Panic disorder respiratory subtype: psychopathology and challenge tests - an update

Panic disorder (PD) pathophysiology is very heterogeneous, and the discrimination of distinct subtypes could be very useful. A subtype based on respiratory symptoms is known to constitute a specific subgroup. However, evidence to support the respiratory subtype (RS) as a distinct subgroup of PD with a well-defined phenotype remains controversial. Studies have focused on characterization of the RS based on symptoms and response to CO2. In this line, we described clinical and biological aspects focused on symptomatology and CO2 challenge tests in PD RS. The main symptoms that characterize RS are dyspnea (shortness of breath) and a choking sensation. Moreover, patients with the RS tended to be more responsive to CO2 challenge tests, which triggered more panic attacks in this subgroup. Future studies should focus on discriminating respiratory-related clusters and exploring psychophysiological and neuroimaging outcomes in order to provide robust evidence to confirm RS as a distinct subtype of PD.

Panic disorder and the respiratory system: clinical subtype and challenge tests / Transtorno do pânico e sistema respiratório: subtipo clínico e testes de provocação

INTRODUCTION: Respiratory changes are associated with anxiety disorders, particularly panic disorder (PD). The stimulation of respiration in PD patients during panic attacks is well documented in the literature, and a number of abnormalities in respiration, such as enhanced CO2 sensitivity, have been detected in PD patients. Investigators hypothesized that there is a fundamental abnormality in the physiological mechanisms that control breathing in PD. METHODS: The authors searched for articles regarding the connection between the respiratory system and PD, more specifically papers on respiratory challenges, respiratory subtype, and current mechanistic concepts. CONCLUSIONS: Recent evidences support the presence of subclinical changes in respiration and other functions related to body homeostasis in PD patients. The fear network, comprising the hippocampus, medial prefrontal cortex, amygdala and its brainstem projections, may be abnormally sensitive in PD patients, and respiratory stimulants like CO2 may trigger panic attacks. Studies indicate that PD patients with dominant respiratory symptoms are particularly sensitive to respiratory tests compared to those who do not manifest dominant respiratory symptoms, representing a distinct subtype. The evidence of changes in several neurochemical systems might be the expression of the complex interaction among brain circuits.

INTRODUÇÃO: As anormalidades respiratórias estão associadas a transtornos de ansiedade, especialmente ao transtorno do pânico (TP). A estimulação respiratória em pacientes com TP durante os ataques de pânico está bem documentada na literatura, e vários problemas respiratórios como uma elevada sensibilidade ao CO2 foram detectados em pacientes com TP. Os pesquisadores levantam a hipótese de que existe um distúrbio fundamental nos mecanismos fisiológicos que controlam a respiração no TP. MÉTODOS: Os autores pesquisaram artigos sobre a conexão entre o sistema respiratório e TP, mais especificamente artigos sobre testes respiratórios, subtipo respiratório e conceitos mecanicistas atuais. CONCLUSÕES: Evidências recentes apoiam a existência de alterações subclínicas na respiração e em outras funções relacionadas à homeostase corporal em pacientes com TP. O circuito do medo, composto pelo hipocampo, córtex pré-frontal medial, amígdala e suas projeções para o tronco encefálico, pode estar anormalmente sensível em pacientes com TP, e os estimulantes respiratórios, como o CO2, podem desencadear ataques de pânico. Estudos indicam que os pacientes com TP que apresentam sintomas respiratórios dominantes são particularmente sensíveis a testes respiratórios, comparados àqueles que não manifestam sintomas respiratórios dominantes, representando um subtipo distinto. A constatação de anormalidades em vários sistemas neuroquímicos pode ser a expressão da interação complexa entre os circuitos cerebrais.

Respiratory manifestations of panic disorder: causes, consequences and therapeutic implications: [revision] / Manifestações respiratórias do transtorno de pânico: causas, consequências e implicações terapêuticas: [revisão]

Multiple respiratory abnormalities can be found in anxiety disorders, especially in panic disorder (PD). Individuals with PD experience unexpected panic attacks, characterized by anxiety and fear, resulting in a number of autonomic and respiratory symptoms. Respiratory stimulation is a common event during panic attacks. The respiratory abnormality most often reported in PD patients is increased CO2 sensitivity, which has given rise to the hypothesis of fundamental abnormalities in the physiological mechanisms that control breathing in PD. There is evidence that PD patients with dominant respiratory symptoms are more sensitive to respiratory tests than are those who do not manifest such symptoms, and that the former group constitutes a distinct subtype. Patients with PD tend to hyperventilate and to panic in response to respiratory stimulants such as CO2, triggering the activation of a hypersensitive fear network. Although respiratory physiology seems to remain normal in these subjects, recent evidence supports the idea that they present subclinical abnormalities in respiration and in other functions related to body homeostasis. The fear network, composed of the hippocampus, the medial prefrontal cortex, the amygdala and its brain stem projections, might be oversensitive in PD patients. This theory might explain why medication and cognitive-behavioral therapy are both clearly effective. Our aim was to review the relationship between respiration and PD, addressing the respiratory subtype of PD and the hyperventilation syndrome, with a focus on respiratory challenge tests, as well as on the current mechanistic concepts and the pharmacological implications of this relationship.

Múltiplas anormalidades respiratórias podem ser encontradas em pacientes com transtornos de ansiedade, particularmente no transtorno de pânico (TP). Indivíduos com TP experimentam ataques de pânico inesperados, caracterizados por ansiedade, medo e diversos sintomas autonômicos e respiratórios. A estimulação respiratória é um fenômeno comum durante os ataques de pânico. A anormalidade respiratória mais citada em pacientes com TP é a sensibilidade aumentada para o CO2, que originou a hipótese de uma disfunção fundamental nos mecanismos fisiológicos de controle da respiração no TP. Há evidências de que pacientes com TP com sintomas respiratórios predominantes são mais sensíveis a testes respiratórios do que aqueles sem a manifestação de tais sintomas, representando um subtipo distinto. Pacientes com TP tendem a hiperventilar e a reagir com pânico como resposta a estimulantes respiratórios como o CO2, gerando uma ativação de um circuito de medo hipersensível. Apesar de a fisiologia respiratória desses pacientes permanecer normal, algumas evidências recentes apontam a presença de disfunções subclínicas na respiração e em outras funções relacionadas à homeostase corporal. O circuito do medo, composto pelo hipocampo, córtex pré-frontal medial, amígdala e projeções do tronco cerebral, pode estar hipersensível em pacientes com TP. Essa teoria pode explicar porque os medicamentos e a terapia cognitivocomportamental são claramente eficazes. Nosso objetivo foi revisar a relação entre respiração e TP, especialmente o subtipo respiratório de TP e a síndrome da hiperventilação, focalizando os testes respiratórios, bem como as hipóteses mecanísticas e as implicações farmacológicas dessa relação.

The role of hyperventilation: hypocapnia in the pathomechanism of panic disorder

OBJECTIVE: The authors present a profile of panic disorder based on and generalized from the effects of acute and chronic hyperventilation that are characteristic of the respiratory panic disorder subtype. The review presented attempts to integrate three premises: hyperventilation is a physiological response to hypercapnia; hyperventilation can induce panic attacks; chronic hyperventilation is a protective mechanism against panic attacks. METHOD: A selective review of the literature was made using the Medline database. Reports of the interrelationships among panic disorder, hyperventilation, acidosis, and alkalosis, as well as catecholamine release and sensitivity, were selected. The findings were structured into an integrated model. DISCUSSION: The panic attacks experienced by individuals with panic disorder develop on the basis of metabolic acidosis, which is a compensatory response to chronic hyperventilation. The attacks are triggered by a sudden increase in (pCO2) when the latent (metabolic) acidosis manifests as hypercapnic acidosis. The acidotic condition induces catecholamine release. Sympathicotonia cannot arise during the hypercapnic phase, since low pH decreases catecholamine sensitivity. Catecholamines can provoke panic when hyperventilation causes the hypercapnia to switch to hypocapnic alkalosis (overcompensation) and catecholamine sensitivity begins to increase. CONCLUSION: Therapeutic approaches should address long-term regulation of the respiratory pattern and elimination of metabolic acidosis.

OBJETIVO: Os autores apresentam um modelo de transtorno do pânico que se baseia nos efeitos da hiperventilação aguda e crônica, característicos do subtipo respiratório de transtorno do pânico. O modelo é generalizado a partir desses efeitos. Ele integra três características da hiperventilação: a hiperventilação é uma resposta fisiológica à hipercapnia; a hiperventilação pode induzir ataques de pânico; a hiperventilação crônica representa um mecanismo protetor contra os ataques de pânico. MÉTODO: Revisão seletiva da literatura a partir da base de dados Medline. Foram selecionados relatos referentes à inter-relação entre transtorno do pânico, hiperventilação, acidose, alcalose, liberação de catecolaminas e sensibilidade a catecolaminas, sendo os achados estruturados de modo a formar um modelo integrado. DISCUSSÃO: Os ataques de pânico do transtorno do pânico desenvolvem-se com base numa acidose metabólica, que é uma resposta compensatória à hiperventilação crônica. Os ataques são desencadeados por um súbito aumento da pressão parcial de dióxido de carbono (pCO2), quando a acidose (metabólica) latente se manifesta pela acidose hipercápnica. A condição acidótica induz liberação de catecolaminas. A simpaticotonia não pode manifestar-se durante a fase de hipercapnia, pois o baixo pH diminui a sensibilidade às catecolaminas. As catecolaminas podem provocar pânico quando a hipercapnia comuta para uma alcalose hipocápnica devido à supercompensação pela hiperventilação, situação na qual a sensibilidade às catecolaminas liberadas começa a aumentar. CONCLUSÃO: As abordagens terapêuticas deveriam voltar-se para a regulação em longo prazo do padrão respiratório e a eliminação da acidose metabólica.