Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Luftschadstoffen und Schlafparametern bei Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung mit oder ohne obstruktiver Schlafapnoe
Luftverschmutzung hat sich weltweit zu einer bedeutenden Umweltherausforderung entwickelt, wobei zahlreiche Studien die negativen Auswirkungen auf die Gesundheit der Atemwege hervorheben. Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD), eine weit verbreitete chronische Atemwegserkrankung, die durch eine teilweise irreversible Atemwegsobstruktion gekennzeichnet ist, ist besonders anfällig für die schädlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung. In China lag die Prävalenz von COPD bei Personen ab 40 Jahren zwischen 2012 und 2015 bei 13,7 %, was die öffentliche Gesundheitsbelastung durch diese Krankheit unterstreicht. Die obstruktive Schlafapnoe (OSA), eine häufige Komorbidität bei COPD-Patienten, ist durch wiederholte Episoden von teilweiser oder vollständiger oberer Atemwegsobstruktion während des Schlafs gekennzeichnet, was zu Schlafapnoe-Hypopnoe, Hypoxämie und Schlaffragmentierung führt. Angesichts der zunehmenden Aufmerksamkeit für die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf COPD ist es von entscheidender Bedeutung, zu untersuchen, ob die Exposition gegenüber Luftschadstoffen die Wahrscheinlichkeit einer gleichzeitig auftretenden OSA bei COPD-Patienten beeinflusst und wie sie die Schlafparameter beeinflusst.
Diese Querschnittsbeobachtungsstudie, die am Peking University Third Hospital in Peking, China, durchgeführt wurde, zielte darauf ab, die Zusammenhänge zwischen der Exposition gegenüber Luftschadstoffen und Schlafparametern bei COPD-Patienten mit oder ohne OSA zu untersuchen. Die Studie rekrutierte COPD-Patienten zwischen November 2014 und Mai 2018, nachdem eine ethische Genehmigung und eine Einwilligungserklärung aller Teilnehmer eingeholt worden war. Die COPD-Diagnose wurde anhand spirometrischer Daten bestätigt, die den Richtlinien der Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) entsprachen, mit einem postbronchodilatatorischen Verhältnis von forciertem exspiratorischem Volumen in einer Sekunde (FEV1) zu forcierter Vitalkapazität (FVC) von weniger als 0,70. Zu den Einschlusskriterien gehörten ein Alter von ≥40 Jahren, eine stabile COPD ohne akute Exazerbation oder Infektion der oberen Atemwege in den vorangegangenen sechs Wochen und ein mindestens einjähriger Wohnsitz in Peking. Zu den Ausschlusskriterien gehörten neurologische oder psychiatrische Störungen, andere Atemwegserkrankungen, die Einnahme von schlaffördernden Medikamenten und das zentrale Schlafapnoe-Syndrom.
Die täglichen Durchschnittskonzentrationen von sechs wichtigen Luftschadstoffen – Feinstaub mit aerodynamischen Durchmessern von weniger als 2,5 Mikrometern (PM2,5) und weniger als 10 Mikrometern (PM10), Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO), Stickstoffdioxid (NO2) und das tägliche Maximum des 8-Stunden-Ozons (O3) – wurden vom China National Environmental Monitoring Center bezogen. Schlafparameter, einschließlich des nasalen Atemdrucks, der thorakoabdominalen Bewegung und der Sauerstoffsättigung (SpO2), wurden mit dem ApneaLinkTM-Monitor aufgezeichnet. Die Teilnehmer wurden anhand eines Apnoe-Hypopnoe-Index (AHI) von ≥5 Ereignissen/Stunde oder <5 Ereignissen/Stunde in Gruppen mit COPD ohne OSA oder COPD mit OSA eingeteilt.
Die Studie umfasste 109 COPD-Patienten, davon 45 (41,3 %) in der Gruppe COPD ohne OSA und 64 (58,7 %) in der Gruppe COPD mit OSA. Die Gruppe COPD mit OSA wies einen signifikant höheren AHI (19,5 Ereignisse/Stunde) im Vergleich zur Gruppe COPD ohne OSA (5,0 Ereignisse/Stunde) auf. Darüber hinaus waren die minimalen und mittleren SpO2-Werte in der Gruppe COPD mit OSA signifikant niedriger. Die Spearman-Korrelationsanalyse zeigte positive Zusammenhänge zwischen Feinstaub, gasförmigen Schadstoffen (SO2, NO2 und CO) und der relativen Luftfeuchtigkeit (RH).
Multiple lineare Regressionsmodelle (MLR) wurden verwendet, um die Auswirkungen von Luftschadstoffen auf die Schlafparameter zu bewerten, wobei Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index (BMI), Raucherstatus, berufliche Exposition, Exposition gegenüber Kochölrauch, GOLD-Stadium, Temperatur und RH angepasst wurden. Kumulative Verzögerungseffekte (von Lag 0 bis Lag 7) wurden für jeden Schadstoff bewertet. Signifikante Zusammenhänge wurden zwischen der Exposition gegenüber PM2,5, PM10, O3 und SO2 und dem Sauerstoffentsättigungsindex (ODI) beobachtet. Insbesondere waren Interquartilbereich (IQR)-Erhöhungen von PM2,5 bei Lag 5, PM10 bei Lag 7, O3 bei Lag 7 und SO2 bei Lag 7 mit 0,83 %, 0,53 %, 1,84 % und 1,68 % Erhöhungen des ODI verbunden. Negative Zusammenhänge wurden auch zwischen PM2,5 und PM10 und SpO2 festgestellt, wobei IQR-Erhöhungen von PM2,5 bei Lag 1 und PM10 bei Lag 6 mit Reduktionen des basalen und minimalen SpO2 verbunden waren. Darüber hinaus waren IQR-Erhöhungen von PM2,5 und PM10 bei Lag 4 mit Erhöhungen des prozentualen Anteils der Gesamtschlafzeit mit einer Sauerstoffsättigung unter 90 % (T90) verbunden.
Das MLR-Modell zeigte stärkere Zusammenhänge zwischen Luftschadstoffen und Schlafparametern bei COPD-Patienten mit OSA im Vergleich zu denen ohne OSA. In der Gruppe COPD mit OSA waren IQR-Erhöhungen von PM10 bei Lag 3 mit einer 0,67 %igen Erhöhung des ODI und einer 0,74 %igen Reduktion des minimalen SpO2 verbunden. Ebenso waren IQR-Erhöhungen von O3, NO2 und SO2 bei Lag 0 mit signifikanten Erhöhungen von T90 verbunden, während eine IQR-Erhöhung von SO2 bei Lag 0 mit einer 2,82 %igen Reduktion des basalen SpO2 verbunden war. Die Sensitivitätsanalyse bestätigte die Robustheit dieser Ergebnisse.
Diese Studie unterstreicht die negativen Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Schlafparameter bei COPD-Patienten, insbesondere bei denen mit OSA. Erhöhte Konzentrationen von Luftschadstoffen waren mit einem erhöhten ODI und T90 sowie einem reduzierten SpO2 verbunden, was nächtliche Hypoxämie und den Schweregrad der OSA widerspiegelt. Die stärkeren Zusammenhänge, die bei COPD-Patienten mit OSA beobachtet wurden, deuten darauf hin, dass diese Personen anfälliger für die Atemwegseffekte der Luftverschmutzung sind. Mögliche Mechanismen umfassen die Ablagerung von Schadstoffpartikeln in den Atemwegen, was zu Entzündungen und einer reduzierten Atemwegspatency führt, sowie direkte Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem über den Riechnerv, was die neurochemische Regulation verändert.
Aus der Perspektive der öffentlichen Gesundheit unterstreichen diese Ergebnisse die Bedeutung der Verbesserung der Luftqualität, um die negativen Auswirkungen der Luftverschmutzung auf COPD-Patienten zu mildern. Trotz erheblicher Fortschritte bei der Luftreinhaltung in China liegen die Schadstoffkonzentrationen weiterhin über den Richtlinien der Weltgesundheitsorganisation, insbesondere bei Feinstaub. Persönliche Schutzmaßnahmen werden für COPD-Patienten mit OSA empfohlen, um das Risiko für Atemwegsgesundheit während Perioden hoher Luftverschmutzung zu verringern.
Zusammenfassend liefert diese Studie Belege für die signifikanten Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Schlafparameter bei COPD-Patienten, wobei stärkere Effekte bei denen mit OSA beobachtet wurden. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit gezielter Umweltstrategien zur Verbesserung der Luftqualität und zum Schutz der Atemwegsgesundheit von COPD-Patienten.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002281