o conhecimento dos mecanismos normais de controlo ventilatório é importante para a compreensão da fisiopatologia da apneia central do sono. A ventilação Normal é fortemente regulada para manter níveis de oxigênio arterial (PaO2) e dióxido de carbono (PaCO2) dentro de limites estreitos. Isto é conseguido através de ciclos de feedback que envolvem quimiorreceptores periféricos e centrais, receptores vagais intrapulmonares, os centros de controle respiratório no tronco cerebral, e os músculos respiratórios.,
durante a vigília, sinais de áreas corticais da influência cerebral respiração, um mecanismo chamado controle comportamental. Muitos estímulos não químicos, que incluem mecanorreceptores pulmonares e estimulação comportamental ou acordada, são conhecidos por modular este fenômeno. Durante o sono, o controle comportamental é perdido e o controle químico é o principal mecanismo que regula a ventilação, sendo o PaCO2 o principal estímulo para a ventilação., A apnéia Central do sono é mais frequentemente vista durante o sono não-rápido do olho (NREM), quando a influência Comportamental é menor, seguido por um movimento rápido do olho (REM) sono, enquanto uma pessoa totalmente acordada é menos provável de manifestá-lo. Apesar destas mudanças, o controle ventilatório durante o sono permanece semelhante ao durante a vigília.
o sono é caracterizado pela elevação da tensão arterial do dióxido de carbono (PaCO2) e um limiar apneico mais elevado, o PaCO2 abaixo do qual a apneia ocorre. A redução do PaCO2 apenas alguns mm Hg abaixo do ponto de ajuste do PaCO2 pode resultar em apneas., Eventos apneicos centrais ocorrem geralmente durante a transição entre o despertar e o sono, um período durante o qual o ponto de ajuste do PaCO2.
dois tipos de fenómenos fisiopatológicos podem causar síndromes centrais da apneia do sono: 1) instabilidade ventilatória ou 2) depressão dos centros respiratórios do tronco cerebral ou quimiorreceptores.
instabilidade ventilatória é o mecanismo por trás da CSB-CSA, respiração periódica de alta altitude, e provavelmente apneia central primária do sono. Como em qualquer sistema que é regulado por ciclos de feedback, o sistema respiratório é vulnerável à instabilidade., A ocorrência e perpetuação da instabilidade ventilatória na patogênese da apnéia central do sono pode ser visualizada no contexto do ganho de loop, um termo de engenharia que descreve o ganho global de um sistema controlado por loops de feedback.
um sistema com ganho de loop elevado responde rápida e intensamente a um gatilho, enquanto um sistema de ganho de loop responde de forma mais gradual e fraca. O ganho de Loop é afetado pelo ganho do controlador e ganho da planta. O ganho do controlador representa o grau de resposta a uma dada perturbação, enquanto o ganho da planta reflete a eficiência da resposta., No sistema respiratório, o ganho do controlador manifesta-se como quimiorreactividade, enquanto o ganho da planta é a eficácia de uma dada ventilação mínima para eliminar o dióxido de carbono.
o conceito de ganho de laço pode ser ilustrado pela forma como um ar condicionado controlado por termóstato mantém a temperatura ambiente dentro de uma gama estreita. Pequenas alterações de temperatura desencadeiam um termóstato sensível para ligar ou desligar o ar condicionado. O grau em que um termóstato responde a uma alteração da temperatura ambiente representa um ganho de controlador., O ganho da planta representa o efeito da resposta no sistema, a mudança de temperatura na sala como resultado do efeito de resfriamento do ar condicionado. Um sistema com alto ganho de planta pode ter um ar condicionado mais forte ou uma sala menor para resfriar, resultando em uma resposta mais rápida e uma maior probabilidade de exceder os limites.
ganho de ciclo é definido como a resposta a uma perturbação / perturbação em si., Em um sistema de ar condicionado controlado por termóstato com ganho de loop elevado, um pequeno aumento na temperatura ambiente rapidamente resulta em resfriamento que pode exceder a gama para a qual o termóstato é definido, logo fazendo com que o ar condicionado a ser desligado. Tal sistema seria relativamente instável, com o ar condicionado sendo frequentemente ligado e desligado, e a sala experimentando oscilações de temperatura.
no sistema de regulação ventilatória, o ganho do controlador é o grau de resposta ventilatória a uma dada alteração na hipercapnia ou hipóxia e é mediado por quimiorreceptores., O ganho da planta é representado pelo efeito de uma resposta ventilatória sobre as tensões do oxigênio arterial e do dióxido de carbono. Se um paciente tem um espaço morto baixo, uma taxa metabólica baixa, uma capacidade residual funcional baixa, ou um PaCO2 elevado, o efeito das alterações ventilatórias é mais marcado, resultando em um ganho maior da planta.
para o sistema ventilatório, o ganho de laço pode ser definido como demonstrado na imagem abaixo.
o papel do ganho do ciclo na determinação da instabilidade respiratória., A) quando o ganho do laço é inferior a 1, a tendência para um excesso da resposta corretiva a uma apneia ou hipopneia é diminuída, e a ventilação retorna a um padrão constante. B) Quando o ganho do laço é maior ou igual a 1, as respostas vigorosas a distúrbios respiratórios resultam em oscilação contínua entre os eventos e as correções, resultando em um padrão de respiração periódica instável. Adaptado da patogênese DP branca da apneia obstrutiva e central do sono. Am J Respir Crit Care Med. Dez 1 2005;172(11):1363-70., ganho de ciclo = hiperpneia (resposta a perturbações)/apneia ou hipopneia (perturbação)
Se o ganho de ciclo for inferior a 1, as respostas a apneas ou hipopneas são mais graduais e menores, permitindo que a ventilação regresse a um padrão estável. Se o ganho do laço for maior que 1, As grandes respostas às apneas e hipopneas resultam em oscilações de hiperventilação e apneia/hipoventilação, causando um estado de instabilidade chamado respiração periódica., Durante a Vigília, o controle comportamental pode sobrepor-se aos padrões respiratórios periódicos, de modo que o efeito do ganho de loop elevado no sistema ventilatório é mais evidente durante o sono.
para além do ganho de loop elevado, deve ocorrer um atraso entre a detecção de uma perturbação e o accionamento da resposta para que um sistema se torne instável. Esta condição existe para o sistema respiratório devido ao atraso entre a mudança no PaCO2 no sistema pulmonar venoso e a detecção da mudança nos corpos carótidos e brainstem., O tempo de circulação prolongado em alguns doentes com insuficiência cardíaca congestiva pode acentuar o atraso, predispondo-os a uma condição ventilatória instável, CSB-CSA.
o sistema ventilatório corre um risco particular de instabilidade quando o PaCO2 em repouso se aproxima do limiar apneico do PaCO2. Na situação de alto ganho de controlador ou alto ganho de planta em associação com um PaCO2 de baixa linha de Base perto do limiar apneico, uma pequena perturbação no sistema pode dar origem a uma aparência cíclica de apneas centrais e hiperpneas., Os doentes com hipocapnia e insuficiência cardíaca e os que ascendem a altitudes elevadas desenvolvem frequentemente estas condições, predispondo-os a um padrão respiratório periódico. A credibilidade deste conceito é apoiada pelas observações de que o aumento do espaço morto, o aumento da concentração inalada de PaCO2, ou o aumento da ventilação inicial por acetazolamida são, em algumas circunstâncias, protectores contra a respiração periódica.,
os doentes com insuficiência cardíaca e apneia central do sono demonstraram ter uma resposta ventilatória aumentada à alteração do PaCO2 comparativamente com os doentes com insuficiência cardíaca e apneia obstrutiva do sono. A hipoxia aumenta a resposta ventilatória a alterações no PaCO2 (aumenta a inclinação da resposta) e predispõe à instabilidade na ventilação. Uma alteração no PaCO2 pode ser mais importante do que o PaCO2 baixo, porque os doentes com doença hepática crónica também têm PaCO2 baixo, mas não desenvolvem apneia central do sono., Em doentes com insuficiência cardíaca e apneia do sono central, foi notificado um aumento da resposta ventilatória ao exercício, que foi proporcional à gravidade da insuficiência CSB-CSA, sugerindo uma maior resposta periférica e central aos quimiorreceptores.
a apnéia do sono Central-síndromes de hipoventilação, como aqueles associados com o uso de narcóticos ou tronco cerebral lesões são devido a perturbações da central do padrão respiratório central ou periférica quimio ou ambos, que pode tornar-se mais evidente durante o sono devido à supressão da vigília ou do comportamento da unidade.,
o “centro de controlo” respiratório envolve várias áreas da medula. Durante o sono do NREM, a respiração é controlada por um sistema automático que é principalmente influenciado por estímulos químicos. No sono REM, influências inibitórias e excitatórias são exercidas nos neurônios respiratórios medulares que se manifestam por respiração irregular e apneas centrais “fisiológicas” ocasionais.,
doenças primárias do sistema nervoso central tais como meningite ou hemorragia e tumores ou derrames que envolvem o tronco cerebral podem resultar em um padrão de respiração atáxica, referido como respiração Biot. O padrão de Biot pode ser irregular sem qualquer tipo de periodicidade ou pode consistir de corridas de respirações de tamanho semelhante alternando com apneas centrais, como demonstrado na imagem abaixo.
este polissomnograma demonstra apneia central do sono e respiração biotérmica num doente a receber morfina de longa duração para dor crónica., O padrão de Biot pode ser irregular sem qualquer tipo de periodicidade, ou pode consistir de corridas de respirações de tamanho similar alternando com apneas centrais. entorpecentes como a heroína, a morfina e a metadona causam depressão respiratória através da estimulação dos receptores opióides Mu nos neurónios localizados no complexo respiratório medular., Embora se desenvolva tolerância em relação a muitos efeitos dos opióides no sistema nervoso central, os estudos demonstraram respostas ventilatórias hipercapnicas e hipóxicas anormais nos consumidores de Narcóticos crónicos, e vários relatórios demonstraram que a apneia central do sono é comum em indivíduos com opióides a longo prazo. Foi sugerida a possibilidade de a inibição dos receptores Mu dos corpos carótidos e de outros quimioreceptores periféricos desempenhar um papel na causa de uma forma mais subtil de depressão respiratória no uso de estupefacientes a longo prazo.,
os mecanismos responsáveis pela apneia central do sono e pela apneia obstrutiva do sono sobrepõem-se, e os doentes com apneas centrais têm frequentemente acontecimentos obstrutivos. Estudos demonstraram que a hipofaringe pode ser consideravelmente reduzida durante um evento apneico central. Durante a inspiração normal, uma descarga neuronal ocorre no diafragma e nos músculos das vias aéreas superiores que endurece e dilata a faringe para mantê-la aberta. Se ocorrer uma diminuição da actividade tanto no diafragma como nos dilatadores das vias aéreas superiores, o resultado poderá ser uma apneia central ou obstrutiva., Se, apesar da falta de ativação dos músculos faríngeos, as vias aéreas superiores permanecerem abertas, o evento será uma apnéia central. Se a via aérea superior for fechada durante a apneia central e a actividade diafragmática retomar antes de o tónus muscular do dilatador faríngeo ser restaurado, os resultados da apneia são mistos.
assim, a susceptibilidade ao colapso das vias aéreas superiores pode determinar se apneas centrais ou obstrutivas ocorrem com ciclos devido à instabilidade ventilatória., A conversão de apneas obstructivas a um padrão respiratório Cheyne-Stokes com a introdução da pressão contínua positiva das vias aéreas (CPAP) é um exemplo deste fenômeno. Veja as imagens abaixo.
Apneia Obstrutiva do sono (OSA): este polissomnograma demonstra hipopneas típicas que ocorrem na OSA antes da titulação positiva contínua da pressão das vias aéreas. Na OSA, o fluxo de ar está ausente ou reduzido, mas o esforço ventilatório persiste., 
Cheyne Stokes: este polissomnograma representa a respiração Cheyne Stokes e ocorreu após a titulação contínua positiva da pressão das vias aéreas para a OSA no mesmo doente no ficheiro media anterior. A respiração de Cheyne Stokes tem um padrão de respiração clássico. 
