La fisiopatologia dell’apnea centrale del sonno: meccanismi neurali e implicazioni cliniche

Introduzione all’Apnea Centrale del Sonno (ACS)

L’apnea centrale del sonno (ACS) è un disturbo respiratorio caratterizzato dalla cessazione periodica del flusso aereo e contemporanea assenza di sforzo respiratorio, dovuta a una mancata attivazione del drive ventilatorio da parte dei centri respiratori centrali. Questo fenomeno si differenzia sostanzialmente dall’apnea ostruttiva, dove il drive respiratorio è presente, ma l’ostruzione delle vie aeree superiori impedisce l’ingresso dell’aria.

L’ACS si manifesta con pattern respiratori tipici, tra cui spicca la respirazione di Cheyne-Stokes, caratterizzata da cicli di iperventilazione progressiva seguiti da fasi apnoiche. La fisiopatologia sottostante implica una instabilità del sistema di controllo ventilatorio, influenzata da un loop gain elevato e da ritardi emodinamici. Tali meccanismi rendono la diagnosi e il trattamento particolarmente complessi, richiedendo approcci personalizzati basati su valutazioni polisonnografiche avanzate.

Epidemiologia e popolazioni a rischio

L’ACS colpisce una fetta significativa della popolazione, specialmente in presenza di comorbidità. La prevalenza aumenta con l’età, in particolare nei soggetti affetti da:

• Insufficienza cardiaca cronica, dove l’ACS può presentarsi fino al 30-50% dei pazienti.

• Ictus ischemico o traumi cerebrali, che alterano i circuiti centrali del respiro.

• Uso cronico di farmaci depressori del sistema nervoso centrale, come oppiacei e benzodiazepine.

Classificazione clinica dell’ACS

L’ACS può essere suddivisa in diverse forme cliniche, in base all’eziologia e al pattern respiratorio osservato:

1. Apnea centrale idiopatica: rara, senza cause organiche evidenti.

2. ACS associata a Cheyne-Stokes Respiration (CSR):

   • Frequente nello scompenso cardiaco, caratterizzata da cicli respiratori periodici di iperpnea seguiti da apnea.

3. ACS farmaco-indotta:

   • Indotta da sostanze che deprimono il drive ventilatorio centrale.

4. Apnea centrale ad alta quota:

   • Causata da ipossia ipobarica, tipica di ambienti montani.

5. ACS mista o complessa:

• • Caratterizzata dalla coesistenza di eventi centrali e ostruttivi, con possibile transizione da OSA a CSA dopo terapia con CPAP (Complex Sleep Apnea Syndrome).

Quadro clinico e sintomatologia

Clinicamente, i pazienti con ACS possono riferire:

• • Sonno frammentato, risvegli frequenti.

  • Eccessiva sonnolenza diurna.

  • Dispnea notturna e senso di soffocamento.

  • Sintomi associati alla patologia sottostante (es. peggioramento dello scompenso cardiaco).

L’identificazione precoce dell’ACS è fondamentale per prevenire il deterioramento delle condizioni cardiovascolari e neurologiche. Tuttavia, la diagnosi differenziale con altre forme di disturbi respiratori del sonno richiede l’impiego di strumenti diagnostici specifici e l’interpretazione esperta dei tracciati polisonnografici.

Torna all’indice

Meccanismi neurali e controllo della respirazione 

La fisiologia del controllo ventilatorio è alla base della comprensione dell’apnea centrale del sonno (ACS), un disturbo caratterizzato dalla cessazione transitoria del drive respiratorio in assenza di ostruzione meccanica delle vie aeree superiori. La regolazione del respiro è un processo complesso, governato da una rete di strutture neurali situate nel tronco encefalico, integrate con meccanismi chemosensitivi centrali e periferici.

Fisiologia del controllo ventilatorio

Il centro respiratorio del bulbo, in particolare il complesso preBötzinger, è responsabile della generazione del ritmo respiratorio basale. La sua attività è modulata da input provenienti da chemorecettori sensibili alla concentrazione di CO₂ e O₂. I chemorecettori centrali, situati in prossimità del retrotrapezoid nucleus, rispondono ai cambiamenti del pH del liquido cerebrospinale, riflesso della pressione parziale arteriosa di CO₂ (PaCO₂). I chemorecettori periferici, localizzati nei corpi carotidi e aortici, rilevano invece le variazioni di PaO₂.

L’interazione di questi sistemi consente un adeguato adattamento ventilatorio alle richieste metaboliche. Tuttavia, nei pazienti con ACS, questa regolazione presenta un’elevata instabilità nota come loop gain aumentato, ovvero un’esagerata risposta ventilatoria a minime oscillazioni di PaCO₂.

Instabilità del loop di controllo respiratorio

Il concetto di loop gain deriva dalla teoria dei sistemi di controllo e descrive la sensibilità del sistema ventilatorio ai disturbi. Un loop gain elevato, frequentemente riscontrato nei pazienti con scompenso cardiaco, comporta una sovracorrezione della ventilazione dopo un’apnea o ipopnea, determinando ipocapnia e predisponendo a ulteriori eventi centrali. In particolare, nei soggetti affetti da Cheyne-Stokes respiration, la combinazione di tempo di circolazione prolungato e ipersensibilità chemorecettoriale perpetua un pattern respiratorio ciclico.

L’alterazione di questo equilibrio può derivare da:

• • Disfunzione barocettoriale e iperattività simpatica.

  • Modificazioni emodinamiche: ridotta gittata cardiaca, aumento delle pressioni di riempimento.

  • Influenze farmacologiche: uso di oppiacei e benzodiazepine che deprimono il drive centrale.

Questi fattori contribuiscono non solo all’instaurarsi dell’ACS, ma ne complicano anche la gestione terapeutica, rendendo necessario un approccio multidisciplinare.

Torna all’indice

Tutti i prodotti per il sonno. Cerca il Tuo!

Shop Sonnocare

Tutti i prodotti per il sonno

Cerca il Tuo!

Shop Sonnocare

Patogenesi dell’ACS

La patogenesi dell’apnea centrale del sonno (ACS) è complessa e multifattoriale, risultante da una instabilità del controllo ventilatorio che porta a un’interruzione ciclica dell’attività respiratoria durante il sonno. Il meccanismo patogenetico fondamentale si basa su un’alterata risposta dei centri respiratori centrali agli stimoli chimici, in particolare alle variazioni della pressione parziale di anidride carbonica (PaCO₂) e ossigeno (PaO₂).

Feedback chemorecettoriale alterato

Nei soggetti sani, la ventilazione è regolata da un sofisticato sistema di feedback. Un aumento della PaCO₂ stimola i chemorecettori centrali, provocando un incremento della ventilazione, mentre una diminuzione della PaCO₂ la sopprime. Nei pazienti con ACS, questo sistema di regolazione è alterato:

• • Un aumento eccessivo della ventilazione (iperpnea) porta rapidamente a una riduzione della PaCO₂ al di sotto della soglia apneica.

  • Quando la PaCO₂ scende sotto questa soglia critica, i centri respiratori interrompono temporaneamente il drive ventilatorio, causando apnea centrale.

  • Durante l’apnea, la PaCO₂ si accumula fino a superare nuovamente la soglia di attivazione, riavviando il ciclo respiratorio.

Questa oscillazione ciclica è accentuata nei soggetti con:

• • Elevata sensibilità chemorecettoriale (alto loop gain).
  • Ritardi nel feedback emodinamico, come nei pazienti con ridotta frazione di eiezione ventricolare sinistra.

Il Loop Gain: un fattore chiave

Il loop gain rappresenta un parametro critico nella patogenesi dell’ACS. Esso descrive la reattività del sistema di controllo ventilatorio a una perturbazione:

• • Un loop gain elevato implica che il sistema risponde in modo amplificato a piccole variazioni di PaCO₂.

  • Questo porta a instabilità: ogni minima iperventilazione o ipoventilazione può innescare un’oscillazione ventilatoria patologica.

Fattori che contribuiscono all’elevato loop gain includono:

• • Prolungato tempo di circolazione ematica, che ritarda l’equilibrio dei gas tra polmoni e chemorecettori centrali.

  • Disfunzioni autonomiche che amplificano le risposte ventilatorie.

Ruolo del sistema nervoso autonomo

Durante il sonno, specialmente nella fase non-REM, l’attività del sistema nervoso autonomo gioca un ruolo cruciale:

• • Gli arousals associati agli eventi apnoici inducono un’attivazione simpatica transitoria.

  • Tale attivazione comporta un incremento della pressione arteriosa e della frequenza cardiaca, contribuendo a una maggiore instabilità respiratoria.

  • La variabilità autonoma può quindi perpetuare il ciclo di apnea/iperpnea, aggravando il quadro clinico.

Fattori aggiuntivi nella patogenesi

• • Ipossia notturna: contribuisce alla vasocostrizione polmonare e alla disfunzione endoteliale.
  • Farmaci: oppioidi e sedativi centrali riducono la risposta chemosensibile alla CO₂.
  • Alterazioni strutturali: lesioni a carico del tronco encefalico possono compromettere la generazione del drive respiratorio.

La comprensione di questi meccanismi è essenziale per un inquadramento diagnostico accurato e per la selezione di strategie terapeutiche mirate, che devono tenere conto non solo della gravità dell’ACS, ma anche delle condizioni cliniche sottostanti.

Torna all’indice

Diagnosi clinica e strumentale

La diagnosi dell’ACS si fonda su un processo integrato che combina un’accurata anamnesi clinica con indagini strumentali di elevata precisione. Già in fase di colloquio con il paziente, il clinico può cogliere elementi suggestivi di ACS, quali risvegli notturni improvvisi con sensazione di dispnea, riferiti episodi di apnea osservati dal partner, e un sonno notturno frammentato che si riflette in una significativa sonnolenza diurna. Tuttavia, questi sintomi non sono patognomonici, e pertanto devono essere analizzati nel contesto delle comorbidità, frequentemente presenti nei pazienti affetti, come l’insufficienza cardiaca cronica o pregressi eventi neurologici centrali.

La conferma diagnostica si ottiene attraverso la polisonnografia notturna, considerata il gold standard per lo studio dei disturbi respiratori del sonno. Questo esame consente di monitorare in modo continuo diversi parametri fisiologici, inclusi il flusso aereo, i movimenti toraco-addominali, l’ossimetria e, quando possibile, la capnografia transcutanea. La combinazione di questi dati permette di identificare con precisione gli eventi apnoici centrali, caratterizzati dalla simultanea assenza di flusso respiratorio e di sforzo muscolare inspiratorio.

Un pattern respiratorio frequentemente riscontrato nei pazienti con ACS, in particolare in quelli con scompenso cardiaco, è la respirazione di Cheyne-Stokes. Questo tipo di respirazione, facilmente riconoscibile in polisonnografia, si presenta con cicli di iperpnea progressiva seguiti da apnea, in un’alternanza che riflette una profonda instabilità del controllo ventilatorio.

Altri strumenti diagnostici complementari, come il test di latenza multipla del sonno (MSLT) e il monitoraggio pressorio notturno, possono essere utili in casi selezionati, contribuendo a una diagnosi differenziale più precisa, specialmente nei soggetti con sospetta narcolessia o disturbi misti.

Torna all’indice

Approcci terapeutici e linee guida

Il trattamento dell’apnea centrale del sonno si basa su un approccio multidimensionale, che deve tenere conto non solo della severità degli eventi respiratori, ma anche delle condizioni cliniche generali del paziente. Le terapie disponibili spaziano da interventi ventilatori a trattamenti farmacologici, passando per strategie innovative in via di sperimentazione.

Tradizionalmente, la CPAP rappresenta la prima opzione terapeutica, soprattutto nei casi in cui l’ACS si manifesta in concomitanza con apnee ostruttive. Sebbene la CPAP possa migliorare alcuni parametri respiratori e la qualità del sonno, la sua efficacia nell’ACS pura è limitata, in quanto non interviene direttamente sull’instabilità del controllo ventilatorio.

Nei pazienti selezionati, l’ossigenoterapia notturna può essere un valido supporto, contribuendo a stabilizzare la PaCO₂ e ridurre la frequenza degli eventi centrali. Questo approccio è particolarmente indicato nei soggetti con ACS ad alta quota o in quelli che non tollerano la ventilazione meccanica.

L’introduzione della ventilazione servocontrollata adattiva (ASV) ha rappresentato un importante passo avanti nella gestione dell’ACS. L’ASV, grazie alla sua capacitá di adattare dinamicamente il supporto ventilatorio in risposta alle variazioni del flusso respiratorio, permette di mantenere una ventilazione più stabile, riducendo gli episodi di apnea. Tuttavia, l’uso dell’ASV deve essere attentamente valutato nei pazienti con grave disfunzione ventricolare sinistra, in quanto alcuni studi hanno evidenziato un incremento del rischio di mortalità in questa popolazione.

Accanto ai trattamenti ventilatori, esistono anche opzioni farmacologiche, seppur con efficacia limitata. L’acetazolamide, un inibitore dell’anidrasi carbonica, può aumentare il drive respiratorio inducendo una leggera acidosi metabolica, mentre la teofillina, grazie al suo effetto stimolante, può essere utile in specifici sottogruppi di pazienti.

Le linee guida attuali raccomandano un approccio personalizzato, basato sulla valutazione complessiva del paziente e sulla risposta alle terapie iniziali. È fondamentale monitorare costantemente l’evoluzione clinica, adeguando la strategia terapeutica in base alle necessità individuali.

Ulteriori approfondimenti sull’apnea centrale del sonno

Vi proponiamo di seguito il video del Dott. Timothy Morgenthaler, specialista in medicina del sonno presso la rinomata Mayo Clinic. In questo video, il Dott. Morgenthaler ci guiderà attraverso una panoramica approfondita sull’apnea centrale del sonno, iniziando con una descrizione della patologia e proseguendo con l’analisi delle cause di questa condizione complessa. Se sei un professionista della salute o semplicemente interessato alla medicina del sonno, questo video ti offrirà informazioni preziose basate su evidenze scientifiche.

Torna all’indice

Fonti e riferimenti

The AASM Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events. Berry RB, et al. American Academy of Sleep Medicine; 2020.
Central Sleep Apnea: Diagnosis and Management. Javaheri S, et al.  Chest. 2017.
Adaptive servo-ventilation therapy in heart failure patients with central sleep apnea. Oldenburg O, et al. Eur J Heart Fail. 2015.
Complex sleep apnea syndrome: do we really know what we are treating? Malhotra A, White DP.  Sleep Med Clin. 2006.

Sonnocare è un centro che si occupa di Medicina del Sonno specializzato nella cura dei disturbi del sonno. Il centro svolge attività ed esami per la diagnosi e la definizione dell’iter terapeutico delle principali patologie del sonno. Se ha bisogno di prenotare un esame scrivici o chiama direttamente la nostra segreteria al numero +39 081 3779573.