來自加利福尼亞大學的 Yaffe
隨著人們年齡的增長,睡眠模式的改變時常發(fā)生,包括總睡眠時長與效率的降低,睡眠片段化的增加以及入睡困難,快速動眼睡眠與慢波睡眠時長的降低。盡管其中某些改變可能是衰老的正常表現(xiàn),但個別變化將會導致潛在病理狀態(tài)或神經(jīng)退行性病變過程。
睡眠清醒周期,通過腦區(qū)以及神經(jīng)遞質系統(tǒng)間復雜的相互作用予以調節(jié);而這些神經(jīng)遞質大多涉及記憶與認知功能。正是這種共享通路(見圖一),可能導致了阿爾茨海默病以及其他類型癡呆患者經(jīng)常出現(xiàn)睡眠問題。
圖一:調節(jié)睡眠的腦區(qū)與神經(jīng)遞質系統(tǒng)
睡眠與清醒由腦干、下丘腦、基底前腦與丘腦調節(jié)。這些區(qū)域透射到大腦皮層,并且釋放有利于調節(jié)睡眠 -
圖注:(+)興奮 (-)抑制; 表格由上到下依次對應圖片內由上至下的信息
區(qū)域 | 遞質 |
皮層/Cortex | |
丘腦/Thalamus | γ-氨基丁酸/GABA(-) |
基底前腦/Basal forebrain | 乙酰膽堿/Acetylcholine(+)、谷氨酸/glutamate(+)、腺苷/adenosine(-)、一氧化氮/nitric oxide(-)、GABA(-) |
丘腦下部/Hypothalamus | 食欲素/Orexin(+)、組胺/histamine(+)、調節(jié)肽/modulating peptides(-)、GABA(-) |
腦干/Brainstem | 乙酰膽堿(+)、血清素/serotonin(+)、去甲腎上腺素/noradrenaline(+) |
阿爾茨海默病患者的報道中,頻繁出現(xiàn)晝夜節(jié)律障礙與日落綜合征等事件(黃昏時出現(xiàn)的不安與認知功能的改變),通常認為由視交叉上核退行性變(有“晝夜節(jié)律生物鐘”之稱)以及 Meynert
表一:癡呆患者所出現(xiàn)的睡眠障礙性事件
阿爾茨海默?。ˋD) | 路易體癡呆 | 血管性癡呆
| 額顳葉癡呆 |
1.晝夜節(jié)律障礙: a.夜間睡眠片段化; b.白天過度嗜睡; c.活動節(jié)律的相位延遲 d.日落綜合癥 2.睡眠結構的改變: a.入睡后醒來 b.潛伏期到首個快速動眼周期的出現(xiàn) c.總睡眠時間 d.睡眠效率 e.快速動眼與慢波睡眠 f.不確定性非快速動眼周期睡眠模式 g.睡眠-呼吸紊亂 | a.快速動眼行為睡眠障礙 b.嗜睡癥 c.睡眠期周期性肢體運動
| 睡眠呼吸紊亂
| 少有研究報道額顳葉癡呆患者中的睡眠障礙現(xiàn)象;然而,有證據(jù)提示患者相位前移與白天過度嗜睡的發(fā)病率增加。 |
雖然已經(jīng)確定癡呆患者睡眠障礙發(fā)病率的增加,并且認為可能由退行性病變所導致,但目前研究焦點已經(jīng)轉變?yōu)樗哒系K是否同樣能夠增加認知障礙以及癡呆的風險。所以本文,對睡眠障礙與認知功能間的關系進行探討,繼而評估了睡眠改善研究中認知功能方面的潛在收益與涉及的生物學機制。具體內容如下:
睡眠與認知的流行病學研究:
(一)失眠:
失眠主要指 1
一項納入≥65
這些結果的差異可能歸因于研究方法與設計上的異質性,尤其失眠測定與認知預后判斷方法上存在差別。同時由于這些研究的性質(橫斷面、回顧性或是隨訪時長過短),目前無法確定失眠與認知能力下降間的具體關系。
一些結構性腦成像研究也產生矛盾的結果(部分,并非全部),顯示失眠與腦容量(海馬體積與前額、頂葉灰質)的降低相關。然而,這些研究主要在中年人群中進行,所以結果可能并不適用于老年群體。因此,目前無法確定,失眠是否為認知能力下降以及癡呆的風險因素,或者失眠能否作為疾病早期標志物。長期隨訪的前瞻性研究以及確定失眠與認知結局的標準化檢測方法,有助于解決這些問題。
(二)睡眠質量:
老年人常有睡眠質量上的抱怨,近一半老年人(≥55
一組社區(qū)內老年群體的研究顯示,睡眠質量更差(通過匹茲堡睡眠質量指數(shù)檢測 /PSQI)的個體,工作記憶、注意定勢轉移以及抽象問題的解決能力更差,但處理速度、情節(jié)記憶能力沒有區(qū)別。另一項橫斷面研究顯示,自我報告僅入睡眠潛伏期延長的患者,口頭知識、長期記憶、視覺空間推理能力降低。
使用女性護士健康研究數(shù)據(jù)的橫截面分析顯示,規(guī)律性入睡或睡眠維持困難的女性,整體認知能力得分更糟糕;但縱向分析卻顯示,與沒有睡眠問題的女性相比,入睡困難的女性認知能力的得分沒有差異。
另外兩項橫截面研究結果,并未提示睡眠質量與認知檢測間具有相關性。四項使用自我報告形式數(shù)據(jù)的前瞻性研究中,一項結果顯示睡眠質量的降低與認知能力下降風險的增加相關,而另外三項結果提示認知障礙或癡呆風險的增加相關。這些研究結果顯示,罹患睡眠障礙的患者發(fā)展為認知障礙的風險是沒有睡眠障礙患者的 2-4
因此,大多前瞻性研究提示,睡眠質量與認知障礙風險的增加相關。盡管主觀睡眠的檢測對睡眠質量提供一個大體評估方法,但需要使用特異的客觀檢測方法來更加清楚的確定老年群體中,睡眠與認知預后間的關系。
大多使用活動記錄儀的研究,提供了睡眠時長以及片段化的記錄,支持睡眠質量的降低與較差的認知結局相關。一項納入年長婦女(≥65
評估與 AD
(三)睡眠時長:
相比于每天 7-9h
護士健康研究發(fā)現(xiàn),報道有睡眠時長縮短的老年女性,認知障礙風險將會增加。另一項使用活動記錄儀的橫斷面研究,檢測了總睡眠時長,顯示睡眠總量與認知表現(xiàn)間沒有關系。而一項納入自我報告形式數(shù)據(jù)的研究顯示,認知表現(xiàn)與睡眠時長的增加相關;但校正 WASO
一些前瞻性研究顯示,在自我報告有睡眠時長增加或縮短,以及有生之年睡眠時長改變的患者中,認知障礙與癡呆風險增高。例如,在一項納入≥70
這些結果提示在認知結局與睡眠時長之間存在一種 U
(四)白天過度嗜睡:
白天過度嗜睡的現(xiàn)象,約影響 20-30%
一項納入社區(qū)內≥60
但這些研究仍具有局限性,包括:睡眠問題的評判僅是來自患者的自我報告問卷。未來的前瞻性研究需要應用主觀或客觀手段來檢測睡眠,從而鑒定白天過度嗜睡的潛在機制。
(五)睡眠呼吸紊亂:
睡眠呼吸紊亂是一種睡眠期間出現(xiàn)的,以異常呼吸模式為特征的疾病,典型癥狀包括:呼吸暫停(停止呼吸)與低通氣(淺呼吸或呼吸強度降低)。盡管睡眠呼吸紊亂的發(fā)病率隨患者年齡、性別、診斷標準而改變,但睡眠呼吸紊亂更常見于老年男性群體。近 17%
一些研究顯示,與沒有睡眠呼吸紊亂的患者相比,睡眠呼吸紊亂的患者認知能力檢測結果更差。早期一項納入 25
兩項橫截面研究,沒能發(fā)現(xiàn) AHI
一項納入更年長女性的觀察性研究顯示,睡眠呼吸紊亂的指標(AHI、中樞呼吸暫停指數(shù)與氧飽和),與更差的認知功能相關。這種相關性在攜帶 APOEε4
兩項前瞻性試驗,研究了老年患者的睡眠呼吸紊亂與認知功能間的相關性。結果顯示在社區(qū)老年男性中,輕中度睡眠呼吸紊亂與 3
近期研究顯示,睡眠呼吸紊亂(尤其是睡眠呼吸暫停)與神經(jīng)影像學結構、功能性標志物相關。與健康對照組相比,阻塞性睡眠呼吸暫停的患者與白質完整性減少相關;并且睡眠呼吸暫?;颊哂洃?、執(zhí)行能力相關區(qū)域的灰質容量也受到影響。
大多影像學研究重點關注 40-50
(六)晝夜節(jié)律紊亂:
晝夜節(jié)律紊亂是指 24h
只有幾項研究,探討了老年群體中晝夜節(jié)律與認知能力下降間的相關性。例如一項橫截面研究顯示,活動記錄儀記錄的老年群體睡眠清醒節(jié)律片段化,與認知功能的惡化相關,包括處理速度、記憶與執(zhí)行能力??傊?,這些研究結果提示,晝夜節(jié)律紊亂與認知能力下降風險的增加相關。
但是,今后需要開展,更多針對健康老年群體的更長隨訪周期的前瞻性研究,從而確定晝夜節(jié)律紊亂與認知功能降低間的因果關系,并且確定晝夜節(jié)律紊亂能否作為早期神經(jīng)退行性病變的標志物。
連接睡眠與認知功能的潛在機制
如圖所示,一些機制可能將睡眠質量與認知障礙連接起來。
圖二:連接老年群體睡眠障礙與認知障礙的潛在機制
圖注:Genetics/
睡眠是鞏固記憶與維持大腦正常功能所必須的過程,并且睡眠障礙可能干擾神經(jīng)通路功能(GABA、cAMP),從而造成突觸可塑性的損傷。來自流行病學以及實驗性研究的證據(jù)提示,β-
較差的睡眠可能通過促進神經(jīng)炎癥因子、干擾神經(jīng)形成(尤其是海馬區(qū),學習與記憶相關的關鍵區(qū)域),而參與神經(jīng)退行性變過程。乙酰膽堿,有助于維持正常睡眠模式并涉及記憶鞏固過程,當其濃度降低時可以損傷基底前腦膽堿能神經(jīng)元;這一過程常發(fā)生在衰老以及 AD
抑郁是另一種潛在機制,因為它同樣可能連接失眠與認知能力的下降。抑郁癥狀可能至少會調節(jié)一些主觀睡眠抱怨與認知能力下降間的相關性。而認知儲備可能是一種防止睡眠相關性認知障礙的潛在機制。針對社區(qū)內 >70
理清這些關聯(lián)的額外研究,可能有助于找到減輕睡眠障礙與認知障礙風險的新方法。睡眠片段化的增加以及低氧,可能是睡眠呼氣紊亂引起認知能力受損過程中涉及的機制。動物模型中,低氧可能通過氧化或炎癥途徑,而參與細胞凋亡、海馬區(qū)萎縮過程;另外暴露于低氧環(huán)境中,將使腦內β-
在認知正常的 APOEε4
在呼吸暫停正壓通氣長期療效研究(APPLES)中,納入超過 1200
晝夜節(jié)律紊亂可能通過一些潛在機制,而導致認知能力的下降。晝夜節(jié)律影響不同腦區(qū)活動性,包括額葉、丘腦、下丘腦區(qū)域以及腦干藍斑,而晝夜生物鐘基因可能有助于調節(jié)神經(jīng)形成。來自動物研究的成果顯示,晝夜節(jié)律紊亂能夠損傷海馬功能以及學習、記憶能力。
褪黑素,由松果體分泌的胺類激素,與睡眠 -
治療研究
許多治療可以有效的改善老年群體的睡眠情況,但是評估老年群體中睡眠障礙治療對認知功能改善的研究很少。來自一項納入老年失眠群體(65-85
一項前景光明的結果顯示,光療法可以減輕 AD
目前臨床開展許多褪黑素治療對癡呆癥狀影響的研究,但補充褪黑素的療效并不一致。納入輕度認知患者的兩項研究提示,褪黑素治療可能是有益的,并且可能具有阻止癡呆進展的作用;但是兩項其它研究顯示 1-7
一項基于 3
針對睡眠呼吸紊亂來治療癡呆可能頗具前景;然而,治療時機、時長以及受眾群體仍然未知。一項小樣本量的研究納入 AHI≥10
一項針對 13
一項小規(guī)模研究顯示,CPAP
另一項納入 17
未來要開展更有針對性的隨機對照試驗,重點關注輕度認知障礙的患者,并且需要納入大規(guī)模樣本量、持續(xù)更長的治療時間。一些藥物例如多奈哌齊和氟替卡松,在治療阻塞性睡眠呼吸暫停上具有前景,并能改善認知結局;但目前沒有足夠證據(jù)建議藥物治療方案。因此對于阻塞性睡眠呼吸暫停的患者,需要繼續(xù)開展更長隨訪時間、更大規(guī)模的研究。
結論與未來方向
睡眠障礙,常見于認知障礙以及癡呆人群中。觀察性研究提示,睡眠障礙(尤其是睡眠時長、睡眠片段化以及睡眠呼吸紊亂)可能會增加認知障礙的風險。另外,雖然缺少一致性的證據(jù),但仍提示認知障礙與失眠及晝夜節(jié)律紊亂間有相關性。
這些成果提示,睡眠清醒周期在腦衰老中起到關鍵性作用,并指向認知功能降低或癡呆的高危人群,潛在改善認知問題的路徑之一。然而,仍然有一些問題需要被闡明。大腦內的病理改變可能早于臨床癥狀幾年到幾十年,而睡眠障礙增加能否作為這種病理現(xiàn)象的早期標志物,或者何種程度可能增加疾病起始、進展風險尚不清楚。
未來需要使用結構性 MRI
在睡眠質量以及時長的研究中,客觀檢測睡眠的手段,可能是探討睡眠哪一方面(起始、片段化、時長、睡眠不同階段持續(xù)時間)對腦衰老異常重要的最佳方法,并有助于闡明主觀、客觀睡眠檢測手段間的關系。未來需要開展更多研究,以確定認知功能降低與不安腿綜合癥、快動眼行為睡眠障礙間的關系,因為這兩種現(xiàn)象更常見于癡呆患者,尤其是路易體癡呆。
另外,老年群體中,治療睡眠障礙的相關研究,需要確定睡眠檢測以及認知結局的評估手段,從而明確睡眠的改善能否阻止或延緩癡呆的發(fā)作與進展。
一些有前景的結果顯示,短期鍛煉以及一些藥物(褪黑素、乙酰膽堿)可以改善睡眠、認知表現(xiàn);但是改善睡眠對認知的長期影響未知。由于睡眠障礙以及認知障礙在老年群體中發(fā)病率很高,睡眠與認知相關性成為重要的公共衛(wèi)生問題,它有助于篩選認知能力下降的高危人群,并且作為一種潛在治療方式改善認知健康。
編輯: neuro207