Effect of hypoxic burden on the prevalence of cardiovascular diseases in apneic patients: determination of a threshold and role of the autonomic nervous system
Effet de la charge hypoxique dans la prévalence des complications cardiovasculaires chez les patients apnéiques, détermination d’un seuil et rôle du système nerveux autonome
Résumé
Introduction: Obstructive sleep apnea (OSA) is a common condition causing intermittent nocturnal hypoxemia and sleep fragmentation. It is associated with cardiovascular (CV) complications, the pathophysiological mechanisms of which could involve dysfunction of the autonomic nervous system (ANS). The apnea-hypopnea index (AHI) is used to assess the severity of OSA. However, it was recently demonstrated that hypoxemia would be a better parameter to assess CV morbidity and mortality, in particular the hypoxic burden (HB) taking into account the duration, the frequency and the intensity of oxygen desaturations. However, no severity threshold has been established yet. The objectives of our study were to define a HB threshold from which an increase in the prevalence of CV complications is observed and using this threshold, to explore the role of ANS dysfunction as a pathophysiological link between hypoxemia and CV complications.
Material and methods: a total of 117 patients with a moderate to severe OSA diagnosis were enrolled between January 2018 and December 2019 in the sleep center of Lyon. The occurrence of a CV complication was assessed within 10 years before OSA diagnosis. HB was calculated as the area between the line passing through the 90% SpO2 threshold and the curve of oximetry values below 90%. ROC curves were used to determine the cutoff value of HB with the best sensitivity (Se) and specificity (Sp) for predicting the prevalence of CV events. Heart rate variability (HRV) analysis based on polysomnograms’ ECG was used to measure ANS activity.
Results: the optimal cut-off value for HB was 1163.5%.s (AUC = 0.712, p <0.001) with Se and Sp of 66.7% and 76.3%, respectively. When separating the patients according to this hypoxemia threshold, significant differences were found concerning several HRV indices. Significant correlations between HB and some markers of ANS activity were found, independently of AHI and arousal index.
Conclusion: In patients with moderate to severe OSA, a HB greater than 1163.5%.s is associated with a higher prevalence of CV complications. The increase in ANS activity associated with nocturnal hypoxemia and not with sleep fragmentation suggests a proper effect of hypoxemia on autonomic activity. Our study confirms that AHI should not be the only parameter to assess the severity of OSA, particularly in terms of CV risk.
Introduction : le syndrome d’apnée obstructif du sommeil (SAOS), caractérisé par une hypoxémie nocturne et une fragmentation du sommeil, est responsable de complications cardiovasculaires (CV) qui impliqueraient la dysfonction du système nerveux autonome (SNA). L’index d’apnée-hypopnée (IAH) est utilisé pour évaluer la sévérité du SAOS, or, la charge hypoxique (CH) serait un meilleur paramètre pour évaluer la morbi-mortalité CV. Toutefois aucun seuil de sévérité n’a été établi. L’objectif est de déterminer un seuil de CH associé à plus de complications CV et de vérifier le rôle du SNA comme lien physiopathologique entre hypoxémie et complications CV.
Méthodes : 117 patients avec SAOS modéré à sévère ont été inclus entre janvier 2018 et décembre 2019 au Cente hospitalier universitaire (CHU) de Lyon. La survenue d’une complication CV dans les 10 ans était le critère de jugement principal. La CH été calculée comme l’aire entre le seuil de SpO2 de 90% et les valeurs d’oxymétrie inférieures à 90%. Des courbes ROC ont été utilisées pour déterminer le seuil optimal de CH. L’analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque (VFC) a été utilisée pour mesurer l’activité du SNA.
Résultats : le seuil optimal de CH était de 1163,5 %.s (ASC=0,712, p<0,001, Se=66,7%, Sp=76,3%). Entre les patients hypoxémiques ou non, des différences significatives existaient concernant certains indices de VFC. Des corrélations significatives entre CH et marqueurs d’activité du SNA ont été retrouvées, indépendamment de l’IAH et de l’index de micro-éveil.
Conclusion : une CH supérieure à 1163,5%.s était associée à une prévalence plus importante de complications CV. Il existait une augmentation de l’activité du SNA associée à l’hypoxémie nocturne seule suggérant un effet propre de l’hypoxémie sur l’activité autonomique. L’IAH ne devrait pas être le seul paramètre pour évaluer la sévérité du SAOS notamment en termes de complications CV.
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