beeinträchtigung, Alzheimer-Krankheit und Depression können sich die typischen Symptome wie Fatigue, Tagesmüdigkeit und Reduktion der kognitiven Leistungen mit OSA-Symptomen überschneiden. Die Diagnostik einer OSA sollte in die Abklärung dieser Krankheitsbilder integriert werden, da eine Therapie der OSA die kognitiven Beeinträchtigungen reduzieren und die Lebensqualität verbessern kann.

Schlüsselwörter: Obstruktive Schlafapnoe, kardiovaskuläres Risiko, Kognition

1. Einleitung

Die obstruktive Schlafapnoe (OSA) ist die mit Abstand häufigste Form schlafbezogener Atemstörungen. Sie ist gekennzeichnet durch inspiratorische Flusslimitationen (Hypopnoen, Apnoen), Schnarchen und paradoxe Atembewegungen von Thorax und Abdomen. Als obstruktives Schlafapnoesyndrom (OSAS) bezeichnet man eine OSA mit den typischen Symptomen Tagesschläfrigkeit und Schnarchen. Häufig werden beide Begriffe redundant verwendet. Der Schweregrad der OSA wird nach der Anzahl der pro Stunde auftretenden Hypopnoen und Apnoen (Apnoe-Hypopnoe-Index=AHI) eingeteilt in 3 Schweregrade: geringgradig (syn. mild): AHI 5–15/h, mittelgradig (syn. moderat): AHI 15–30/h und schwergradig: AHI>30/h.

Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf die obstruktive Schlafapnoe und deren Auswirkungen auf das kardiovaskuläre Erkrankungsrisiko und die kognitive Leistung bei Erwachsenen. Die anderen, selteneren Formen der schlafbezogenen Atemstörungen (zentrale Schlafapnoe, gemischte Formen) müssen im Einzelfall je nach Ursache und metabolischen, neurologischen sowie kardiovaskulären Komorbiditäten betrachtet werden.

2. Obstruktive Schlafapnoe und kardiovaskuläre Erkrankungen

2.1 Pathophysiologie

Die obstruktive Schlafapnoe ist ein unabhängiger Risikofaktor für die Entstehung verschiedener kardiovaskulärer Erkrankungen. OSA führt zu strukturellen myokardialen Veränderungen und Veränderungen des vaskulären Mikromilieus. Die Pathogenese ist multifaktoriell ( Abb. 1 ). Durch die Imbalance zwischen Atemwegsöffnung (benötigt Muskelaktivität) und Verschlusskräften (bedingt durch anatomische Engstellen, Atemwegswiderstand) kommt es zur pharyngealen Obstruktion. Diese führt zur Hypoxämie, Hyperkapnie, negativem intrathorakalem Druck und einer Aktivierung des Sympathikus mit Auswirkungen auf die Hämodynamik und die autonome Regulation. Einer der wichtigsten Faktoren für Entstehung und Prognose kardiovaskulärer Erkrankungen bei OSA ist die intermittierende Hypoxie. Diese ist gekennzeichnet durch wiederholte kurze Zyklen von Entsättigungen gefolgt von einer schnellen Re-Oxygenierung. Die intermittierende Hypoxie triggert eine Zunahme des oxydativen Stresses als einen wichtigen Faktor für die Entstehung von gefäßendothelialen Dysfunktionen (Inflammation, Abnahme des Gefäßtonus) und Arteriosklerose 1 2 3 4 5 .

Abb. 1.

Abb. 1

Pathophysiologische Zusammenhänge zwischen obstruktiver Schlafapnoe (OSA) und kardiovaskulären Erkrankungen.

Diese durch die OSA ausgelösten komplexen Aktivierungen von neuralen, humoralen, metabolischen und entzündlichen Mechanismen führen zu einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen wie arterieller Hypertonie, Herzrhythmusstörungen, koronarer Herzerkrankung und Myokardinfarkt, Herzinsuffizienz und Schlaganfall.

Die meisten Studien zu OSA und kardiovaskulären Erkrankungen basieren auf klinischen Beobachtungen und weisen einen engen Zusammenhang nach. Die Evidenz und die nachgewiesenen Therapieeffekte sind unterschiedlich und werden nachfolgend für die einzelnen Krankheitsbilder dargestellt.

Es gibt eine geringe Anzahl von Studien an in vitro Modellen und Tiermodellen 6 . In vitro Modelle untersuchen hauptsächlich den Einfluss der intermittierenden Hypoxie auf den oxydativen Stress und daraus resultierende zelluläre Veränderungen 7 8 . Tiermodelle basieren auf dem Auslösen von intermittierenden Obstruktionen (über Tracheostoma, intratracheale Ballons, nasale Masken) oder Exposition von sauerstoffreduzierten Gasgemischen. Damit sind Grundlagenuntersuchungen der OSA-Effekte Hypoxie, Hyperkapnie und Sympathikusaktivierung möglich 9 10 11 12 13 14 .

2.2 Arterielle Hypertonie

Experimentelle und klinische Daten zeigen, dass eine OSA den nächtlichen Blutdruck akut erhöht und zu einem fehlenden nächtlichen Blutdruckabfall führen kann. Physiologisch kommt es im gesunden Schlaf zu einer Absenkung des Blutdruckes um mindestens 10%. Diese Blutdruckabsenkung (syn. Dipping) beruht auf einer Rückstellung des Regelpunktes des Barorezeptorreflexes. Durch die OSA-bedingte Sympathikusaktivierung mit erhöhter Katecholaminausschüttung und die Stimulation von Barorezeptoren durch den intrathorakalen Druckwechsel kann es zur Ausbildung einer chronischen Blutdrucksteigerung kommen. Die OSA ist ein unabhängiger Risikofaktor für die Entstehung einer arteriellen Hypertonie. Etwa 50% aller Patienten mit einer OSA weisen eine arterielle Hypertonie auf. Ca. 30% aller Patienten mit einer arteriellen Hypertonie haben eine OSA. Das Risiko der Entwicklung steigt mit dem Schwergrad der OSA. Bei jüngeren und mittelalten Patienten mit mittel- bis schwergradiger OSA und Tagesmüdigkeit steigt das relative Risiko für die Entwicklung einer arteriellen Hypertonie auf das fast Dreifache. Bei therapierefraktärer arterieller Hypertonie und besonders bei nächtlichem Hypertonus mit fehlendem Absenken des Blutdruckes (syn. Non-Dipping) liegt bei bis zu 70% eine OSA vor. Der nächtliche Hypertonus und das Non-Dipping sind mit einem hohen kardiovaskulären Risiko assoziiert.

Nach den aktuellen Empfehlungen 15 16 wird eine polygrafische Abklärung bei klinischem Verdacht auf eine OSA, pathologischem 24-h-Blutdruckprofil oder therapierefraktärer arterieller Hypertonie empfohlen.

Der blutdrucksenkende Effekt der OSA-Therapie ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Bei der Therapie mit positivem Atemwegsdruck (positive airway pressure; PAP) ist der wichtigste Parameter die ausreichende Nutzungsdauer (>4 h/Nacht). In der Regel muss eine Kombination aus medikamentöser Therapie und PAP-Therapie erfolgen. Es zeigen sich hinsichtlich der Blutdrucksenkung synergistische Effekte zwischen PAP-Therapie und medikamentöser Therapie, so dass bei guter Therapieadhärenz der PAP-Therapie die Blutdruckmedikation regelmäßig angepasst werden sollte. Die PAP-Therapie senkt den systolischen und diastolischen Blutdruck stärker in der Nacht als am Tag. Die höchsten Therapieeffekte werden bei Patienten mit therapierefraktärem Blutdruck, Non-Dipping, Lebensalter<60 Jahren und schwerer OSA mit schwerer Hypoxämie erreicht. Die höchste Absenkung (-10 mm Hg) wurde bei Patienten mit schwerer OSA, arterieller Hypertonie und Tagesschläfrigkeit erreicht 17 18 . Bei der Therapie mit Unterkieferprotrusionsschiene (UKPS) konnte ebenfalls eine moderate Senkung des arteriellen Mitteldruckes gezeigt werden 18 .

2.3 Koronare Herzerkrankung und Myokardinfarkt

Pathophysiologisch erfolgt durch die OSA-bedingte Ausschüttung von vasoaktiven Substanzen, dem erhöhten oxidativen Stress und der Gefäßinflammation eine arteriosklerotische Schädigung der Coronararterien mit nachfolgender akuter Myokardischämie 15 . Die Inzidenz für eine koronare Herzerkrankung ist bei OSA-Patienten zwei- bis dreifach erhöht 17 19 20 In epidemiologischen Studien und systematischen Reviews zeigte sich bei mittel- und schwergradiger unbehandelter OSA eine signifikant höhere Inzidenz für fatale und nichtfatale kardiovaskuläre Ereignisse 20 21 22 23 24 25 . Ein Myokardinfarkt tritt bei OSA-Patienten mit einer koronaren Herzerkrankung gehäuft in den Nachtstunden auf 26 .

Zu einer kontroversen Diskussion führten Ergebnisse zweier größerer randomisierter Studien (SAVE, ISAAC) und sowie Metanalysen aller randomisierten Studien zu Inzidenz kardiovaskulärer Ereignisse bei OSA, die den Zusammenhang zwischen OSA und kardiovaskulärem Ereignis nicht mehr so eindeutig nachwiesen 27 28 29 30 31 . In der aktuellen ISAAC-Studie (multizentrisch, randomisiert) wurden Patienten mit akutem Koronarsyndrom in eine Gruppe mit PAP-Therapie und in eine Gruppe ohne PAP-Therapie 1:1 randomisiert und mindestens 1 Jahr nachbeobachtet. Eine Gruppe mit akutem Koronarsyndrom aber ohne OSA wurde als Referenzgruppe einbezogen. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen den Inzidenzen für kardiovaskuläre Ereignisse in allen 3 Gruppen 30 . Die Interpretation der Ergebnisse wurde wegen dem Ausschluss symptomatischer Patienten und der insgesamt geringen Nutzungszeiten der PAP-Therapie kritisch betrachtet. Hauptproblem aller Studien ist zudem die Heterogenität der eingeschlossenen Patienten mit koronarer Herzerkrankung und OSA 25 32 33 34 . Eine Post-hoc-Analyse der ISAAC-Studie an 1701 Patienten erbrachte die Unterteilung in zwei Phänotypen: Patienten ohne vorherige Herzerkrankung/früherem akutem Koronarsyndrom (81%) versus Patienten mit früheren Herzerkrankungen/früherem akutem Koronarsyndrom (19%). Für den Phänotyp ohne vorangegangene Herz-Kreislauferkrankung zeigte sich in der OSA-Gruppe ein signifikant erhöhtes Risiko für kardiovaskuläre Ereignisse. Im Gegensatz dazu ergab sich für den anderen Phänotyp sogar ein protektiver Effekt der OSA für kardiovaskuläre Ereignisse. Diese Ergebnisse stützen andere Studienergebnisse und die Hypothese, dass bei lange bestehenden Koronarstenosen das Vorliegen einer obstruktiven Schlafapnoe einen protektiven Effekt durch die Ausbildung von koronaren Kollateralen durch ischämische und hypoxämische Konditionierung haben kann 35 36 37 . Unterstützt wird diese Hypothese dadurch, dass die protektiven Effekte im Phänotyp mit vorangegangenen Herz-Kreislauferkrankungen unabhängig von Alter, Geschlecht, BMI und Läsionsort waren und vor allem nur bei OSA und nicht bei zentraler Schlafapnoe auftraten.

Zusammenfassend besteht ein erhöhtes Risiko für ein kardiovaskuläres Ereignis (Myokardinfarkt, akutes Koronarsyndrom) bei männlichen Patienten mit unbehandelter mittel- bis hochgradiger OSA. Der Therapieeffekt des OSA ist nach der aktuellen Studienlage nicht so eindeutig nachweisbar wie bei der arteriellen Hypertonie.

2.4 Herzrhythmusstörungen

OSA-assoziierte Herzrhythmusstörungen können als brady- und tachykarde Arrhythmien auftreten. Die Prognose ist entscheidend vom Vorhandensein anderer kardialer Erkrankungen und der Form der Herzrhythmusstörung abhängig 4 . Ursachen sind die intermittierende Hypoxämie/Hyperkapnie, der gesteigerte Sympatikotonus und die intrathorakalen Druckschwankungen. Bradykardien können als höhergradige AV-Blöcke bis zu vorübergehenden Asystolien auftreten und sind ein prädiktiver Marker für eine höhergradige OSA 4 38 . Ursache ist in den meisten Fällen die repetitive Stimulation des autonomen Nervensystems. Eine Behandlung der OSA führt häufig zu einer Reduktion der nächtlichen, bradykarden Rhythmusstörungen 4 39 .

Bis zu 70% aller Patienten mit Vorhofflimmern haben eine relevante schlafbezogene Atemstörung. Die Prävalenz von Vorhofflimmern ist bei OSA um das 5-6fache erhöht und nimmt mit dem Lebensalter zu 4 . Die PAP-Therapie kann zu einer deutlichen Reduktion (bis zu 60%) des Wiederauftretens oder Fortschreitens von Vorhofflimmern führen. Die Effektivität einer Kardioversion oder medikamentösen Therapie ist bei Patienten mit unbehandelter OSA deutlich schlechter 4 . In Leitlinien wird daher bei Vorhofflimmern ein Schlafapnoescreening und die Therapie der OSA empfohlen. Bisher liegen nur Beobachtungsstudien mit nachgewiesenen Mechanismen und homogener Datenlage vor 40 41 42 , die Ergebnisse von randomisierten Studien (SLEEP-AF-Studie, Studie des PAP-Effektes auf das Vorhofflimmer-Burden) stehen aktuell noch aus. Bei asymptomatischer OSA und Vorhofflimmern werden aktuell auch medikamentöse Therapieansätze diskutiert. In Grundlagenuntersuchungen zeigten sich im Herzmuskelgewebe von OSA-Patienten Veränderungen der Enzymaktivität (Calcium-Calmodulin-abhängige Proteinkinase II) sowie eine Störung der Synthese von Strukturproteinen (Connexin 43). Für beide Signalwege befinden sich Medikamente in der präklinischen Entwicklung 2 .

2.5 Herzinsuffizienz

Etwa 50% der Patienten mit stabiler Herzinsuffizienz haben eine mittel- bis hochgradige OSA. Bei Patienten mit einer akut dekompensierten Herzinsuffizienz ist die Häufigkeit deutlich höher 43 . Mit zunehmendem Schweregrad der Herzinsuffizienz und vor allem bei einer eingeschränkten Ejektionsfraktion nimmt der Anteil an zentralen Apnoen zu, die auf die gestörte Atemregulation (Cheyne-Stokes-Atmung) zurückzuführen ist, so dass die häufigste Ursache für die zentrale Schlafapnoe eine schwergradigere Herzinsuffizienz ist. Bei den Patienten mit einer Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion liegt dagegen am häufigsten eine OSA vor 44 .

Die OSA ist bei Männern ein unabhängiger Risikofaktor für das Entstehen einer Herzinsuffizienz 23 . Pathophysiologisch kommt es zu einer anhaltenden und progredienten subklinischen Myokardschädigung durch die OSA-bedingte Zunahme der linksventrikulären Nachlast, der Sympathikusaktivierung sowie dem gesteigerten Sauerstoffverbrauch bei gleichzeitiger Hypoxämie 4 45 .

Die Effekte der PAP-Therapie sind bei Herzinsuffizienzpatienten geringer nachweisbar als bei Herzgesunden 46 . Es liegt keine randomisierte kontrollierte Studie vor, die einen eindeutigen Überlebensvorteil (kardiovaskuläre Mortalität) unter der PAP-Therapie bei Herzinsuffizienz zeigt. In einzelnen monozentrischen Studien konnte eine Senkung der linksventrikulären Nachlast und eine Steigerung der linksventrikulären Ejektionsfraktion gezeigt werden 47 . Die PAP-Therapie bei Herzinsuffizienzpatienten wird bei symptomatischer OSA empfohlen. Hier kommt es zu einer Verbesserung der Lebensqualität. Bei Herzinsuffizienzpatienten ohne Tagesmüdigkeit muss die Indikation zur PAP-Therapie individuell gestellt werden 43 48 .

2.6 Schlaganfall

Eine OSA kann durch verschiedene Mechanismen Auslöser für einen apoplektischen Insult sein. Durch den oxydativen Stress kommt es zu einer zerebralen Arteriosklerose, die Hauptursache für ischämische Schlaganfälle ist. Akut können Blutdrucksteigerungen oder thrombembolische Ereignisse auf dem Boden einer Herzrhythmusstörung zu einem hämorrhagischen Insult führen. Nach einem Schlaganfall treten bei bis zu 70% der Patienten sekundäre schlafbezogene Atemstörungen auf, die zu einer Zunahme des Schlaganfallschadens und der akuten Schlaganfallsterblichkeit führen können 49 . Die OSA ist unabhängig von anderen Risikofaktoren mit dem Auftreten von Schlaganfällen assoziiert 50 51 . Die Inzidenz für einen Schlaganfall ist bei schwergradiger OSA geschlechter- und altersunabhängig um das 2–3fache erhöht 50 52 . Der Effekt einer PAP-Therapie auf die Schlaganfallhäufigkeit konnte in einer Metanalyse von 7 randomisierten Studien nicht nachgewiesen werden 27 . Kleinere randomisierte Studien zeigen, dass eine PAP-Therapie nach einem Schlaganfall die neurologische Erholung sowie Schläfrigkeit und depressive Symptome verbessert 50 . Es wird deshalb die PAP-Therapie im Rahmen eines multimodalen Managements nach einem Schlaganfall als ein Therapiebestandteil empfohlen.

2.7 Bestimmung des individuellen kardiovaskulären Risikos

2.7.1 Arousallast

Die Last an Aufwachreaktionen (Arousallast; Arousalburden) ist definiert durch die kumulative Länge aller Aufwachreaktionen bezogen auf die Schlafzeit. Die Bestimmung erfolgt automatisiert durch Analysealgorithmen. Der Parameter beschreibt die Schlaffragmentierung deutlich besser als der Apnoe-Hypnoe-Index (AHI) und ist ein möglicher Prädiktor für das kardiovaskuläre Langzeitrisiko. In einer systematischen Analyse der Daten von 8001 Teilnehmern dreier Kohortenstudien wurde eine hohe Last an Aufwachreaktionen vor allem bei Frauen mit einer erhöhten kardiovaskulären Mortalität assoziiert 53 .

2.7.2 Hypoxämielast

Die Hypoxämielast wird aus der Fläche unter der Entsättigungskurve während eines respiratorischen Ereignisses bezogen auf die Grundsättigung berechnet. Damit werden die Hypoxämien erfasst, die schlafapnoespezifisch sind. In der Datenanalyse von zwei Kohortenstudien (7534 Teilnehmer) zeigte sich bei Männern mit einer hohen Hypoxämielast ein signifikant häufigeres Auftreten einer Herzinsuffizienz 54 .

2.7.3 Biomarker

Entsprechend der pathophysiologischen Grundlagen erfolgte die Suche nach Biomarkern für das kardiovaskuläre Risiko durch Analyse von Markern für oxidativen Stress und Entzündung, Adhäsionsmolekülen und endothelialen Proteinen 55 . In einem systematischen Review wurden über 20 verschiedene untersuchte Biomarker identifiziert. Es existieren meist Studien mit geringen Teilnehmern und retrospektivem Design. Die eingeschlossenen kardiovaskulären Erkrankungen sind nicht redundant und reichen von alleinigen Studien zur Hypertonie bis zum Einschluss aller kardiovaskulären Ereignisse. Bei einigen Biomarkern konnten erhöhte Level mit kardiovaskulären Ereignissen bei OSA assoziiert werden: YKL-40 (Glycoprotein)/low-density lipoprotein mit Koronararterienerkrankungen, hochsensitives CRP/Interleukin-1Ra/Interleukin-8/TNF-α mit akuten kardiovaskulären Ereignissen, Zelladhäsionsmolekül (ICAM 1 – intercelluar adhesion molecule) mit akutem Koronarsyndrom und zerebrovasculärer Ischämie, Endoglin/fms-like Tyrosinkinase 1 mit arterieller Hypertonie. Biomarker für oxidativen Stress und Katecholamine waren in den wenigen dazu vorhandenen Studien bei Patienten mit OSA und kardiovaskulären Erkrankungen nicht eindeutig erhöht 56 .

2.7.4 Phänotypisierung

In den letzten Jahren wurden Ansätze zur Phänotypisierung der OSA vorgenommen, um neue Kenntnisse in der OSA-Pathogenese und deren Bedeutung für eine zielgerichtete, individualisierte Behandlungsstrategie zu berücksichtigen 57 . Dabei werden vier pathophysiologische Phänomene betrachtet, die im individuellen Fall eine unterschiedliche Wichtung auf die Entstehung, den Schwergrad und damit die Behandlungsindikation einer OSA haben. So werden neben dem engen/kollabilen Atemweg die ineffektive Funktion des oberen Atemwegsdilatators im Schlaf, eine instabile Atemkontrolle (high loop gain) und ein niedriger Schwellenwert für Weckreaktionen betrachtet {58]. Je nach vorhandener Ausprägung der vier Komponenten und dem resultierenden Schwergrad der OSA wurden erste Empfehlungen für eine zielgerichtete Therapie entwickelt, die neben der sicher am häufigsten indizierten PAP-Therapie die anderen Therapieoptionen wie Gewichtsreduktion, Lagetherapie, Unterkieferprotrusionsschiene, chirurgische Maßnahmen, medikamentöse Therapie auch als Ersttherapie oder Kombinationstherapie zuordnen.

In einem Review zum kardiovaskulären Risiko wurden alle Studien mit Clusteranalysen zusammengefasst 59 . Aus den vorhandenen Daten wurden 4 OSA-Subtypen (A-D) basierend auf Unterschieden in Alter, Bodymassindex (BMI), Geschlecht, Symptomen und Komorbiditäten sowie 2 OSA-Subtypen (E, F) basierend auf Polysomnografiedaten und PAP-Adhärenz als wesentliche Subtypen zusammengefasst. Subtyp A entspricht dem klassischen OSA-Patienten (männlich, mittelalt, erhöhter BMI, Tagesmüdigkeit, wenige Komorbiditäten). Der Parameter exzessive Tagesmüdigkeit war in dieser Gruppe am stärksten mit einem erhöhten kardiovaskulären Risiko assoziiert. Subtyp B schließt alte, übergewichtige Patienten überwiegend männlichen Geschlechts mit milden bis moderaten Symptomen, vermehrten Komorbiditäten und schwerer OSA mit einer hohen Hypoxämielast ein. In dieser Gruppe ist die Prävalenz von Bluthochdruck, Diabetes und kardiovaskulären Erkrankungen zwar erhöht, das Risiko für das neue Auftreten von Herzinfarkt und Schlaganfall aber nicht eindeutig erhöht. Als Ursache wird der o.g. präventive Effekt der OSA für kardiovaskuläre Ereignisse diskutiert. Der Subtyp C umfasst überwiegend Frauen mittleren Alters mit moderatem Übergewicht und Insomniesymptomen (Ein- und Durchschlafstörungen, nicht erholsamer Schlaf) sowie einer moderaten bis schweren OSA. Die Prävalenz für kardiovaskuläre Erkrankungen liegt bei diesem Subtyp zwischen Subtyp A und B. Das Risiko für einen Schlaganfall ist geringer als in den anderen OSA-Subtypen. Der Subtyp D beinhaltet jüngere männliche Patienten mit Widerstandssyndrom der oberen Atemwege (Schnarchen, plötzliches Erwachen mit Atemnot) ohne wesentliche Tagesmüdigkeit und Komorbiditäten. Diese haben eine schlechte PAP-Adhärenz, das kardiovaskuläre Risiko ist unbekannt. Die beiden Subtypen E und F unterscheiden sich hinsichtlich der Hypoxämie. Subtyp E gruppiert Patienten mit besonders schwergradiger OSA (AHI 66–84/h) und ausgeprägten Hypoxämieparametern. Dieser Subtyp hat ein erhöhtes Risiko für ein nichtfatales oder fatales kardiovaskuläres Ereignis. Subtyp F umfasst Patienten mit einer schweren OSA (AHI 34–68/h) und wenig hypoxämischen Ereignissen mit geringerer PAP-Adhärenz und geringerem kardiovaskulärem Risiko.

2.8 Zusammenfassung

Zusammenfassend ist die obstruktive Schlafapnoe ein eindeutiger Risikofaktor für kardiovaskuläre Erkrankungen. Die OSA ist bei kardiovaskulär erkrankten Patienten mit schwer einstellbarer arterieller Hypertonie, koronarer Herzerkrankung, Herzrhythmusstörungen oder Herzinsuffizienz sehr häufig und mit einer schlechteren Prognose assoziiert. Die Therapie der OSA kann die Behandlung von kardiovaskulären Erkrankungen aufgrund ihrer Effekte auf den arteriellen Blutdruck und die Lebensqualität bei ausgewählten Patienten sinnvoll ergänzen. Deshalb ist eine integrative kardiologische und schlafmedizinische Versorgung dieser Patienten sehr wichtig. Die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie hat die Wichtigkeit der Komorbidität schlafbezogene Atemstörung bei kardiovaskulären Erkrankungen in ihrem Positionspapier zur Schlafmedizin in der Kardiologie und mit der Initiierung eines Curriculums Schlafmedizin zur Erlangung der Zusatzqualifikation Kardiovaskuläre Schlafmedizin deutlich gemacht.

Ziel laufender und zukünftiger wissenschaftlicher Entwicklungen ist die Erstellung individualisierter Therapiekonzepte. Die Voraussetzungen für die Abschätzung des individuellen kardiovaskulären Risikos werden durch die Nutzung der künstlichen Intelligenz in der Auswertung der großen biologischen und messtechnischen Datenmengen und deren Korrelation immer besser. Damit können Studien zu Effekten verschiedener Therapien auf das kardiovaskuläre Risiko in verschiedenen Patientengruppen bezüglich Alter, Geschlecht und Komorbiditäten mit einer größeren Evidenz durchgeführt werden.

3. Obstruktives Schlafapnoesyndrom und Kognition

Der Begriff „Kognition“ (vom lateinischen cognitio für „Erkenntnis“) ist ein Sammelbegriff für Prozesse und Strukturen, die sich auf die Aufnahme, Verarbeitung und Speicherung von Informationen beziehen. Die wichtigsten kognitiven Funktionen sind Aufmerksamkeit, Gedächtnis und die exekutiven Funktionen ( Abb. 2 ) 60 61 62 63

Abb. 2.

Abb. 2

Übersicht über die kognitiven Funktionen.

Unter kognitive Störungen werden Beeinträchtigungen der Informationsverarbeitung im Gehirn zusammengefasst. Kognitive Störungen beeinflussen Alltagsaktivitäten, berufliche Leistungsfähigkeit und beeinträchtigen die Lebensqualität.

Der Zusammenhang zwischen OSA und kognitiven Beeinträchtigungen wurde in vielen Studien mit eindeutiger Evidenz nachgewiesen 64 65 66 . Die kognitiven Beeinträchtigungen zeigen sich im Vergleich zu Kontrollgruppen im Wesentlichen in den Bereichen der Aufmerksamkeit, der exekutiven Funktionen und des Gedächtnisses. In Kohortenstudien und Metaanalysen zeigte sich zudem ein erhöhtes Risiko bei OSA-Patienten für die Entstehung einer milden kognitiven Beeinträchtigung, einer Demenz oder einer Alzheimererkrankung 64 67 68 69 . 40% der Demenzerkrankungen sind auf beeinflussbare Risikofaktoren zurückzuführen, von denen ein Risikofaktor eine unbehandelte OSA ist 70 71 72 .

3.1 Pathophysiologie

Entscheidende Faktoren für kognitive und Verhaltensänderungen bei der obstruktiven Schlafapnoe sind die Apnoe- und Hypopnoe-induzierten intermittierenden Hypoxämien und die Schlaffragmentierung ( Abb. 3 ). Hauptsächlich durch die intermittierenden Hypoxämien kommt es zu reversiblen und irreversiblen inflammatorischen Veränderungen von Hirngefäßen, Hirnstrukturen und Neurotransmittersystemen 73 74 75 . Untersuchungen zum Hirnstoffwechsel und zum strukturellen Aufbau zeigten bei OSA-Patienten Veränderungen in der Integrität und im Aufbau der weißen Substanz 76 77 78 79 , im Hippocampus 80 81 sowie eine Abnahme der Kortikalisdicke 82 83 84 . Die meisten Untersuchungen erfolgten mittels bildgebender Verfahren 85 86 87 88 . Diese zeigen zwei teilweise gegensätzliche Effekte. Die Atrophie der grauen Substanz, höhere Hyperintensität der weißen Substanz, geringere fraktionierte Anisotropie der weißen Substanz und höhere Wasserdiffusivitäten weisen auf zelluläre, teilweise irreversible Schäden hin. Dagegen sind eine Hypertrophie der grauen Substanz und eingeschränkte Diffusivität der weißen Substanz eher auf reversible Folgen wie intrazelluläre Ödeme, reaktive Gliose oder kompensatorische strukturelle Veränderungen zurückzuführen 89 90

Abb. 3.

Abb. 3

Pathophysiologische Zusammenhänge zwischen obstruktiver Schlafapnoe (OSA) und kognitiven Dysfunktionen.

Der Nachweis der morphologischen Störungen vor allem im präfrontalen Kortes korreliert mit den bei OSA-Patienten am meisten auftretenden Störungen der exekutiven Funktionen 63 . Das Gedächtnis unterliegt einem breiteren Spektrum von Einflussfaktoren mit Aktivierung verschiedener Hirnregionen, so dass die Zusammenhänge nicht so eindeutig nachweisbar sind. Korrelationen zeigen sich bei den schlafbezogenen Gedächtnisleistungen wie dem räumlichen Gedächtnis und der Konsolidierung von Gedächtnisinhalten 64 . Sprachliche und psychomotorische Fähigkeiten sind bei OSA-Patienten gegenüber Kontrollgruppen unverändert 66 91 . Die Schlaffragmentierung hat einen zusätzlichen verstärkenden Effekt auf die hypoxämiebedingten kognitiven Veränderungen. Die genauen Mechanismen sind noch unklar. Diskutiert wird eine höhere Vulnerabilität gegenüber hypoxämischen Ereignissen durch Änderungen der Neurotransmitterhomöostase 60 74 92 .

Eine Korrelation zum OSA-Schweregrad konnte bei Aufmerksamkeit und Vigilanz nachgewiesen werden, keine Korrelation fand sich dagegen bei exekutiven Funktionen, Sprache, Gedächtnis und psychomotorische Funktionen 60 65 91 93 94 . Die Feinmotorik scheint auf hypoxämische Schädigung empfindlicher zu sein 73 . Die Defizite der exekutiven Funktionen korrelieren schlecht mit der selbsteingeschätzten oder gemessenen Tagesmüdigkeit 94 .

In Metaanalysen und systematischen Reviews ließen sich die Zusammenhänge zwischen OSA und einzelnen kognitiven Defiziten besser in kleineren, schlafmedizinisch betreuten Kohorten und kontrollierten Fallstudien nachweisen als in großen epidemiologischen Studien 71 95 96 . Große epidemiologische Studien erfassen oft nur die anamnestische Angabe einer OSA ohne Schweregrad oder Nutzungseffizienz der Therapie. Kleinere, schlafmedizinisch betreute Studien zeigen eine bessere diagnostische Darstellung des Schweregrades der OSA und einen kontrollierten Nachweis der Therapienutzung. Einen nicht unwesentlichen Einfluss auf die Entstehung von kognitiven Störungen haben auch protektive oder vulnerable Faktoren, die in den epidemiologischen Studien seltener erfasst werden.

Es werden verschiedene Einflussfaktoren im Hinblick auf Vulnerabilität und Protektion der Entstehung von kognitiven Störungen diskutiert. Wichtige Risikofaktoren sind neben dem Alter, Geschlecht und Menopause sowie Begleiterkrankungen wie Übergewicht, Hypertonie und Depression. Wichtige protektive Faktoren sind die kognitive Reserve und körperliche Aktivität.

3.2 Risikofaktoren für kognitive Defizite bei OSA

3.2.1 Alter

OSA und fortgeschrittenes Alter (>65. LJ) beeinträchtigen unabhängig voneinander die kognitiven Funktionen. Die Kombination von unbehandelter OSA und fortgeschrittenem Alter hat einen additiven Effekt bezüglich der kognitiven Beeinträchtigungen 97 98 . Bei älteren Patienten mit unbehandelter OSA treten Erkrankungen wie die milde kognitive Beeinträchtigung und Demenz eher auf und die Symptomatik bei manifester kognitiver Erkrankung verstärkt sich 70 99 100 . Entscheidende Faktoren sind die Anzahl und das Ausmaß der intermittierenden Hypoxämien 101 . Während gering- und mittelgradige Schweregrade weniger Korrelationen zeigen, finden sich bei älteren Patienten und hochgradiger OSA signifikante Verschlechterungen der exekutiven Funktionen, des Gedächtnisses, der Aufmerksamkeit 68 102 103 . In einem systematischen Review mit 68 Studien konnte gezeigt werden, dass bei jungen und mittelalten Patienten (30.-60. LJ) Aufmerksamkeit, exekutive Funktionen und Gedächtnis beeinträchtigt waren, während dies bei älteren Patienten (>60. LJ) nicht so deutlich nachweisbar war 68 . Als Ursache wird der zunehmende Einfluss von Begleiterkrankungen wie kardiovaskuläre Erkrankungen, Hypertonie und neurodegenerativen Erkrankungen diskutiert, die im höheren Lebensalter die Unterschiede der kognitiven Beeinträchtigungen zwischen Patienten mit und ohne OSA reduzieren.

3.2.2 Geschlecht

Die Prävalenz für Demenz ist bei Frauen bis zu 29% höher als bei Männern, bis zu 2/3 der Alzheimerpatienten sind weiblich. Diskutierte Einflussfaktoren sind die längere Lebenserwartung und hormonelle Unterschiede (z. B. Fettverteilung pharyngeal, Körperstamm). Unterschiede zeigen sich in der Symptomatik und in der Ausbildung von Folgeerkrankungen. Männer beklagen die OSA-typischen Symptome wie Schnarchen, Atempausen, Tagesmüdigkeit. Bei Frauen sind die Symptome unspezifischer wie Kopfschmerzen, Erschöpfung, Depression, Ängstlichkeit und Schlafstörungen 101 . Nur wenige Studien zeigen Unterschiede zwischen OSA und Kognition in Abhängigkeit vom Geschlecht, da in den meisten Studien zu OSA das männliche Geschlecht dominiert. Frauen mit OSA entwickelten eher eine Demenz als Männer 104 . Die Unterschiede zwischen Männern und Frauen bezüglich Symptomatik und Effekt auf die kognitiven Leistungen gleichen sich nach der Menopause und im höheren Lebensalter zunehmend an 71 99 105 .

3.3 Protektive Faktoren für kognitive Defizite bei OSA

3.3.1 Kognitive Reserve

Unter kognitiver Reserve versteht man die Fähigkeit, Leistung durch unterschiedliche Rekrutierung von Gehirnnetzwerken und Verwendung alternativer kognitiver Strategien zu optimieren oder zu maximieren 106 . Morphologisch zeigen sich mehr Synapsen, eine höhere Anzahl von redundanten neuronalen Netzwerken und effizientere Abläufe bei gleicher Synapsenzahl. Ausbildungsstand, Intelligenzgrad und berufliche Tätigkeit sind Marker für die kognitive Reserve 107 .

In Studien konnte nachgewiesen werden, dass hochintelligente OSA-Patienten (IQ>90) unabhängig von OSA-Schweregrad und Tagesmüdigkeit weniger Aufmerksamkeitsdefizite als normalintelligente OSA-Patienten zeigen 64 108 . Als Ursache wird die kognitive Reserve der hochintelligenten Patienten angesehen, die dadurch eine höhere Toleranz gegenüber neurodegenerativen Hirnveränderungen haben.

3.3.2 Körperliche Aktivität

Körperliche Aktivität ist einer der deutlichsten präventiven Faktoren für die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit. Trainingsprogramme führen bei inaktiven, älteren Patienten zu einer Verbesserung der kognitiven Funktionen durch Einfluss auf die Neuroplastizität und die Reduktion von Blutdruck, Gewicht und Entzündungsparametern. Bei OSA-Patienten addieren sich die negativen Effekte durch einen Kreislauf aus Tagesmüdigkeit, Fatigue und Reduktion der körperlichen Aktivität sowie Gewichtszunahme 109 .

Die Risikofaktoren und protektiven Einflussfaktoren müssen bei zukünftigen Studien besser berücksichtigt und bei der Interpretation vor allem von Metaanalysen und epidemiologischen Studien beachtet werden.

3.4 Therapieeffekte auf kognitive Störungen

Die meisten Untersuchungen existieren zur PAP-Therapie. Einige wenige Untersuchungen weisen Therapieeffekte bei Unterkieferprotrusionsschienen und chirurgischen Maßnahmen nach.

3.4.1 PAP-Therapie

Die Ergebnisse der Studien zum Effekt einer PAP-Therapie sind durch die Inhomogenität der Daten, Nutzung unterschiedlicher Testinstrumente und oft fehlender Erfassung der PAP-Nutzung inkonstant 110 111 .

In einer Metaanalyse von 13 randomisierten Studien (554 Patienten) konnten Effekte auf die Aufmerksamkeit nachgewiesen werden 112 . Bei älteren Patienten zeigten sich in einer Metaanalyse (5 randomisierte Studien, 680 Patienten) eine leichte Verbesserung der kognitiven Funktionen 113 . In beiden Analysen kam es zu einer signifikanten Verbesserung der Tagesmüdigkeit unter der PAP-Therapie. Eine der wenigen Studien zu Langzeiteffekten untersuchte den PAP-Effekt im Abstand von 10 Jahren (126 Patienten) bei schwergradiger OSA und erbrachte eine Verbesserung der Gedächtnisfunktion, der Aufmerksamkeit und der exekutiven Funktionen 113 . Auch bei gering- und mittelgradiger OSA zeigen sich Therapieeffekte, die allerdings geringer ausgeprägt sind und häufiger zu einer geringeren Therapieadhärenz oder zum Therapieabbruch führen 114 . Entscheidend für den Therapieeffekt ist die Nutzungsdauer und -adhärenz 115 116 . Therapieeffekte wurden nach einer Mindestnutzungszeit ab 3 Monate nachgewiesen, bei einer kürzeren Nutzungszeit zeigten sich keine positiven Effekte 64 92 117 . Einige kognitive Funktionen wie visuell-konstruktive Fähigkeiten, exekutive Funktionen und Gedächtnis sprechen schlechter auf eine PAP-Therapie an als Aufmerksamkeit und Vigilanz 73 102 118 119 120 .

Die morphologisch nachweisbaren Veränderungen sind teilweise durch eine erfolgreiche PAP-Therapie reversibel 66 121 122 123 . Die irreversiblen morphologischen Hirnveränderungen werden mit einer residuellen Tagesschläfrigkeit trotz ausreichender Therapie in Verbindung gebracht 64 78 124 .

Die PAP-Therapie hat eine präventive Wirkung auf das Auftreten und die Symptomatik von milder kognitiver Beeinträchtigung, Demenz und Alzheimer-Krankheit 65 120 125 126 127 . Metanalysen zur PAP-Therapie und Depression konnte eine allgemeine Verbesserung der depressiven Symptome nachweisen, allerdings lag eine erhebliche Heterogenität bezüglich Studiendesign und Outcome vor 116 128 129 130 . Die größten Verbesserungen konnten erreicht werden, wenn die initiale Belastung durch Depression zu Studienbeginn deutlich war 129 131 .

3.4.2 Nicht-PAP-Therapie

Es gibt wenige Untersuchungen zu Kognition und anderen OSA-Therapieverfahren. Eine Therapie mit einer Unterkieferprotrusionsschiene (UKPS) über 6 Monate verbesserte die Aufmerksamkeit und zeigte keinen Effekt auf das Arbeitsgedächtnis 132 . Unter der Therapie mit UKPS konnte eine Verbesserung depressiver Symptome erreicht werden 129 . Eine Studie mit 32 Teilnehmern zeigte einen positiven Effekt einer Uvulopalatopharyngoplastik auf die Aufmerksamkeit 3–6 Monate postoperativ 133 .

3.5 OSA und neurokognitive Erkrankungen

3.5.1 Milde kognitive Beeinträchtigung (syn. mild cognitive impairment, MCI)

Als leichte kognitive Beeinträchtigung wird eine Denkleistung bezeichnet, die deutlich unter der nach Alter und Bildung des Betroffenen erwartbaren Performance liegt. Im Gegensatz zur Demenz treten jedoch nur minimale Alltagsbeeinträchtigungen auf. Die MCI wird als Vorstufe verschiedener Demenzformen betrachtet. OSA ist in bis zu einem Viertel der Fälle assoziiert mit einer milden kognitiven Beeinträchtigung 64 101 120 . Die Manifestation einer milden kognitiven Beeinträchtigung trat in einer Langzeitstudie bei Patienten mit einer unbehandelten OSA um 10 Jahre (72,6 versus 83,6) eher auf als bei Patienten mit einer behandelten OSA 134 .

3.5.2 Alzheimer-Krankheit

Die Alzheimer-Krankheit ist mit einem Anteil von bis zu 80% die häufigste Demenzform. Studien zur Alzheimer-Krankheit deuten auf eine wechselseitige Beziehung zwischen OSA und Alzheimer-Krankheit hin 67 . Beide Krankheiten sind in der älteren Bevölkerung weit verbreitet und treten häufig nebeneinander auf 97 . Eine Meta-Analyse ergab, dass bei Alzheimer-Patienten im Vergleich zu altersgleichen Kontrollpersonen eine OSA fünfmal häufiger auftrat 135 . Die unmittelbaren negativen Auswirkungen der OSA auf die Kognition, insbesondere auf die Exekutivfunktion und die Aufmerksamkeit, kann zu einer Verschlimmerung des klinischen Bildes und zum schnelleren Fortschreiten der Alzheimer-Krankheit beitragen. Durch eine Kombination von Mechanismen (Störung der Schlafarchitektur, intermittierende Hypoxie und hämodynamische Veränderungen, Auswirkungen der vaskulären Begleiterkrankungen) stellt die OSA einen kumulativen prädisponierenden Faktor für die Entwicklung der Alzheimer-Krankheit dar. Im Gegensatz zu anderen prädisponierenden Faktoren wie genetische Disposition, Alter und zerebrale Traumen kann die OSA diagnostiziert und therapiert werden. Die Behandlung der OSA hat eine präventive Wirkung auf die präklinische Alzheimer-Krankheit ebenso wie auf die Verlangsamung des kognitiven Abbaus bei klinischer Alzheimer-Krankheit 68 70 125 127 .

3.5.3 Depression

OSA-Patienten haben eine doppelt so hohe Prävalenz für Depression 136 137 . Vor allem die Schlaffragmentierung führt zu einer Veränderung in den Hirnregionen, in denen die emotionale Modulation stattfindet 93 . Depressive und OSA-Symptome wie Fatigue und Konzentrationsverlust überschneiden sich. Eine unbehandelte OSA kann zur Verschlechterung der depressiven Symptome führen und depressive Symptome wirken sich negativ auf die Therapieeinsicht und -adhärenz bei OSA aus 138 139 . In der Allgemeinbevölkerung und in Studienpopulationen ohne OSA ist die Prävalenz der Depression bei Männern niedriger als bei Frauen 140 . Liegt jedoch eine OSA vor, ist dieser Unterschied nicht mehr so deutlich 93 . Bei Männern mit OSA korreliert der Schweregrad depressiver Symptome deutlich mit dem Schweregrad der OSA. Frauen hatten nur dann ein höheres Risiko für klinisch signifikante depressive Symptome, wenn der AHI im moderaten Bereich liegt 141 . Die Behandlung der OSA verbessert vor allem die krankheitsüberschneidenden Symptome wie Müdigkeit und Antriebslosigkeit 129 .

3.6 Bestimmung des individuellen kognitiven Risikos

3.6.1 Humorale Biomarker

Biomarker für neurodegenerative Erkrankungen wurden als Prädiktoren für morphologische Veränderungen durch OSA diskutiert und in wenigen Studien untersucht. Zu diesen gehören phosphoryliertes Tau-Protein (p-Tau), β-Amyloid und neurofilament light chain (NFL). Erste Studien zeigen einen Zusammenhang zwischen OSA-Schwergerad und p-Tau- 86 142 sowie β-Amyloid- Erhöhung im Liquor 68 86 143 und im Plasma 144 .

3.6.2 Elektrophysiologische Biomarker

Das ereigniskorrelierte Potential P300 im EEG ist ein bekannter Prädiktor für kognitive Prozesse. Änderungen der Amplitude und Latenz von P300 sind assoziiert mit Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsveränderungen. Eine Studie an 55 Patienten mit schwergradiger OSA mit einer hohen Hypoxämielast konnte im Vergleich zu Normalpersonen eine Korrelation zur Amplitude der P300-Potentiale nachweisen 145 .

3.6.3 Genetische Prädiktoren

Der Nachweis des Apolipoprotein E4 Allels (syn. ApoE-4-Allel) auf dem Chromosom 19 ist ein genetischer Risikofaktor für die Alzheimererkrankung. Diese genetische Variante findet sich in 20–25% aller Alzheimerpatienten und in bis zu 50% bei Alzheimerpatienten mit einem späten Krankheitsbeginn. Tierexperimentelle Untersuchungen an Mäusen mit dem ApoE-4-Allel weisen auf eine erhöhte Vulnerabilität für kognitive Defizite durch intermittierende Hypoxämien und Schlafunterbrechungen hin 146 . Die genetische Variante des ApoE-4-Allels wird als „Vulnerabilitätsfaktor“ für die Entwicklung von kognitiven Defiziten und schlafbezogenen Atemstörungen bei älteren Patienten diskutiert 98 .

3.7 Zusammenfassung

Zusammenfassend ist die obstruktive Schlafapnoe ein Risikofaktor für kognitive Defizite und assoziierte Erkrankungen. Die OSA ist bei Patienten mit milder kognitiver Beeinträchtigung, Alzheimer-Krankheit und Depression häufig und mit einer schlechteren Prognose assoziiert. Die Therapie der OSA kann die kognitiven Beeinträchtigungen reduzieren. Bei neurokognitiven Erkrankungen stellt die OSA-Therapie eine additive Behandlung zur Verbesserung der Symptomatik und der Lebensqualität bei ausgewählten Patienten dar.

Für eine Verbesserung der Evidenz hinsichtlich der kognitiven Effekte der OSA und der Entwicklung von individualisierten Therapieempfehlungen müssen vor allem Langzeitstudien unter Berücksichtigung von Alter, Geschlecht, Bildungsniveau, körperlicher Aktivität, Dauer der unbehandelten OSA verbunden mit genormten Untersuchungsmethoden der kognitiven Funktionen und der OSA sowie genauer Erfassung der Adhärenz von OSA-Therapiemaßnahmen erfolgen.


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