Apnea obstructiva del sueño y alteraciones cerebrales

La apnea obstructiva del sueño (AOS) se caracteriza por la fragmentación del sueño y la hipoxia intermitente y se ha asociado con alteraciones de las estructuras cerebrales. La hipoperfusión cerebral, como se observa en la AOS, v unida a procesos patológicos implicados en la enfermedad de Alzheimer. Además, la hipoxemia crónica favorece la progresión de la enfermedad cerebral de vasos pequeños, lo que da lugar a infartos lacunares, lesiones de la sustancia blanca, anomalías de los tractos fibrosos de la sustancia blanca y pérdida de sustancia gris. En particular, la desaturación de oxígeno se ha asociado a un mayor riesgo de desarrollar deterioro cognitivo leve, quizá como fase prodrómica de la enfermedad de Alzheimer. Por lo tanto, los pacientes con AOS pueden experimentar una aparición más temprana del deterioro cognitivo leve y la enfermedad de Alzheimer.

La AOS puede mediar en la lesión cerebral vascular a través del estrés oxidativo inducido por la desoxigenación-reoxigenación intermitente, la disfunción mitocondrial, la disfunción endotelial y la desregulación metabólica. Ello genera una alteración cognitiva.

Estudios recientes que analizan la sustancia gris arrojan resultados contradictorios. Mientras que algunas investigaciones hallaron que la presencia y gravedad de la AOS se asociaban a una reducción del volumen de la materia gris en las cortezas frontal y parietal y en la circunvolución del cíngulo y paracíngulo, áreas subcorticales (hipocampo, amígdala, ganglios basales y tálamo) y el cerebelo, otros estudios, por el contrario, han hallado que la AOS se asocia con un mayor volumen de la sustancia gris.

Repasemos las evidencias recientes sobre AOS y alteraciones crebrales. André et al. (2020) (N = 127) observaron que la AOS estaba asociada con un aumento del volumen, la circulación sanguínea y el metabolismo de la sustancia gris, principalmente en el cíngulo posterior, el cuneus y el precuneus,así como en el cerebelo,

al igual que Kim et al. (2021) (N = 2560), quienes identificaron un aumento de los volúmenes corticales total, frontal, parietal y temporal en los hombres, y también aumento de los volúmenes corticales total, frontal y parietal en las mujeres. Taylor et al. (2018) (N = 41) hallaron que la AOS se asocia tanto con un aumento como con una disminución de la sustancia gris y, en concreto, con una asociación con un mayor volumen en las regiones talámicas bilaterales utilizando un análisis de morfometría basada en vóxeles. También vieron espesores corticales aumentados en el cíngulo medio izquierdo y una disminución del grosor de la corteza insular posterior izquierda.

Macey et al. (2018) (N = 1045, 65 con AOS clínicamente diagnosticada) informaron de que la AOS se asociaba con un aumento del volumen del hipocampo, en particular en la CA1 bilateral, subículo y uncus, y volúmenes reducidos en CA3/giro dentado derecho, con algunas variaciones específicas de género.

Analizando la hipoxia y la fragmentación del sueño por separado, Cross et al. (2018) (N = 83) descubrieron que las desaturaciones de oxígeno se asociaron con espesores corticales disminuidos en el lóbulo temporal, mientras que el aumento de la fragmentación del sueño se asoció con espesores corticales disminuidos en las regiones frontales, centrales y occipitales derechas, pero un mayor volumen en el hipocampo y la amígdala izquierdos.

Aunque es posible que algunas de estas incoherencias puedan atribuirse, al menos en parte, al pequeño tamaño de las muestras o a diferencias metodológicas, como diferentes definiciones de AOS, rangos de edad o factores no controlados, estos resultados podrían no ser tan contradictorios y que diferentes zonas fuesen afectadas de distinta manera.

Parece evidente la necesidad de más estudios en animales de experimentación. Se ha demostrado que los roedores expuestos a hipoxia intermitente tienen un mayor contenido de agua en el cerebro, lo que podría cambiar los volúmenes, mientras que la fragmentación del sueño y los cambios en el patrón respiratorio asociados a obstrucciones se han asociado de forma independiente con las fluctuaciones de la presión arterial en humanos, y el aumento de la sustancia gris se encontró que se colocaliza con una mayor carga de amiloide. Además, un estudio reciente realizado por Baril et al. (2020) (N = 65) hallaron que la AOS leve se asociaba con zonas generalizadas de menor difusividad en la sustancia blanca en vías de proyección, asociación y comisurales, pero no en el tronco encefálico, mientras que los sujetos con AOS de moderada a grave mostraron una menor difusividad axonal en el cuerpo calloso. Zhang et al. (2019) (N = 44) han encontrado que los sujetos con AOS mostraron una anisotropía fraccional significativamente menor y una mayor difusividad media y radial en el cuerpo calloso anterior. Además, Koo et al. (2020) (N = 79, solo varones) hallaron que la AOS iba asociada a menor anisotropía fraccional en las proyecciones talámicas anteriores bilaterales y el fascículo uncinado derecho.

Parece por tanto que procesos generales, como la hipoxia o la fragmentación del sueño, generan cambios cerebrales, pero son dependientes de la zona cerebral, dependientes del sexo en muchos casos y probablemente dependientes de la evolución temporal del proceso combinado AOS-alteración cerebral.

Esta neurodegeneración se caracteriza por edema cerebral, aumento del depósito de amiloide y gliosis reactiva, que podría conducir finalmente a una reducción de la sustancia gris y de la integridad de la sustancia blanca a medida que progresa la enfermedad. De hecho, Weihs et al. (2021) (N = 690) detectaron signos de degeneración cerebral relacionada con la AOS, y descubrieron que la gravedad de la AOS, definida tanto por el IAH como por el IDO, se asocia con la atrofia cerebral local relacionada con la edad.

El resumen es que el cerebro es una estructura frágil y plástica, responde intensamente a las señales ambientales y tiene un metabolismo alto, por lo que requiere un alto aporte energético (consume el 20% de las calorías del cuerpo humano con solo un 2% de su peso) y un buen aporte de oxígeno. Las alteraciones causadas por la AOS pueden inducir procesos neurodegenerativas pero hay algo esperanzador a su vez, que el tratamiento de la AOS puede aliviar el daño cerebral asociado.

 

Para leer más:

• André C, Rehel S, Kuhn E, Landeau B, Moulinet I, Touron E, et al. (2020) Association of sleep-disordered breathing with Alzheimer disease biomarkers in community-dwelling older adults. JAMA Neurol 77: 716–724.
• Baril A-A, Gagnon K, Brayet P, Montplaisir J, De Beaumont L, Carrier J, et al. (2017) Gray matter hypertrophy and thickening with obstructive sleep apnea in middle-aged and older adults. Am J Respir Crit Care Med 195: 1509–1518.
• Cross NE, Memarian N, Duffy SL, Paquola C, LaMonica H, D’Rozario A, et al. (2018) Structural brain correlates of obstructive sleep apnoea in older adults at risk for dementia. Eur Respir J 52: 1800740.
• Kim REY, Abbott RD, Kim S, Thomas RJ, Yun C-H, Kim H, et al. (2021) Sleep duration, sleep apnea, and gray matter volume. J Geriatr Psychiatry Neurol. 2021:089198872098891.
• Koo DL, Kim HR, Kim H, Seong J-K, Joo EY. (2020) White matter tractspecific alterations in male patients with untreated obstructive sleep apnea are associated with worse cognitive function. Sleep 43: 1–10.
• Macey PM, Prasad JP, Ogren JA, Moiyadi AS, Aysola RS, Kumar R, et al. (2018) Sex-specific hippocampus volume changes in obstructive sleep apnea. NeuroImage Clin 20: 305–317.
• Taylor KS, Millar PJ, Murai H, Haruki N, Kimmerly DS, Bradley TD, et al. (2018) Cortical autonomic network gray matter and sympathetic nerve activity in obstructive sleep apnea. Sleep 41: 1–10.
• Weihs A, Frenzel, S, Grabe, HJ (2021) The Link Between Obstructive Sleep Apnoea and Neurodegeneration and Cognition. Curr Sleep Medicine Rep 7: 87–96.
• Zhang B, Zhu D, Zhao W, Zhang Y, Yang Y, Zhang C, et al. (2019) Selective microstructural integrity impairments of the anterior corpus callosum are associated with cognitive deficits in obstructive sleep apnea. Brain Behav 9: 1–9.