Zusammenspiel von Schlaf und Atmung: Untersuchungen zur Atmungsregulation im SchlafInteraction of sleep and breathing: Studies on the control of respiration during sleep

Beim Übergang vom Wachen zum Schlafen ändert sich die funktionelle Organisation der Atmung grundlegend: Die sogenannten Wachheitsantriebe verlieren an Einfluß, die Atmung wird im Wesentlichen in Abhängigkeit vom Stoffwechsel geregelt. Ventilations-steigerungen durch Sauerstoffmangel oder Hyperkapnie sind verringert. Der Atemwegswiderstand nimmt zu. In Abhängigkeit von der Schlafphase kommt es zu periodischer Atmung, im REM-Schlaf zu erhöhter Variabilität von Atemfrequenz und Atemtiefe. Erhöhte Widerstände der oberen Luftwege werden nur unvollständig kompensiert. Die Arousal-Schwellen für Hypoxie und Hyperkapnie sind angehoben. Schlafphasenbedingte Einschränkung der CO2-Atmungsantwort sowie der Nachweis einer circadianen Rhythmik mit Tiefstwerten am frühen Morgen gaben Anlaß für eine Studie an 11 gesunden, männlichen Probanden. Mit wiederholten, stufenweisen Veränderungen der inspiratorischen CO2-Konzentration während des Schlafes wurden die Atmungsregulation, die kurzfristige Variabilität der Atmung sowie das Verhalten der CO2-Partialdrucke untersucht. Simultan wurden EEG, EOG, EMG, Induktionsplethysmographie, Pneumotachographie, Gaspartialdrucke in der Atemluft, Sauerstoffsättigung, Pulsfrequenz und EKG aufgezeichnet. Die Schwankungen des CO2-Partialdruckes waren in den verschiedenen Schlafphasen gering, die Steilheit der CO2-Atmungsantwortkurve verringerte sich tendenziell vom Wachsein über Stadium 3 und 4 zum Stadium 2, im REM-Schlaf variierte sie stark. Über den Verlauf der Nacht wurden 2 Periodizitäten der CO2-Atmungsantworten mit Periodendauern von 3,8 h und von 43 min gefunden. Im REM-Schlaf unterschied sich die Hyperkapnieantwort nicht von der im Stadium 4, ebenso waren die maximalen CO2-Partialdrucke identisch, während Mittel- und Minimalwerte im REM-Schlaf signifikant niedriger waren. Im Hinblick auf die kurzfristige Variabilität zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang mit phasischen Ereignissen im REM-Schlaf, die selbst unter Hyperkapnie mit flacherer, beschleunigter Atmung einhergingen. Die Ergebnisse sprechen für erhaltene homoiostatische Funktionen der Atmungsregulation im Schlaf. Selbst kurzfristige Schwankungen im REM-Schlaf werden beim Gesunden rasch kompensiert.