• Sleep Medicine and Psychophysiology
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• v.17 no.1
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• pp.41-49
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• 2010

Unlike the case of adult obstructive sleep apnea syndrome (OSAS), there was no consistent finding on the changes of sleep architecture in childhood OSAS. Further understanding of the sleep electroencephalogram (EEG) should be needed. Non-linear analysis of EEG is particularly useful in giving us a new perspective and in understanding the brain system. The objective of the current study is to compare the sleep architecture and the scaling exponent (${\alpha}$) from detrended fluctuation analysis (DFA) on sleep EEG between OSAS and normal children. Fifteen normal children (8 boys/7 girls, 6.0${\pm}4.3$2.2 years old) and twelve OSAS children (10 boys/2 girls, 6.4${\pm}4.3$3.4 years old) were studied with polysomnography (PSG). Sleep-related variables and OSAS severity indices were obtained. Scaling exponent of DFA were calculated from the EEG channels (C3/A2, C4/A1, O1/A2, and O2/A1), and compared between normal and OSAS children. No difference in sleep architecture was found between OSAS and normal controls except stage 1 sleep (%) and REM sleep latency (min). Stage 1 sleep (%) was significantly higher and REM latency was longer in OSAS group (9.3${\pm}4.3$4.3%, 181.5${\pm}4.3$59.9 min) than in controls (5.6${\pm}4.3$2.8%, 133.5${\pm}4.3$42.0 min). Scaling exponent (${\alpha}$) showed that sleep EEG of OSAS children also followed the 'longrange temporal correlation' characteristics. Value of ${\alpha}$ increased as sleep stages increased from stage 1 to stage 4. Value of ${\alpha}$ from C3/A2, C4/A1, O1/A2, O2/A1 were significantly lower in OSAS than in control (1.36${\pm}4.3$0.05 vs. 1.41${\pm}4.3$0.04, 1.37${\pm}4.3$0.04 vs. 1.41${\pm}4.3$0.04, 1.37${\pm}4.3$0.05 vs. 1.41${\pm}4.3$0.05, and 1.36${\pm}4.3$0.07 vs. 1.41${\pm}4.3$0.05, p<0.05). Higher stage 1 sleep (%) in OSAS children was consistent finding with OSAS adults. Lower $'{\alpha}'$ in OSAS children suggests decrease of self-organized criticality or the decreased piling-up energy of brain system during sleep in OSAS children.

• Sleep Medicine and Psychophysiology
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• v.9 no.1
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• pp.24-33
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• 2002

Objectives: Nasal continuous positive airway pressure (CPAP) corrected elevated blood pressure (BP) in some studies of obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) but not in others. Such inconsistent results in previous studies might be due to differences in factors influencing the effects of CPAP on BP. The factors referred to include BP monitoring techniques, the characteristics of subjects, and method of CPAP application. Therefore, we evaluated the effects of one night CPAP application on BP and heart rate (HR) reactivity using non-invasive beat-to-beat BP measurement in normotensive and hypertensive subjects with OSAS. Methods: Finger arterial BP and oxygen saturation monitoring with nocturnal polysomnography were performed on 10 OSAS patients (mean age $52.2{\pm}12.4\;years$; 9 males, 1 female; respiratory disturbance index (RDI)>5) for one baseline night and another CPAP night. Beat-to-beat measurement of BP and HR was done with finger arterial BP monitor ($Finapres^{(R)}$) and mean arterial oxygen saturation ($SaO_2$) was also measured at 2-second intervals for both nights. We compared the mean values of cardiovascular and respiratory variables between baseline and CPAP nights using Wilcoxon signed ranks test. Delta ($\Delta$) BP, defined as the subtracted value of CPAP night BP from baseline night BP, was correlated with age, body mass index (BMI), baseline night values of BP, BP variability, HR, HR variability, mean $SaO_2$ and respiratory disturbance index (RDI), and CPAP night values of TWT% (total wake time%) and CPAP pressure, using Spearman's correlation. Results: 1) Although increase of mean $SaO_2$ (p<.01) and decrease of RDI (p<.01) were observed on the CPAP night, there were no significant differences in other variables between two nights. 2) However, delta BP tended to increase or decease depending on BP values of the baseline night and age. Delta systolic BP and baseline systolic BP showed a significant positive correlation (p<.01), but delta diastolic BP and baseline diastolic BP did not show a significant correlation except for a positive correlation in wake stage (p<.01). Delta diastolic BP and age showed a significant negative correlation (p<.05) during all stages except for REM stage, but delta systolic BP and age did not. 3) Delta systolic and diastolic BPs did not significantly correlate with other factors, such as BMI, baseline night values of BP variability, HR, HR variability, mean SaO2 and RDI, and CPAP night values of TWT% and CPAP pressure, except for a positive correlation of delta diastolic pressure and TWT% of CPAP night (p<.01). Conclusions: We observed that systolic BP and diastolic BP tended to decrease, increase or remain still in accordance with the systolic BP level of baseline night and aging. We suggest that BP reactivity by CPAP be dealt with as a complex phenomenon rather than a simple undifferentiated BP decrease.

• Sleep Medicine and Psychophysiology
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• v.9 no.1
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• pp.34-40
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• 2002

Objectives: The gold standard for diagnosing obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) is nocturnal polysomnography (NPSG). This is rather expensive and somewhat inconvenient, however, and consequently simpler and cheaper alternatives to NPSG have been proposed. Oximetry is appealing because of its widespread availability and ease of application. In this study, we have evaluated whether oximetry alone can be used to diagnose or screen OSAS. The diagnostic performance of an analysis algorithm using arterial oxygen saturation ($SaO_2$) base on 'dip index', mean of $SaO_2$, and CT90 (the percentage of time spent at $SaO_2$<90%) was compared with that of NPSG. Methods: Fifty-six patients referred for NPSG to the Division of Sleep Studies at Seoul National University Hospital, were randomly selected. For each patient, NPSG with oximetry was carried out. We obtained three variables from the oximetry data such as the dip index most linearly correlated with respiratory disturbance index (RDI) from NPSG, mean $SaO_2$, and CT90 with diagnosis from NPSG. In each case, sensitivity, specificity and positive and negative predictive values of oximetry data were calculated. Results: Thirty-nine patients out of fifty-six patients were diagnosed as OSAS with NPSG. Mean RDI was 17.5, mean $SaO_2$ was 94.9%, and mean CT90 was 5.1%. The dip index [4%-4sec] was most linearly correlated with RDI (r=0.861). With dip index [4%-4sec]${\geq}2$ as diagnostic criteria, we obtained sensitivity of 0.95, specificity of 0.71, positive predictive value of 0.88, and negative predictive value of 0.86. Using mean $SaO_2{\leq}97%$, we obtained sensitivity of 0.95, specificity of 0.41, positive predictive value of 0.79, and negative predictive value of 0.78. Using $CT90{\geq}5%$, we obtained sensitivity of 0.28, specificity of 1.00, positive predictive value of 1.00, and negative predictive value of 0.38. Conclusions: The dip index [4%-4sec] and mean $SaO_2{\leq}97%$ obtained from nocturnal oximetry data are helpful in diagnosis of OSAS. CT90${\leq}$5% can be also used in excluding OSAS.

• Sleep Medicine and Psychophysiology
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• v.24 no.2
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• pp.106-117
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• 2017

Objectives: Obstructive sleep apnea (OSA) is a sleep-related breathing disorder that is characterized by repetitive collapse or partial collapse of the upper airway during sleep in spite of ongoing effort to breathe. It is believed that OSA is usually worsened in REM sleep, because muscle tone is suppressed during REM sleep. However, many cases showed a higher apnea-hypopnea index (AHI) during NREM sleep than during REM sleep. We aimed here to determine the characteristics of REM sleep-dependent OSA (REM-OSA) and NREM sleep-dependent OSA (NREM-OSA). Methods: Five hundred sixty polysomnographically confirmed adult OSA subjects were studied retrospectively. All patients were classified into 3 groups based on the ratio between REM-AHI and NREM-AHI. REM-OSA was defined as REM-AHI/NREM-AHI > 2, NREM-OSA as NREM-AHI/REM-AHI > 2, and the rest as sleep stage-independent OSA (IND-OSA). In addition to polysomnography, questionnaires related to subjective sleep quality, daytime sleepiness, and emotion were completed. Chi-square test, ANOVA, and ANCOVA were performed. Results: There was no age difference among subgroups. The REM-OSA group was comprised of large proportions of mild OSA and female OSA patients. These patients experienced poor sleep and more negative emotions than other two groups. The AHI and oxygen desaturation index (ODI) were lowest in REM-OSA. Sleep efficiency and N3 percentage of REM-OSA were higher than in NREM-OSA. The percentage of patients who slept in a supine position was higher in REM-OSA than other subgroups. IND-OSA showed higher BMI and larger neck circumference and abdominal circumference than REM-OSA. The patients with IND-OSA experienced more sleepiness than the other groups. AHI and ODI were highest in IND-OSA. NREM-OSA presented the shortest total sleep time and the lowest sleep efficiency. NREM-OSA showed shorter sleep latency and REM latency and higher percentage of N1 than those of REM-OSA and the highest proportion of those who slept in a lateral position than other subgroups. NREM-OSA revealed the highest composite score on the Horne and ${\ddot{O}}stberg$ questionnaire. With increased AHI severity, the numbers of apnea and hypopnea events during REM sleep decreased, and the numbers of apnea and hypopnea events during NREM sleep increased. The results of ANCOVA after controlling age, sex, BMI, NC, AC, and AHI showed the lowest sleep efficiency, the highest AHI in the supine position, and the highest percentage of waking after sleep onset in NREM-OSA. Conclusion: REM-OSA was associated with the mild form of OSA, female sex, and negative emotions. IND-OSA was associated with the severe form of OSA. NREM-OSA was most closely related to position and showed the lowest sleep efficiency. Sleep stage-dependent characteristics could provide better understanding of OSA.

• Sleep Medicine and Psychophysiology
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• v.19 no.2
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• pp.68-76
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• 2012

Objectives: Sleep disorders cause changes of autonomic nervous system (ANS) which affect cardiovascular system. Primary insomnia (PI) makes acceleration of sympathetic nervous system (SNS) tone by sleep deficiency and arousal. Obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) sets off SNS by frequent arousals and hypoxemias during sleep. We aimed to compare the changes of heart rate variability (HRV) indices induced by insomnia or sleep apnea to analyze for ANS how much to be affected by PI or OSAS. Methods: Total 315 subjects carried out nocturnal polysomnography (NPSG) were categorized into 4 groups - PI, mild, moderate and severe OSAS. Severity of OSAS was determined by apnea-hypopnea index (AHI). Then we selected 110 subjects considering age, sex and valance of each group's size [Group 1 : PI (mean age=$41.50{\pm}13.16$ yrs, AHI <5, n=20), Group 2 : mild OSAS (mean age=$43.67{\pm}12.11$ yrs, AHI 5-15, n=30), Group 3 : moderate OSAS (mean age $44.93{\pm}12.38$ yrs, AHI 16-30, n=30), Group 4 : severe OSAS (mean age=$45.87{\pm}12.44$ yrs, AHI >30, n=30)]. Comparison of HRV indices among the four groups was performed with ANCOVA (adjusted for age and body mass index) and Sidak post-hoc test. Results: We found statistically significant differences in HRV indices between severe OSAS group and the other groups (PI, mild OSAS and moderate OSAS). And there were no significant differences in HRV indices among PI, mild and moderate OSAS group. In HRV indices of PI and severe OSAS group showing the most prominent difference in the group comparisons, average RR interval were $991.1{\pm}27.1$ and $875.8{\pm}22.0$ ms (p=0.016), standard deviation of NN interval (SDNN) was $85.4{\pm}6.6$ and $112.8{\pm}5.4$ ms (p=0.022), SDNN index was $57.5{\pm}5.2$ and $87.6{\pm}4.2$ (p<0.001), total power was $11,893.5{\pm}1,359.9$ and $18,097.0{\pm}1,107.2ms^2$(p=0.008), very low frequency (VLF) was $7,534.8{\pm}1,120.1$ and $11,883.8{\pm}912.0ms^2$ (p=0.035), low frequency (LF) was $2,724.2{\pm}327.8$ and $4,351.6{\pm}266.9ms^2$(p=0.003). Conclusions: VLF and LF which were correlated with SNS tone showed more increased differences between severe OSAS group and PI group than other group comparisons. We could suggest that severe OSAS group was more influential to increased SNS activity than PI group.

• Food preservation and processing industry
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• v.8 no.2
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• pp.6-12
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• 2009

면역반응은 외부 감염원으로부터 신체를 보호하고 외부감염원을 제거하고자 하는 주요항상성 유지기전의 하나이다. 이들 반응은 골수에서 생성되고 비장, 흉선 및 임파절 등에서 성숙되는 면역세포들에 의해 매개된다. 보통 태어나면서부터 얻어진 선천성 면역반응을 매개하는 대식세포, 수지상 세포 등과, 오랜기간 동안 감염된 다양한 면역원에 대한 경험을 토대로 얻어진 획득성 면역을 담당하는 T 임파구 등이 대표적인 면역세포로 알려져 있다. 다양한 면역질환이 최근 주요 사망률의 원인이 되고 있다. 최근, 암, 당뇨 및 뇌혈관질환 등이 생체에서 발생되는 급 만성염증에 의해 발생된다고 보고됨에 따라 면역세포 매개성 염증질환에 대한 치료제 개발을 서두르고 있다. 또한 암환자의 급격한 증가는 암발생의 주요 방어기전인 면역력 증강에 대한 요구들을 가중시키고 있다. 예로부터 사용되어 오던 고려인삼과 홍삼은 기를 보호하고 원기를 회복하는 명약으로 알려진 대표적인 우리나라 천연생약이다. 특별히, 홍삼은 단백질과 핵산의 합성을 촉진시키고, 조혈작용, 간기능 회복, 혈당강하, 운동수행 능력증대, 기억력 개선, 항피로작용 및 면역력 증대에 매우 효과가 좋은 것으로 보고되고 있다. 홍삼에 관한 많은 연구에 비해, 현재까지 홍삼이 면역력 증강에 미치는 효과에 대한 분자적 수준에서의 연구는 매우 미미한 것으로 확인되어져 있다. 홍삼의 투여는 NK 세포나 대식세포의 활성이 증가하고 항암제의 암세포 사멸을 증가시키는 것으로 확인되어졌다. 현재까지 알려진 주요 면역증강 성분은 산성다당류로 보고되었다. 또 한편으로 일부 진세노사이드류에서 항염증 효능이 확인되어졌으며, 이를 통해 피부염증 반응과 관절염에 대한 치료 효과가 있는 것으로 추측되고 있다 [본 연구는 KT&G 연구출연금 (2009-2010) 지원을 받아 이루어졌기에 이에 감사드린다]. 면역반응은 외부 감염물질의 침입으로 유도된 질병환경을 제거하고 수복하는 중요한 생체적 방어작용의 하나이다. 이들 과정은 체내로 유입된 미생물이나 미세화학물질들과 같은 독성물질을 소거하거나 파괴하는 것을 주요 역할로 한다. 외부로 부터 인체에 들어온 이물질에 대한 방어기전은 현재 두 가지 종류의 면역반응으로 구분해서 설명한다. 즉, 선천성 면역 반응 (innate immunity)과 후천성 면역 반응 (adaptive immunity)이 그것이다. 선천성 면역반응은 1) 피부나 점막의 표면과 같은 해부학적인 보호벽 구조와 2) 체온과 낮은 pH 및 chemical mediator (리소자임, collectin류) 등과 같은 생리적 방어구조, 3) phagocyte류 (대식세포, 수지상세포 및 호중구 등)에 의한 phagocytic/endocytic 방어, 그리고 4) 마지막으로 염증반응을 통한 감염에 저항하는 면역반응 등으로 구분된다. 후천성 면역반응은 획득성면역이라고도 불리고 특이성, 다양성, 기억 및 자기/비자기의 인식이라는 네 가지의 특징을 가지고 있으며, 외부 유입물질을 제거하는 반응에 따라 체액성 면역 반응 (humoral immune response)과 세포성 면역반응 (cell-mediated immune response)으로 구분된다. 체액성 면역은 침입한 항원의 구조 특이적으로 생성된 B cell 유래 항체와의 반응과 간이나 대식세포 등에서 합성되어 분비된 혈청내 보체 등에 의해 매개되는 반응으로 구성되어 있다. 세포성 면역반응은 T helper cell (CD4+), cytotoxic T cell (CD8+), B cell 및antigen presenting cell 중개를 통한 세포간 상호 작용에 의해 발생되는 면역반응이다. 선천성 면역반응의 하나인 염증은 우리 몸에서 가장 빈번히 발생되고 있는 방어작용의 하나이다. 예를 들면 감기에 걸렸을 경우, 환자의 편도선내 대식세포나 수지상세포류는 감염된 바이러스 단독 혹은 동시에 감염된 박테리아를 상대로 다양한 염증성 반응을 유도하게 된다. 또한, 상처가 생겼을 경우에도 감염원을 통해 유입된 병원성 세균과 주위조직내 선천성 면역담당 세포들 간의 면역학적 전투가 발생되게 된다. 이들 과정을 통해, 주위 세포나 조직이 손상되면, 즉각적으로 이들 면역세포들 (주로 phagocytes류)은 신속하게 손상을 극소화하고 더 나가서 손상된 부위를 원상으로 회복시키려는 일련의 염증반응을 유도하게 된다. 이들 반응은 우리가 흔히 알고 있는 발적 (redness), 부종 (swelling), 발열 (heat), 통증 (pain) 등의 증상으로 나타나게 된다. 즉, 손상된 부위 주변에 존재하는 모세혈관에 흐르는 혈류의 양이 증가하면서 혈관의 직경이 늘어나게 되고, 이로 인한 조직의 홍반과, 부어 오른 혈관에 의해 발열과 부종이 초래되는 것이다. 확장된 모세혈관의 투과성 증가는 체액과 세포들이 혈관에서 조직으로 이동하게 하는 원동력이 되고, 이를 통해 축적된 삼출물들은 단백질의 농도를 높여, 최종적으로 혈관에 존재하는 체액들이 조직으로 더 많이 이동되도록 유도하여 부종을 형성시킨다. 마지막으로 혈관 내 존재하는 면역세포들은 혈판 내벽에 점착되고 (margination), 혈관벽의 간극을 넓히는 역할을 하는 히스타민 (histamine)이나 일산화질소(nitric oxide : NO), 프로스타그린딘 (prostagladins : PGE2) 및 류코트리엔 (leukotriens) 등과 같은 chemical mediator의 도움으로 인해 혈관벽 사이로 삼출하게 되어 (extravasation), 손상된 부위로 이동하여 직접적인 외부 침입 물질의 파괴나 다른 면역세포들을 모으기 위한 cytokine (tumor necrosis factor [TNF]-$\alpha$, interleukin [IL]-1, IL-6 등) 혹은 chemokine (MIP-l, IL-8, MCP-l등)의 분비 등을 수행함으로써 염증반응을 매개하게 된다. 염증과정시 발생되는 여러 mediator 중 PGE2나 NO 및 TNF-$\alpha$ 등은 실험적 평가가 용이하여 이들 mediator 자체나 생성관련효소 (cyclooxygenase [COX] 및 nitric oxide synthase [NOS] 등)들은 현재항염증 치료제의 개발 연구시 주요 표적으로 연구되고 있다. 염증 반응은 지속기간에 따라 크게 급성염증과 만성염증으로 나뉘며, 삼출물의 종류에 따라서는 장액성, 섬유소성, 화농성 및 출혈성 염증 등으로 구분된다. 급성 염증 (acute inflammation)반응은 수일 내지 수주간 지속되는 일반적인 염증반응이라고 볼 수 있다. 국소반응은 기본징후인 발열과 발적, 부종, 통증 및 기능 상실이 특징적이며, 현미경적 소견으로는 혈관성 변화와 삼출물 형성이 주 작용이므로 일명 삼출성 염증이라고 한다. 만성 염증 (chronic inflammation)은, 급성 염증으로부터 이행되거나 만성으로 시작된다. 염증지속 기간은 보통 4주 이상 장기화 된다. 보통 염증의 경우에는 염증 생성 cytokine인 Th1 cytokine (IL-2, interferone [IFN]-$\gamma$ 및 TNF-$\alpha$ 등)의 생성 후, 거의 즉각적으로 항 염증성 cytokine인 Th2 cytokine(IL-4, IL-6, IL-10 및 transforming growth factor [TGF]-$\beta$ 등)이 생성되어 정상반응으로 회복된다. 그러나, 어떤 원인에서든 면역세포에 의한 염증원 제거 반응이 문제가 되면, 만성염증으로 진행된다. 이 반응에 주로 작용을 하는 염증세포로는 단핵구와 대식세포, 림프구, 형질세포 등이 있다. 암은 전세계적으로 사망률 1위의 원인이 되는 면역질환의 하나이다. 산화적 스트레스나 자외선 조사 혹은 암유발 물질들에 의해 염색체내 protooncogene, tumor-suppressor gene 혹은 DNA repairing gene의 일부 DNA의 돌연변이 혹은 결손 등이 발행되면 정상세포는 암화과정을 시작하게 된다. 양성세포 수준에서 약 5에서 10여년 후 악성수준의 암세포가 생성되게 되면 이들 세포는 새로운 환경을 찾아 전이하게 되는데 이를 통해 암환자들은 다양한 장기에 동인 오리진의 암세포들이 생성한 종양들을 가지게 된다. 이들 종양세포는 정상 장기의 기능을 손상시켜며 결국 생명을 잃게 만든다. 이들 염색체 수준에서의 돌연변이 유래 암세포는 거의 대부분이 체내 면역시스템에 의해 사멸되는 것으로 알려져 있다. 그러나 계속되는 스트레스나 암유발 물질의 노출은 체내 면역체계를 파괴하면서 최후의 방어선을 무너뜨리면서 암발생에 무방비 상태를 만들게 된다. 이런 이유로 체내 면역시스템의 정상적 가동 및 증강을 유도하게 하는 전략이 암예방시 매우 중요한 표적으로 인식되면서 다양한 형태의 면역증강 물질 개발을 시도하고 있다. 인삼은 두릅나무과의 여러해살이 풀로써, 오랜동안 한방 및 민간에서 원기를 회복시키고, 각종 질병을 치료할 수단으로 사용되고 있는 대표적인 전통생약이다. 예로부터 불로(不老), 장생(長生), 익기(益氣), 경신(經身)의 명약으로 구전되어졌는데, 이는 약 2천년 전 중국의 신농본초경(神農本草經)에서 "인삼은 오장(五腸)을 보하고, 정신을 안정시키고, 혼백을 고정하며 경계를 멈추게 하고, 외부로부터 침입하는 병사를 제거하여주며, 눈을 밝게 하고 마음을 열어 더욱 지혜롭게 하고 오랫동안 복용하면 몸이 가벼워지고 장수한다" 라고 기술되어있는 데에서 유래한 것이다. 다양한 연구를 통해 우리나라에서 생산되는 고려인삼 (Panax ginseng)이 효능 면에서 가장 탁월한 것으로 알려져 있으며 특별이 고려인삼으로부터 제조된 고려홍삼은 전세계적으로도 그 효능이 우수한 것으로 보고되어 있다. 대부분의 홍삼 약효는 dammarane계열의 triterpenoid인 ginsenosides라고 불리는 인삼 saponin에 의해 기인된 것으로 알려져 있다. 이들 화합물군의 기본 골격에 따라, protopanaxadiol (PD)계 (22종) 및 protopanaxatriol (PT)계 (10종)으로 구분되고 있다 (표 1). 실험적 접근을 통해 인삼의 약리작용 이해를 위한 다양한 노력들이 경주되고 있으나, 여전히 많은 부분에서 충분히 이해되고 있지 않다. 그러나, 현재까지 연구된 인삼의 약리작용 관련 연구들은 심혈관, 당뇨, 항암 및 항스트레스 등과 같은 분야에서 인삼효능이 우수한 것으로 보고하고 있다. 그러나 면역조절 및 염증현상과 관련된 최근 연구결과들은 많지 않으나, 향후 다양하게 연구될 효능부분으로 인식되고 있다.