睡眠過程中交感和副交感拮抗活動的初步分析*

葉紅飛李靜殷敏程雷Tabata RyokoSoichiro Miyazaki

睡眠過程中交感和副交感拮抗活動的初步分析*

葉紅飛1李靜1殷敏1程雷1Tabata Ryoko3Soichiro Miyazaki3

目的探討睡眠過程中交感和副交感神經(jīng)功能的拮抗關(guān)系。方法對10名健康年輕大學生(男性7名，女性3名，年齡19-23歲)使用Holter,L,電圖儀進行連續(xù)心電監(jiān)測，將所獲R-R間隔的時間序列資料以10分鐘為一個單位進行分隔，利用粗視化頻譜分析技術(shù)（Coarse Graining Spectral Analysis,CGSA）分析SNS和PNS拮抗活動的趨勢。結(jié)果進入睡眠期后SNS活動明顯下降，而PNS活動明顯增強，覺醒后交替。且每個單位的PNS和SNS值呈反比例函數(shù)關(guān)系。結(jié)論睡眠過程中交感和副交感神經(jīng)功能存在相互拮抗的關(guān)系，此消彼長。

阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征;交感/副交感神經(jīng);粗視化頻譜分析;拮抗

交感神經(jīng)系統(tǒng)（sympathetic nerve system，SNS）和副交感神經(jīng)系統(tǒng)（parasympathetic nerve system，PNS）功能活動的失衡是阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征（Obstructive Sleep apnea Syndrome，OSAS）病理生理機制中的重要環(huán)節(jié)，除了在呼吸暫停過程中參與調(diào)整上呼吸道肌緊張外，還在一系列繼發(fā)性病變的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[1，2]。很多研究關(guān)注了OSAS對副交感功能活動的影響[3-6]，但是SNS和PNS拮抗活動仍然缺乏關(guān)注和研究。

直接測定自主神經(jīng)功能活動比較困難，通過心率或心電圖的R-R間隔的波動評價自主神經(jīng)功能是主要的方法，而波譜分析是其中最常用的手段[4、7-9]。我們采用粗視化頻譜分析技術(shù)（Coarse Graining Spectral Analysis,CGSA），并去除R-R時間序列中的1/f成分，然后通過快速傅里葉變換法（Fourier transformation）進行波譜分析[7-8]，發(fā)現(xiàn)該法可以更好地反應(yīng)自主神經(jīng)晝夜活動趨勢。在我們既往研究的基礎(chǔ)上，本文擬進一步探討交感和副交感的拮抗活動趨勢。

對象與方法

1 研究對象

健康年輕大學生10例，其中男性7例，女性3例，年齡均為19～23歲。所有對象均無心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病及其他重大疾病史，并沒有正在服用任何藥物。

2研究方法

所有研究對象均使用Holter心電圖計（Marquet 8500，日本）進行連續(xù)心電監(jiān)測，持續(xù)24～48小時。所有對象日?；顒诱粘?，記錄睡眠，起床，飲食，排泄等情況。

3 交感、副交感神經(jīng)功能活動分析

所記錄資料通過轉(zhuǎn)換器導入電腦。由儀器所附軟件識別心電圖的R波，并自動計算全波形的R-R間隔。以時間為橫坐標，以R-R間隔為縱坐標，形成R-R間隔的晝夜的時間序列資料。將該時間序列資料以10分鐘為一個單位進行分隔，連續(xù)對所有分隔單位進行分析，從而探討SNS和PNS拮抗活動的趨勢。

自主神經(jīng)活性使用粗視化頻譜分析技術(shù)（Coarse Graining Spectral Analysis,CGSA）進行分析。實際分析過程通過TSAS軟件以粗視化方法將R-R時間序列中的1/f成分去除，然后通過快速傅里葉變換法（Fourier transformation）進行波譜分析[7-8]。分析結(jié)果曲線中出現(xiàn)兩個主要成分，即0.3Hz附近的高頻成分（HF）和0.1Hz附近的低頻（LF），高頻成分對全頻譜功率值的比定義為PNS功能活性，而低頻成分對全頻譜功率值的比定義為交感神經(jīng)系統(tǒng)SNS功能活性[9-11]。

結(jié)果

1 交感/副交感神經(jīng)活動的晝夜拮抗（圖1）

晝夜R-R間隔資料經(jīng)過CGSA分析后形成了SNS和PSN活性的晝夜曲線。如圖1所示，進入睡眠期后SNS活動明顯下降，而PNS活動明顯增強。覺醒后交替，兩者總體上呈相互拮抗的趨勢。

圖1 交感/副交感神經(jīng)活動的晝夜拮抗（女性，33歲）

2 交感/副交感神經(jīng)活動的相關(guān)

將每個單位的PNS和SNS值分析發(fā)現(xiàn)兩者呈逆相關(guān)，呈反比例函數(shù)關(guān)系（圖2）。較好地體現(xiàn)了交感和副交感神經(jīng)的拮抗關(guān)系。

圖2 交感/副交感神經(jīng)活動的相關(guān)（女性，33歲）

討論

交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)功能活動的平衡是維持人體生理機能的基礎(chǔ)，白天覺醒期間以交感活動為主，而夜間睡眠過程中副交感活動轉(zhuǎn)而占主導地位，兩者隨時處于一個拮抗而平衡的狀態(tài)[12-14]。睡眠呼吸暫停等導致睡眠障礙的狀態(tài)，均可以影響到交感和副交感活動，評估交感/副交感神經(jīng)活動的狀態(tài)，也可以從另一個角度評估OSA對睡眠的影響[3、15-17]。迄今已經(jīng)有較多文獻報道了OSA與交感/副交感功能的相關(guān)，明確了OSA導致交感活動增強，副交感活動降低[16-19]。然而由于缺乏量化標準，仍然無法定性定量地評估這一相關(guān)，以及交感/副交感拮抗平衡所受影響。

我們既往的研究已經(jīng)提示了粗視化頻譜分析可以更好地評估自主神經(jīng)活動。進一步將睡眠活動以10分鐘為間隔細分后進行連續(xù)片段化分析，可以更好地反映睡眠過程中自主神經(jīng)功能活動的變化趨勢，同時為觀察交感和副交感的拮抗活動提供了可能[14、20]。另一方面，片段化分析可用于探討交感和副交感活動的統(tǒng)計學上的相關(guān)性，我們發(fā)現(xiàn)了交感與副交感活性值呈反比例函數(shù)關(guān)系，更好的說明了兩者間的拮抗關(guān)系。未發(fā)表的資料進一步顯示，年齡對交感/副交感的反比例函數(shù)關(guān)系有一定的影響（圖3），高齡受檢者函數(shù)曲線的曲率更大，函數(shù)系數(shù)更小，交感活動的輕微變化即引發(fā)了較大的副交感活動變化，這體現(xiàn)了副交感功能的儲備較低。交感/副交感活動的統(tǒng)計學上的相關(guān)提示，有可能對交感/副交感的拮抗平衡的程度進行評估?；诩韧芯康慕Y(jié)果，我們推測OSAS患者的拮抗平衡也因AHI的不同而改變，并且重癥患者的反比例函數(shù)系數(shù)要小。

圖3 年齡對交感/副交感相關(guān)的影響

本研究嘗試對每個受檢者的交感/副交感活動的拮抗水平進行量化分析，但并未發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學意義。這一方面因為對睡眠進行連續(xù)片段化分析的工作量較大，目前我們的研究例數(shù)尚且較少。同時受年齡、性別、基礎(chǔ)活動等影響[14、20]，交感/副交感的拮抗活動會有較大的差異。為使這一方法能夠更好地用于OSAS患者的評估，仍然需要較大的工作。今后的研究方向首先在于如何量化交感/副交感拮抗平衡的水平，以及年齡、性別及OSA對其的影響，從而為用于評估OSAS。

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（收稿:2014-09-11）

Analysis the antagonistic interaction of sympathetic and parasympathetic nerve function during sleep

YE Hongfei,LI Jing,YIN Min,CHENG Lei,Tabata Ryoko，Soichiro Miyazaki
Department of Otorhinolaryngology,GaoChun People's Hospital,Jiangsu,210000,China

ObjectiveTo discuss the antagonistic interaction of sympathetic and parasympathetic nerve function during sleep.MethodsTen healthy university smdents(male 7，female3，aged between 19.23)were enrolled in this study.Holter ECG was recorded for each subject.The RR intervals were continuously divided by 10 minutes，and then analyzed by coarse graining spectral analysis (CGSA).ResultsAfter entering the sleep period，the SNS activity decreased significantly,while the PNS activity increased and they alternated after wake up.At the same time,each unit of the PNS(parasympathetic nerve system)and SNS(sympathetic nerve system) values showed a inverse proportion function relationship.ConclusionsThe PNS and SNS have antagonistic interaction during sleep and they shift according to the stages of sleep.

Obstructive sleep apnea；Sympathetic/parasympathetic nervous；CGSA；Antagonistic interaction

10.16542/j.cnki.issn.1007-4856.2015.05.015

江蘇省衛(wèi)生廳科教興衛(wèi)開放課題（XK19200901），南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院創(chuàng)新團隊基金（IRT-16）,教育部留學回國人員科研啟動基金(20101174)

1 南京高淳區(qū)人民醫(yī)院耳鼻咽喉科(210000)

2 南京醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院耳鼻咽喉科

3 日本國立滋賀醫(yī)科大學睡眠醫(yī)學教研室

殷敏，副教授.Email：yinoto@njmu.edu.cn