Μελέτη των επιπέδων της βιταμίνης D στο πλάσμα ασθενών με σύνδρομο αποφρακτικών απνοιών κατά τον ύπνο

Abstract

Introduction: Obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) is characterized by recurrent episodes of partial or complete upper airway obstruction during sleep. Although it is the most common breathing disorder during sleep, it often remains undiagnosed. Symptoms include snoring and breathing cessation as well as choking or gasping during sleep, while excessive daytime sleepiness (EDS) is the main daytime manifestation of OSAS.Vitamin D is a fat-soluble vitamin produced in the skin after exposure to sunlight or it is absorbed through diet. In the bloodstream, vitamin D binds to the vitamin D binding protein (VDBP) and its biological functions are expressed after the connection to its cellular receptor (VDR). In addition to regulating homeostasis of calcium and phosphorus, which constitutes its main activity, vitamin D also acts on other systems, such as the immune system and muscles, while deficient vitamin levels are associated with increased probability of developing cardiovascular disease and metabolic syndrome.Recent data support a bidirectional relationship between OSAS and serum vitamin D levels. Conditions associated with hypovitaminosis D, such as immune system disorders, systemic inflammation and myopathy, seem to favor the onset of OSAS and EDS, while obesity, a common feature of patients with sleep apnea, negatively affects vitamin D levels.Aim: The aim of the study was to determine vitamin D levels in patients with OSAS and to explore their correlation with anthropometric characteristics and sleep parameters. At the same time, the relationship between vitamin D levels with EDS and metabolic syndrome was investigated in the same patient population. Finally, we studied the possible association between VDR and VDBP gene polymorphisms and OSAS.Patients – Methods: The study population consisted of 268 subjects (223 men and 45 women) consecutively referred for sleep study, due to suspected OSAS. After obtaining a complete medical history and measuring anthropometric characteristics, all participants underwent a complete polysomnographic study for OSAS diagnosis. The presence of EDS was assessed using the Epworth sleepiness scale. The diagnosis of metabolic syndrome was set according to the criteria of the International Diabetes Federation. Respiratory function was assessed to all participants through spirometry and arterial blood gas analysis. Vitamin D [25(OH)D] levels were measured, as well as parameters regarding liver function, fasting glucose levels and lipid profile, and VDR and VDBP gene polymorphisms were also determined.Results: Subjects were divided according to apnea-hypopnea index (AHI) in two groups: control group (AHI <5 events/hour sleep, that included 52 subjects) and OSAS group (AHI ≥5 events/hour of sleep, that included 216 patients). Serum 25(OH)D levels were lower in OSAS patients (p<0.001).A negative correlation was observed between 25(OH)D levels and AHI (p=0.034), oxyhemoglobin desaturation index (p=0.010), percentage of sleep time with oxyhemoglobin saturation <90% (p<0.001) and sleep stage transitions (p=0.003). OSAS patients were also divided into 2 subgroups according to 25(OH)D levels: a subgroup with sufficient vitamin D levels [25(OH)D levels ≥20 ng/ml] and a subgroup with insufficient vitamin D levels [25(OH)D levels <20 ng/ml]. Compared to the latter, OSAS patients with sufficient 25(OH)D levels demonstrated a better sleep quality, indicated by increased duration of sleep stage 2 (p=0.047) and decreased number of sleep stage transitions (p=0.001).In order to study the relationship between vitamin D and daytime sleepiness in patients with OSAS, the latter were divided into 2 subgroups: without EDS (ESS ≤10) and with EDS (ESS >10). In the latter reduced 25(OH)D levels were observed compared with OSAS patients without EDS (p=0.046). Regression analysis demonstrated that both 25(OH)D levels (p=0.045) and AHI (p=0.05) were predictors of EDS in OSAS patients.Additionally, in order to evaluate vitamin D levels in patients with ΟSAS and metabolic syndrome (MS), a group of 107 ΟSAS patients was studied. Patients were divided in two subgroups according to the presence of MS: a subgroup of patients with OSAS and MS and a subgroup of patients with OSAS but without MS. In patients with OSAS without MS increased 25(OH)D levels were observed compared with those with OSAS and MS (p=0.012). Furthermore the group of patients with OSAS and MS was divided into two subgroups according to the metabolic score: patients with OSAS and metabolic score =3 and patients with OSAS and metabolic score >3. OSAS patients with metabolic score of 3 had increased 25(OH)D levels compared with OSAS patients with metabolic score >3 (p=0.038).Finally, VDR and VDBP gene polymorphisms were determined in 176 subjects. Subjects were divided in two groups according to AHI: group of patients with OSAS (AHI ≥5 events/hour of sleep) and control group (AHI <5 events/hour of sleep). The distribution of the 3 VDR gene genotypes (FF/Ff/ff) showed a significant difference between OSAS and healthy subjects (p=0.027). More specifically, the frequency of the FF genotype was higher in OSAS patients compared to non-apnoeic subjects (p=0.021). No differences were observed between the groups regarding distribution frequency of genotypes of the BsmI, ApaI and TaqI polymorphisms of the VDR gene, as well as the polymorphisms rs4588 and rs7041 of the VDBP gene. In OSAS patients, presence of FokI polymorphism was associated with 25(OH)D levels. Regression analysis showed that the combination of 25(OH)D levels and FokI polymorphism showed an inverse correlation with OSAS (p=0.014).Conclusions: Vitamin D levels are decreased in patients with OSAS compared to controls, suggesting an increased risk of vitamin D deficiency in this patient population. In addition, vitamin D levels are related to the severity of the disease and to indices of nocturnal hypoxemia and sleep disruption. Also, vitamin D levels were lower in patients with OSAS and EDS, highlighting the bidirectional relationship between the two conditions. Our results also indicate that patients with both OSAS and MS have significantly reduced vitamin D levels compared with patients with OSAS alone. In addition, vitamin D deficiency is more common in patients with more severe MS (metabolic score >3). Finally, FokI polymorphism of the VDR gene is associated with OSAS and vitamin D levels in these patients. Also, the combination of low vitamin D levels and FokI dominant genotype FF is associated with an increased probability of OSAS occurrence.

Εισαγωγή: Το σύνδρομο αποφρακτικών απνοιών κατά τον ύπνο (ΣΑΑΥ) χαρακτηρίζεται από επαναλαμβανόμενα επεισόδια πλήρους ή μερικής απόφραξης του ανώτερου αεραγωγού κατά τη διάρκεια του ύπνου. Παρά το γεγονός ότι αποτελεί τη συχνότερη διαταραχή της αναπνοής στον ύπνο, συχνά παραμένει αδιάγνωστο. Στα συμπτώματα του περιλαμβάνονται το ροχαλητό, οι άπνοιες και το αίσθημα πνιγμονής στον ύπνο, ενώ η υπερβολική ημερήσια υπνηλία είναι η κυριότερη εκδήλωση του συνδρόμου κατά τη διάρκεια της ημέρας.Η βιταμίνη D είναι μια λιποδιαλυτή βιταμίνη που παράγεται στο δέρμα μετά από έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία ή προσλαμβάνεται μέσω της διατροφής. Στην αιματική κυκλοφορία η βιταμίνη D συνδέεται από τη δεσμευτική πρωτεΐνη της βιταμίνης D (VDBP) και οι βιολογικές λειτουργίες της εκφράζονται μετά από ένωση με τον κυτταρικό υποδοχέα της (VDR). Εκτός από τη ρύθμιση της ομοιοστασίας ασβεστίου και φωσφόρου που αποτελεί την κυριότερη δράση της, η βιταμίνης D επιδρά και σε άλλα συστήματα, όπως το ανοσοποιητικό και το μυικό, ενώ ανεπαρκή επίπεδα της σχετίζονται με αυξημένη πιθανότητα εκδήλωσης καρδιαγγειακής νόσου και μεταβολικού συνδρόμου.Πρόσφατα δεδομένα υποστηρίζουν την αμφίδρομη σχέση μεταξύ του ΣΑΑΥ και των επιπέδων της βιταμίνης D στον ορό. Καταστάσεις που συνοδεύουν την υποβιταμίνωση D, όπως διαταραχές στη ρύθμιση του ανοσοποιητικού συστήματος, συστηματική φλεγμονή και μυοπάθεια φαίνεται να ευνοούν την εμφάνιση ΣΑΑΥ και υπερβολικής ημερήσιας υπνηλίας, ενώ η παχυσαρκία, ένα σύνηθες χαρακτηριστικό των ασθενών με ΣΑΑΥ, επηρεάζει αρνητικά τα επίπεδα ορού της βιταμίνης D.Σκοπός: Σκοπός της μελέτης ήταν ο καθορισμός των επιπέδων βιταμίνης D σε ασθενείς με ΣΑΑΥ και η διερεύνηση της συσχέτισης τους με ανθρωπομετρικά χαρακτηριστικά και παραμέτρους του ύπνου τους. Παράλληλα, διερευνήθηκε η σχέση μεταξύ των επιπέδων βιταμίνης D με την παρουσία υπερβολικής ημερήσιας υπνηλίας και με μεταβολικού συνδρόμου στη συγκεκριμένη ομάδα ασθενών. Τέλος, μελετήθηκε η πιθανή συσχέτιση πολυμορφισμών των γονιδίων του VDR και της VDBP με την εκδήλωση του ΣΑΑΥ.Ασθενείς – Μέθοδος: Συμπεριλήφθηκαν συνολικά 268 άτομα (223 άνδρες και 45 γυναίκες) τα οποία εξετάστηκαν διαδοχικά για συμπτώματα πιθανού ΣΑΑΥ. Μετά από τη λήψη πλήρους ιατρικού ιστορικού και τη μέτρηση ανθρωπομετρικών χαρακτηριστικών, όλοι οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε πλήρη πολυσωματοκαταγραφική μελέτη. Η παρουσία υπερβολικής ημερήσιας υπνηλίας εκτιμήθηκε με τη χρήση της κλίμακας ημερήσιας υπνηλίας Epworth. Η διάγνωση του μεταβολικού συνδρόμου τέθηκε σύμφωνα τα κριτήρια της International Diabetes Federation. Σε όλους τους συμμετέχοντες έγινε εκτίμηση της αναπνευστικής λειτουργίας με σπιρομετρικό έλεγχο και λήψη αερίων αρτηριακού αίματος. Προσδιορίστηκαν ακόμη τα επίπεδα βιταμίνης D [25(OH)D], δείκτες της ηπατικής λειτουργίας, τα επίπεδα γλυκόζης νηστείας και το λιπιδαιμικό προφίλ και έγινε καθορισμός των πολυμορφισμών των γονιδίων του VDR και της VDBP.Αποτελέσματα: Τα άτομα της μελέτης χωρίστηκαν ανάλογα με το δείκτη απνοιών υποπνοιών (AHI) σε 2 ομάδες: ομάδα ελέγχου (AHI <5 επεισόδια/ώρα ύπνου, που περιλάμβανε 52 άτομα) και ομάδα ασθενών με ΣΑΑΥ (AHI ≥5 επεισόδια/ώρα ύπνου, που περιλάμβανε 216 ασθενείς). Τα επίπεδα 25(OH)D βρέθηκαν ελαττωμένα στους ασθενείς με ΣΑΑΥ σε σχέση με αυτούς της ομάδας ελέγχου (p<0,001). Στην ομάδα των ασθενών με ΣΑΑΥ, θετική συσχέτιση παρατηρήθηκε μεταξύ των επιπέδων 25(ΟΗ)D και του ποσοστού σταδίου ύπνου 2 (p=0,007), ποσοστού σταδίου ύπνου ταχέων οφθαλμικών κινήσεων (p=0,038) και μέσης τιμής κορεσμού οξυαιμοσφαιρίνης στον ύπνο (p<0,001). Αρνητική συσχέτιση παρατηρήθηκε μεταξύ των επιπέδων 25(ΟΗ)D και του δείκτη απνοιών - υποπνοιών (p=0,034), δείκτη αποκορεσμού της οξυαιμοσφαιρίνης (p=0,010), ποσοστού χρόνου ύπνου με κορεσμό οξυαιμοσφαιρίνης <90% (p<0,001) και των μεταβάσεων σταδίων ύπνου (p=0,003).Κατόπιν, η ομάδα των ασθενών με ΣΑΑΥ χωρίστηκε σε 2 υποομάδες ανάλογα με τα επίπεδα 25(OH)D: υποομάδα με επαρκή επίπεδα βιταμίνης D [επίπεδα 25(OH)D ≥20 ng/ml] και υποομάδα με ανεπαρκή επίπεδα βιταμίνης D [επίπεδα 25(OH)D <20 ng/ml]. Διαπιστώθηκε ότι συγκριτικά με τους ασθενείς με ΣΑΑΥ και ανεπαρκή επίπεδα 25(OH)D, οι ασθενείς με ΣΑΑΥ και επαρκή επίπεδα 25(OH)D παρουσίαζαν καλύτερη ποιότητα ύπνου, όπως φάνηκε από τη μεγαλύτερη διάρκεια σταδίου ύπνου 2 (p=0,047) και τις λιγότερες μεταβάσεις σταδίων ύπνου (p=0,001).Η επόμενη ανάλυση είχε στόχο τη μελέτη της σχέσης των επιπέδων βιταμίνης D και της ημερήσιας υπνηλίας σε ασθενείς με ΣΑΑΥ. Επομένως η συγκεκριμένη ομάδα χωρίστηκε σε 2 υποομάδες: υποομάδα ασθενών χωρίς υπερβολική ημερήσια υπνηλία (ESS ≤10) και υποομάδα ασθενών με υπερβολική ημερήσια υπνηλία (ESS >10). Οι ασθενείς με ΣΑΑΥ και υπερβολική ημερήσια υπνηλία παρουσίαζαν ελαττωμένα επίπεδα 25(OH)D συγκριτικά με τους ασθενείς με ΣΑΑΥ χωρίς ημερήσια υπνηλία (p=0,046). Τα επίπεδα 25(OH)D (p=0,045) σε συνδυασμό με το δείκτη απνοιών-υποπνοιών (p=0,05) αποτελούσαν καθοριστικούς παράγοντες στην εκδήλωση υπνηλίας στους ασθενείς με ΣΑΑΥ. Επιπρόσθετα, με σκοπό την εκτίμηση των επιπέδων βιταμίνης D σε ασθενείς με ΣΑΑΥ και μεταβολικό σύνδρομο, μελετήθηκε ομάδα 107 ασθενών με ΣΑΑΥ που χωρίστηκε σε δύο υποομάδες ανάλογα με την παρουσία ή όχι ΜΣ: ομάδα ασθενών με ΣΑΑΥ και ΜΣ και ομάδα ασθενών με ΣΑΑΥ χωρίς ΜΣ. Τα επίπεδα 25(OH)D βρέθηκαν αυξημένα στους ασθενείς με ΣΑΑΥ χωρίς ΜΣ, συγκριτικά με αυτά των ασθενών με ΣΑΑΥ και ΜΣ (p=0,012). Κατόπιν, η ομάδα των ασθενών με ΣΑΑΥ και ΜΣ χωρίστηκε σε δύο υποομάδες ανάλογα με το μεταβολικό δείκτη των ασθενών: ασθενείς με ΣΑΑΥ και μεταβολικό σκορ =3 και ασθενείς με ΣΑΑΥ και μεταβολικό σκορ >3. Τα επίπεδα 25(OH)D ήταν αυξημένα στους ασθενείς με μεταβολικό σκορ =3 συγκριτικά με αυτά των ασθενών με μεταβολικό σκορ >3 (p=0,038).Τέλος, ο καθορισμός των πολυμορφισμών των γονιδίων του VDR και της VDBP έγινε σε υποομάδα ασθενών που περιλάμβανε 176 άτομα. Το σύνολο των ασθενών χωρίστηκε σε δύο ομάδες ανάλογα με τον AHI: ομάδα ασθενών με ΣΑΑΥ (AHI ≥5 επεισόδια/ώρα ύπνου) και ομάδα ελέγχου (AHI <5 επεισόδια/ώρα ύπνου). Η κατανομή των 3 γονοτύπων του πολυμορφισμού FokI του γονιδίου VDR (FF/Ff/ff) παρουσίαζε σημαντική διαφορά μεταξύ των ασθενών με ΣΑΑΥ και των υγιών ατόμων (p=0,027). Συγκεκριμένα, η συχνότητα του FF γονοτύπου είναι υψηλότερη στους ασθενείς με ΣΑΑΥ σε σχέση με τα μη απνοϊκά άτομα (p=0,021). Δεν παρατηρήθηκαν διαφορές μεταξύ των ομάδων σχετικά με τη συχνότητα κατανομής των γονοτύπων των πολυμορφισμών BsmI, ApaI και TaqI του VDR, καθώς και των πολυμορφισμών rs4588 και rs7041 του γονιδίου της VDBP. Στους ασθενείς με ΣΑΑΥ, η παρουσία του πολυμορφισμού FokI σχετίζονταν με τα επίπεδα της 25(OH)D. Η ανάλυση παλινδρόμησης ανέδειξε ότι ο συνδυασμός επιπέδων 25(OH)D και πολυμορφισμού FokI του VDR παρουσίαζαν αντίστροφη συσχέτιση με την εκδήλωση ΣΑΑΥ (p=0,014).Συμπεράσματα: Τα επίπεδα βιταμίνης D είναι ελαττωμένα σε ασθενείς με ΣΑΑΥ συγκριτικά με τους μάρτυρες, υποδηλώνοντας αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης ανεπάρκειας βιταμίνης D στο συγκεκριμένο πληθυσμό ασθενών. Επιπλέον, τα επίπεδα 25(OH)D σχετίζονται με τη σοβαρότητα της νόσου και με δείκτες υποξυγοναιμίας και κατακερματισμού του ύπνου.Επίσης, τα επίπεδα βιταμίνης D είναι χαμηλότερα σε ασθενείς με ΣΑΑΥ που αναφέρουν υπερβολική ημερήσια υπνηλία σε σχέση με αυτούς χωρίς υπνηλία, αναδεικνύοντας την αμφίδρομη σχέση που πιθανά να υπάρχει μεταξύ των δύο καταστάσεων. Επιπλέον οι ασθενείς που παρουσιάζουν ταυτόχρονα ΣΑΑΥ και ΜΣ έχουν σημαντικά ελαττωμένα επίπεδα 25(OH)D σε σχέση με ασθενείς με ΣΑΑΥ χωρίς την συνύπαρξη ΜΣ ενώ η ανεπάρκεια βιταμίνης D είναι συχνότερη σε ασθενείς με σοβαρότερου βαθμού ΜΣ (μεταβολικός δείκτης >3).Τέλος, ο πολυμορφισμός FokI του VDR σχετίζεται με το ΣΑΑΥ και με τα επίπεδα βιταμίνης D σε αυτούς τους ασθενείς. Επίσης, ο συνδυασμός χαμηλών επιπέδων βιταμίνης D και του επικρατούς γονότυπου FF του FokI συνδέονται με αυξημένη πιθανότητα εκδήλωσης ΣΑΑΥ.