Limited data have suggested that sleep-disordered breathing, a condition of repeated episodes of apnea and hypopnea during sleep, is prevalent among adults. Data from the Wisconsin Sleep Cohort Study, a longitudinal study of the natural history of cardiopulmonary disorders of sleep, were used to estimate the prevalence of undiagnosed sleep-disordered breathing among adults and address its importance to the public health.

Sleep-disordered breathing is prevalent in the general population and has been linked to chronically elevated blood pressure in cross-sectional epidemiologic studies. We performed a prospective, population-based study of the association between objectively measured sleep-disordered breathing and hypertension (defined as a laboratory-measured blood pressure of at least 140/90 mm Hg or the use of antihypertensive medications).

Rationale: Sleep-disordered breathing has been linked to stroke in previous studies. However, these studies either used surrogate markers of sleep-disordered breathing or could not, due to cross-sectional design, address the temporal relationship between sleep-disordered breathing and stroke.Objectives: To determine whether sleep-disordered breathing increases the risk for stroke.Methods: We performed cross-sectional and longitudinal analyses on 1,475 and 1,189 subjects, respectively, from the general population. Sleep-disordered breathing was defined by the apnea–hypopnea index (frequency of apneas and hypopneas per hour of sleep) obtained by attended polysomnography. The protocol, including polysomnography, risk factors for stroke, and a history of physician-diagnosed stroke, was repeated at 4-yr intervals.Measurements and Main Results: In the cross-sectional analysis, subjects with an apnea–hypopnea index of 20 or greater had increased odds for stroke (odds ratio, 4.33; 95% confidence interval, 1.32–14.24; p = 0.02) compared with those without sleep-disordered breathing (apnea–hypopnea index, <5) after adjustment for known confounding factors. In the prospective analysis, sleep-disordered breathing with an apnea–hypopnea index of 20 or greater was associated with an increased risk of suffering a first-ever stroke over the next 4 yr (unadjusted odds ratio, 4.31; 95% confidence interval, 1.31–14.15; p = 0.02). However, after adjustment for age, sex, and body mass index, the odds ratio was still elevated, but was no longer significant (3.08; 95% confidence interval, 0.74–12.81; p = 0.12).Conclusions: These data demonstrate a strong association between moderate to severe sleep-disordered breathing and prevalent stroke, independent of confounding factors. They also provide the first prospective evidence that sleep-disordered breathing precedes stroke and may contribute to the development of stroke.

Rationale: Cross-sectional association has been reported between sleep-disordered breathing (SDB) and insulin resistance, but no prospective studies have been performed to determine whether SDB is causal in the development of diabetes.Objectives: The purpose of our study was to investigate the prevalence and incidence of type II diabetes in subjects with SDB and whether an independent relationship exists between them.Methods: A cross-sectional and longitudinal analysis was performed in 1,387 participants of the Wisconsin Sleep Cohort. Full polysomnography was used to characterize SDB. Diabetes was defined in two ways: (1) physician-diagnosis alone or (2) for those with glucose measurements, either fasting glucose ⩾ 126 mg/dl or physician diagnosis.Measurements and Main Results: There was a greater prevalence of diabetes in subjects with increasing levels of SDB. A total of 14.7% of subjects with an apnea–hypopnea index (AHI) of 15 or more had a diagnosis of diabetes compared with 2.8% of subjects with an AHI of less than 5. The odds ratio for having a physician diagnoses of diabetes mellitus with an AHI of 15 or greater versus an AHI of less than 5 was 2.30 (95% confidence interval, 1.28–4.11; p = 0.005) after adjustment for age, sex, and body habitus. The odds ratio for developing diabetes mellitus within 4 yr with an AHI of 15 or more compared with an AHI of less than 5 was 1.62 (95% confidence interval, 0.67–3.65; p = 0.24) when adjusting for age, sex, and body habitus.Conclusions: Diabetes is more prevalent in SDB and this relationship is independent of other risk factors. However, it is not clear that SDB is causal in the development of diabetes.

Objective: To measure the independent association of sleep-disordered breathing (sleep apnea and habitual snoring) and hypertension in a healthy adult population. Design: A cross-sectional study of blood pressure during wakefulness and sleep among participants with and without sleep-disordered breathing. Setting: Community-based study. Participants: 147 men and women, aged 30 to 60 years, selected from Wisconsin State employees enrolled in the Wisconsin Sleep Cohort Study, an ongoing, prospective, epidemiologic study of sleep-disordered breathing. Measurements: Sleep and medical history interview, nocturnal polysomnography, and 24-hour ambulatory blood pressure monitoring in all participants. Results: Mean blood pressures were significantly higher among participants with sleep apnea (≥ 5 apneas or hypopneas per hour of sleep) compared with those without (131/80 ±1.7/1.1 mm Hg compared with 122/75 ±1.9/1.2 mm Hg during wakefulness and 113/66 ±1.8/1.1 mm Hg compared with 104/62 ±2/1.3 mm Hg during sleep, respectively; P < 0.05). The variability of the blood pressure during sleep was significantly greater in participants with sleep apnea or a history of snoring compared with those without (P < 0.05). After controlling for obesity, age, and sex, sleep apnea was significantly associated with hypertension in a dose-response fashion, with odds ratios ranging from 2.0 for 5 apneic or hypopneic episodes per hour of sleep to 5.0 for 25 apneic or hypopneic episodes. Conclusions: Our data indicate an association between hypertension and sleep apnea independent of obesity, age, and sex in a nonselected, community-based adult population.

Adverse effects of obstructive sleep apnea (OSA), including sleep deprivation, can contribute to the progression of heart failure. The usual indication to diagnose and treat sleep apnea is subjective sleepiness. Previous studies suggest that patients with both heart failure and obstructive sleep apnea often do not complain of sleepiness, albeit their sleep time may be reduced. Therefore, we tested the hypothesis that patients with heart failure have less sleepiness and sleep less compared with subjects without heart failure for a given severity of OSA.Sleepiness assessed with the Epworth Sleepiness Scale and sleep structure measured with polysomnography were compared among 155 consecutive patients with heart failure and from a random community sample (n = 1139) according to categories of the apnea-hypopnea index (<5, no OSA; 5-14, mild OSA; and > or =15, moderate to severe OSA).Compared with the community sample, for any given severity of OSA, patients with heart failure had lower mean +/- SE Epworth Sleepiness Scale scores (7.1 +/- 0.4 vs 8.3 +/- 0.2 [P = .005]; 6.7 +/- 0.7 vs 9.2 +/- 0.3 [P < .001]; and 7.8 +/- 0.7 vs 9.8 +/- 0.4 [P = .01]), indicating less sleepiness despite sleeping less (total sleep time mean +/- SE [in minutes]: 306 +/- 7 vs 384 +/- 2, 295 +/- 19 vs 384 +/- 5, and 285 +/- 13 vs 359 +/- 7 for no, mild, and moderate to severe OSA, respectively; P < .001 for all comparisons).Patients with heart failure have less subjective daytime sleepiness compared with individuals from a community sample, despite significantly reduced sleep time, whether or not they have OSA. In patients with heart failure, the absence of subjective sleepiness is not a reliable means of ruling out OSA.

The effect of sleep state on ventilatory rhythmicity following graded hypocapnia was determined in two normal subjects and one patient with a chronic tracheostomy. Passive positive-pressure hyperventilation (PHV) was performed for 3 min awake and during nonrapid-eye-movement (NREM) sleep with hyperoxia [fractional inspired O2 concentration (FIO2) = 0.50], normoxia and hypoxia (FIO2 = 0.12). During wakefulness, no immediate posthyperventilation apnea was noted following abrupt cessation of PHV in 27 of 28 trials [mean hyperventilation end-tidal CO2 partial pressure (PETCO2) 29 +/- 2 Torr, range 22-35]. During spontaneous breathing in hyperoxia, PETCO2 rose from 40.4 +/- 0.7 Torr awake to 43.2 +/- 1.4 Torr during NREM sleep. PHV during NREM sleep caused apnea when PETCO2 was reduced to 3-6 Torr below NREM sleep levels and 1-2 Torr below the waking level. In hypoxia, PETCO2 increased from 37.1 +/- 0.1 awake to 39.8 +/- 0.1 Torr during NREM sleep. PHV caused apnea when PETCO2 was reduced to levels 1-2 Torr below NREM sleep levels and 1-2 Torr above awake levels. Apnea duration (5-45 s) was significantly correlated to the magnitude of hypocapnia (range 27-41 Torr). PHV caused no apnea when isocapnia was maintained via increased inspired CO2. Prolonged hypoxia caused periodic breathing, and the abrupt transition from short-term hypoxic-induced hyperventilation to acute hyperoxia caused apnea during NREM sleep when PETCO2 was lowered to or below the subject's apneic threshold as predetermined (passively) by PHV. We concluded that effective ventilatory rhythmogenesis in the absence of stimuli associated with wakefulness is critically dependent on chemoreceptor stimulation secondary to PCO2-[H+].