慢性阻塞性肺疾病患者呼出氣一氧化氮濃度變化及其臨床意義

劉波，宋鐵友，宋卓，石寒冰，劉宏

·論著·

慢性阻塞性肺疾病患者呼出氣一氧化氮濃度變化及其臨床意義

劉波，宋鐵友，宋卓，石寒冰，劉宏

目的觀察慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者呼出氣一氧化氮(FENO)濃度變化，并探討其臨床意義。方法選取齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院呼吸科2013年3月—2014年3月收治的住院COPD患者120例，根據(jù)2009年慢性阻塞性肺疾病全球創(chuàng)議(GOLD)分為GOLDⅠ級組、GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組，每組30例;選取同期在齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院體檢健康者100例作為對照組。檢測各組受試者肺功能及FENO濃度，計算第一秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)，F(xiàn)EV1占預(yù)計值百分比。結(jié)果GOLDⅠ級組、GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于對照組，F(xiàn)ENO濃度高于對照組，GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于GOLDⅠ級組，F(xiàn)ENO濃度高于GOLDⅠ級組，GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于GOLDⅡ級組，F(xiàn)ENO濃度高于GOLDⅡ級組，GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于GOLDⅢ級組，F(xiàn)ENO濃度高于GOLDⅢ級組(P＜0．05); Spearman等級相關(guān)分析結(jié)果顯示，F(xiàn)ENO濃度與GOLD分級呈正相關(guān)(r=0．776，P＜0．01)。結(jié)論COPD患者FENO濃度明顯升高，且FENO濃度與COPD嚴(yán)重程度密切相關(guān)，檢測FENO濃度對判斷COPD患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后具有重要意義。

肺疾病，慢性阻塞性;一氧化氮;呼吸功能試驗(yàn)

劉波，宋鐵友，宋卓，等．慢性阻塞性肺疾病患者呼出氣一氧化氮濃度變化及其臨床意義［J］．實(shí)用心腦肺血管病雜志，2015，23(4):40-43．［www．syxnf．net］

Liu B，Song TY，Song Z，et al．Changes and clinical significance of fraction of exhaled nitric oxide in patients with chronic obstructive pulmonary disease［J］．Practical Journal of Cardiac Cerebral Pneumal and Vascular Disease，2015，23 (4):40-43．

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種可預(yù)防和治療的常見慢性呼吸系統(tǒng)疾病，其主要病理改變?yōu)槌掷m(xù)存在的呈進(jìn)行性發(fā)展的氣流受限，常伴有有害顆粒或氣體所致氣道和肺部慢性炎性反應(yīng)，可累及整個肺組織。COPD發(fā)病率、病死率均較高，急性加重和合并并發(fā)癥可影響患者病情嚴(yán)重程度及病程［1］，而隨著病情進(jìn)展，COPD可逐步發(fā)展為肺源性心臟病及呼吸衰竭，嚴(yán)重影響患者的身體健康和生活質(zhì)量。

近年研究發(fā)現(xiàn)，肺血管系統(tǒng)在COPD的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，COPD患者早期即已存在肺血管內(nèi)膜增厚及內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)［2-4］。一氧化氮(nitric oxide，NO)是生物體內(nèi)一種重要的信號分子，具有許多生物活性，也是目前研究最多的血管擴(kuò)張因子之一。NO在舒張血管、傳遞神經(jīng)信號、調(diào)控免疫功能及維持正常肺血管阻力方面均具有重要作用，因此推測NO在COPD的發(fā)生發(fā)展過程中也可能具有非常重要的作用。本研究旨在觀察COPD患者呼出氣一氧化氮(fraction of exhaled nitric oxide，F(xiàn)ENO)濃度變化，并探討其臨床意義。

1 資料與方法

1．1 一般資料選取齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院呼吸科2013年3月—2014年3月收治的住院COPD患者120例，均符合“2009年修訂版慢性阻塞性肺疾病診治指南”中的診斷標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)2009年慢性阻塞性肺疾病全球創(chuàng)議(GOLD)將所有患者分為GOLDⅠ級組、GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組，每組30例。選取同期在齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院第三附屬醫(yī)院體檢健康者100例作為對照組，其肺功能正常且無肺部疾病。各組受試者均排除支氣管哮喘、過敏性鼻炎、鼻竇炎、遺傳性過敏癥、嗜酸粒細(xì)胞性支氣管炎、間質(zhì)性肺病、睡眠呼吸障礙綜合征、支氣管擴(kuò)張癥、原發(fā)性纖毛運(yùn)動障礙疾病患者，且無激素應(yīng)用史。各組受試者性別、年齡、高血壓發(fā)生率、糖尿病發(fā)生率、冠心病發(fā)生率比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0．05);各組受試者吸煙率比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0．05)，其中GOLDⅣ級組患者吸煙率高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0．05，見表1)。

表1 5組受試者一般資料比較Table 1 Comparison of general information in the five groups

1．2 GOLD分級標(biāo)準(zhǔn)GOLDⅠ級:吸入支氣管舒張劑后第一秒用力呼氣容積(FEV1)/用力肺活量(FVC)＜70%，F(xiàn)EV1占預(yù)計值百分比≥80%;GOLDⅡ級:吸入支氣管舒張劑后FEV1/FVC＜70%，50%≤FEV1占預(yù)計值百分比＜80%;GOLDⅢ級:吸入支氣管舒張劑后FEV1/FVC＜70%，30%≤FEV1占預(yù)計值百分比＜50%;GOLDⅣ級:吸入支氣管舒張劑后FEV1/FVC＜70%，F(xiàn)EV1占預(yù)計值百分比＜30%。

1．3 檢測方法

1．3．1 肺功能檢測方法采用德國康訊公司生產(chǎn)的Power/Body肺功能測定儀檢測各組受試者肺功能，測定前常規(guī)進(jìn)行溫度、壓力、濕度、測試氣體和容積校正，由專業(yè)人員按常規(guī)操作要求進(jìn)行肺功能檢測:患者取坐位、含住一次性口器、夾鼻夾、頭稍上抬、頸伸直、全身放松、平靜呼吸30～40 s后測量FEV1、FVC，計算FEV1/FVC及FEV1占預(yù)計值百分比。肺功能檢測質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)參照ATS/ESR標(biāo)準(zhǔn)，選取其中質(zhì)控最好的一次結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析［5］。

1．3．2 FENO濃度檢測方法采用瑞典Aerocrine公司生產(chǎn)的口呼一氧化氮測定系統(tǒng)(NIOX-system，Aeroerine AB，Solna)檢測各組受試者FENO濃度:(1)受試者平靜呼吸至少3個周期，最后一次呼氣時盡量排空肺中氣體;(2)用嘴緊含NIOX濾器且不可呼氣，出現(xiàn)呼氣動作則儀器將自動暫停，此時應(yīng)重復(fù)步驟(1); (3)呼氣速度低于或超過50 m l/s時應(yīng)指導(dǎo)受試者調(diào)整呼氣力度，呼氣速度不在要求范圍累計超過1．2 s時儀器將自動暫停，此時應(yīng)重復(fù)步驟(1)(2)，若連續(xù)6次呼氣速度均未滿足檢測要求則從第7次開始計為檢測依從性差;(4)受環(huán)境因素如強(qiáng)手機(jī)信號或電磁波等干擾而使檢測中斷時應(yīng)重復(fù)步驟(1)(2)(3)，但這種情況不計為檢測依從性差。

1．4 統(tǒng)計學(xué)方法應(yīng)用SPSS 17．0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，計量資料以(±s)表示，多組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較采用q檢驗(yàn);計數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn);相關(guān)性分析采用Spearman等級相關(guān)分析。檢驗(yàn)水準(zhǔn)為α =0．05。

2 結(jié)果

各組受試者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比、FENO濃度比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0．05);其中GOLDⅠ級組、GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于對照組，F(xiàn)ENO濃度高于對照組，GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于GOLDⅠ級組，F(xiàn)ENO濃度高于GOLDⅠ級組，GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于GOLDⅡ級組，F(xiàn)ENO濃度高于GOLDⅡ級組，GOLDⅣ級組患者FEV1/FVC、FEV1占預(yù)計值百分比低于GOLDⅢ級組，F(xiàn)ENO濃度高于GOLDⅢ級組，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0．05，見表2)。Spearman等級相關(guān)分析結(jié)果顯示，F(xiàn)ENO濃度與GOLD分級呈正相關(guān)(r=0．776，P＜0．01)。

表2 5組受試者觀察指標(biāo)比較(±s)Table 2 Comparison of observation index in the five groups

表2 5組受試者觀察指標(biāo)比較(±s)Table 2 Comparison of observation index in the five groups

注:FEV1/FVC=第1秒用力呼氣容積/用力肺活量，F(xiàn)ENO=呼出氣一氧化氮與對照組比較，*P＜0．05;與GOLDⅠ級組比較，△P＜0．05;與GOLDⅡ級組比較，▲P＜0．05;與GOLDⅢ級組比較，◆P＜0．05

組別例數(shù)FEV1/FVC (%) FEV1占預(yù)計值百分比(%) FENO濃度(ppb) 100 80．61±5．84 89．39±4．75 12．41±3．45 GOLDⅠ級組30 68．61±2．84*82．80±4．70*18．55±5．59*GOLDⅡ級組30 60．61±1．23＊△66．21±5．35＊△28．71±5．44＊△GOLDⅢ級組30 52．61±0．89＊△▲50．63±3．75＊△▲35．92±5．85＊△▲GOLDⅣ級組30 44．52±1．31＊△▲◆26．40±2．65＊△▲◆54．66±7．08＊△▲◆F對照組0．000 0．000 0．000 593．350 1 379．450 472．890 P值值

3 討論

NO是生物體內(nèi)一種重要的信號分子，由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)催化而成，催化過程中需要L-精氨酸作為底物。NO合成的限速酶是NOS，其有3種異構(gòu)體［6-7］，即神經(jīng)元型一氧化氮合酶(nNOS)、內(nèi)皮型一氧化氮合成酶(eNOS)和誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(iNOS)，其中nNOS、eNOS為原生型一氧化氮合成酶(cNOS)，是維持機(jī)體正常生理需要NO的主要來源;iNOS主要存在于中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、免疫細(xì)胞，受到某些刺激時可持續(xù)誘導(dǎo)NO大量產(chǎn)生，但在正常組織中不表達(dá)。

在肺組織中起作用的NOS主要為iNOS和eNOS，其中eNOS主要存在于肺血管內(nèi)皮細(xì)胞及上皮細(xì)胞，可在乙酰膽堿、緩激肽等作用刺激下短時間內(nèi)迅速釋放少量NO;iNOS的形成需要包括內(nèi)毒素在內(nèi)的多種炎癥因子刺激［8-9］，可幾小時內(nèi)大量生成NO，這些炎癥因子多數(shù)存在于氣道上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等。研究表明，機(jī)體僅需合成少量NO即可維持血流動力學(xué)穩(wěn)定及血管張力，同時少量內(nèi)源性NO能介導(dǎo)細(xì)胞免疫、改善組織微循環(huán)、促進(jìn)血管擴(kuò)張，具有防止支氣管過度收縮、調(diào)節(jié)肺血流和免疫功能等作用，但過量NO可刺激機(jī)體產(chǎn)生氧自由基，導(dǎo)致呼吸爆發(fā)而損傷細(xì)胞、破壞生物膜，繼而導(dǎo)致氣道炎癥和組織損傷［10-11］。

COPD患者肺組織受損嚴(yán)重，長期存在通氣/血流比例失調(diào)，且易出現(xiàn)反復(fù)感染，可導(dǎo)致機(jī)體嚴(yán)重缺氧及肺血管阻力升高;而COPD患者肺組織結(jié)構(gòu)及血管內(nèi)皮細(xì)胞受損后合成NO的細(xì)胞減少，NO合成細(xì)胞內(nèi)NOS活性減低，造成內(nèi)源性NO合成不足。此外，COPD患者長期存在的慢性缺氧和酸中毒使內(nèi)皮細(xì)胞釋放內(nèi)皮素1(ET-1)增多，而ET-1可抑制NO的合成與釋放，進(jìn)一步使NO合成減少［12］。因此，內(nèi)源性NO合成不足可能與COPD的形成和發(fā)展有關(guān)，這也為外源性吸入NO治療COPD提供了依據(jù)。Williamson等［13］研究證實(shí)，吸入低流量NO可使肺血管阻力和肺循環(huán)總阻力降低，而適量吸入NO也可使閉塞性及肺泡缺氧性肺動脈高壓患者肺血管阻力明顯下降，右心功能明顯改善。研究表明，肺血管內(nèi)皮細(xì)胞合成的NO可進(jìn)入平滑肌細(xì)胞，激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶而使環(huán)鳥苷酸濃度增加，NO具有第二信使的作用，可通過調(diào)節(jié)磷酸化水平而使平滑肌細(xì)胞松弛［14-15］。Shaul等［16］研究表明，NO可減輕血管平滑肌細(xì)胞增殖，但其具體作用機(jī)制尚不清楚，可能與調(diào)節(jié)鈣離子通道有關(guān)。COPD患者常存在血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，加之NO合成減少，可造成血管平滑肌細(xì)胞松弛作用減弱，增殖作用增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致肺血管收縮反應(yīng)增強(qiáng)和結(jié)構(gòu)重構(gòu)，可見，NO在COPD的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。

COPD急性發(fā)作常由肺部感染引起，而機(jī)體發(fā)生肺部感染時，多種細(xì)胞在刺激因子的作用下表達(dá)iNOS，導(dǎo)致NO合成增多，大量NO經(jīng)轉(zhuǎn)化可形成氧自由基，造成組織損傷及氣道炎癥。COPD緩解期隨著感染及炎性反應(yīng)得到控制，NO合成隨之減少。陳建榮等［17］研究證實(shí)，COPD急性發(fā)作期患者呼出氣冷凝液NO濃度明顯高于COPD緩解期患者和正常對照者，并據(jù)此推測FENO有可能成為判斷COPD嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)。

本研究結(jié)果顯示，GOLDⅠ級組、GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FENO濃度高于對照組，GOLDⅡ級組、GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FENO濃度高于GOLDⅠ級組，GOLDⅢ級組、GOLDⅣ級組患者FENO濃度高于GOLDⅡ級組，GOLDⅣ級組患者FENO濃度高于GOLDⅢ級組;FENO濃度與GOLD分級呈正相關(guān)。提示COPD患者FENO濃度明顯升高，且FENO濃度與COPD嚴(yán)重程度密切相關(guān)，NO在COPD的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用，檢測FENO濃度對判斷COPD患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后具有重要意義。

［1］Vestbo J，Hurd SS，Agustí AG，et al．Global strategy for the diagnosis，management，and prevention of chronic obstructive pulmonary disease:GOLD executive summary［J］．Am J Respir Crit Care Med，2013，187(4):347-365．

［2］Santos S，Peinado VI，Ramírez J，et al．Characterization of pulmonary vascular remodeling in smokers and patients with mild COPD［J］．Eur Respir J，2002，19(4):632-638．

［3］Voelkel NF，Cool CD．Pulmonary vascular involvement in chronic obstructive pulmonary disease［J］．Eur Respir J，2003，46 (Suppl):28s-32s．

［4］Barberà JA，Peinado VI，Santos S．Pulmonary hypertension in COPD:old and new concepts［J］．Monaldi Arch Chest Dis，2000，55(6):445-449．

［5］Ignarro LJ，Buga GM，Wood KS，et al．Endotheliurn-derived relaxing factor produced and released from artery and vein is nitric oxide［J］．Proc Natl Acad Sci USA，1987，84(24):9265-9269．

［6］Marsden PA，Heng HH，Scherer SW，et al．Struture and chromosomal localization of the human constitutive endothelial nitric oxide synthase gene［J］．J Biol Chem，1993，268(33):17478-17488．

［7］Geller DA，Lowenstein CJ，Shapiro RA，et al．Molecular cloning and expression of inducible nitric oxide synthase from human hepatocytes［J］．Proc Natl Acad Sci USA，1993，90(8):3491 -3495．

［8］Barnes PJ，Belvisi MG．Nitric oxide and lung disease［J］Thorax，1993，48(10):1034-1043．

［9］Gaston B，Drazen JM，Loscalzo J，et al．The biology of nitrogen oxide in the airway［J］．Am J Respir Crit Care Med，1994，149(2 Pt 1):538-551．

［10］Ricciardolo FL．Multiple roles of nitric oxide in the airways［J］Thorax，2003，58(2):175-182．

［11］Migneault A，Sauvageau S，Villeneuve L，et al．Chronically elevated endothelin levels reduce pulmonary vascular reactivity to nitric oxide［J］．Am J Respir Crit Care Med，2005，171(5): 506-513．

［12］馬航，朱杰．慢性阻塞性肺疾病患者血漿內(nèi)皮素和一氧化氮水平檢測分析［J］．疑難病雜志，2003，2(6):327-328．

［13］Williamson DJ，Hayward C，Rogers P，et al．Acute hemodynamic responses to inhale nitric oxide in patients with limited scleroderma and isolated pulmonary hypertension［J］．Circulation，1996，94 (3):477-482．

［14］Mills NL，Miller JJ，Anand A，et al．Increased arterial stiffness in patients with chronic obstructive pulmonary disease:a mechanism for increased cardiovascular risk［J］．Thorax，2008，63(4):306 -311．

［15］Kharitonov SA．NOS:molecular mechanisms，clinical aspects，therapeutic and monitoring approaches［J］．Curr Drug Targets Inflamm Allergy，2005，4(2):141-149．

［16］Shaul PW，Yuhanna IS，German Z，et al．Pulmonary endothelial NO synthase gene expression is decreased in fetal lambs with pulmonary hypertension［J］．Am J Physiol，1997，272(5 Pt 1): L1005-L1012．

［17］陳建榮，張揚(yáng)，陶一江，等．慢性阻塞性肺疾病患者呼出氣冷凝液中檢測一氧化氮、8-異前列腺素的臨床意義［J］．國際呼吸雜志，2007，27(21):1604-1606．

Changes and Clinical Significance of Fraction of Exhaled Nitric Oxide in Patients w ith Chronic Obstructive Pulmonary Disease

LIU Bo，SONG Tie-you，SONG Zhuo，et al．
Department of Respiratory，the Third Affiliated Hospital of Qiqihaer Medical College，Qiqihaer 161000，China

Objective To observe the changes of fraction of exhaled nitric oxide(FENO)in patients with chronic obstructive pulmonary disease(COPD)，to explore its clinical significance．M ethods From March 2013 to March 2014，a total of 120 inpatients with COPD were selected in the Department of Respiratory，the Third Affiliated Hospital of Qiqihaer Medical College，and they were divided into groups A(GOLD grade atⅠ)，B(GOLD grade atⅡ)，C(GOLD grade atⅢ)，D(GOLD grade atⅣ)according to Chronic Obstructive Pulmonary Disease Global Initiatives(GOLD)in 2009，each of 30 cases;a total of 100 healthy cases were selected as control group．Lung function and FENO were detected，F(xiàn)EV1/FVC and FEV1pre%were calculated．Results FEV1/FVC and FEV1pre%of groups A，B，C，D were lower than those of control group，respectively，while FENO was higher than that of control group，respectively(P＜0．05);FEV1/FVC and FEV1pre% of groups B，C，D were lower than those of group A，respectively，while FENO was higher than that of group A，respectively (P＜0．05);FEV1/FVC and FEV1pre%of groups C，D were lower than those of group B，respectively，while FENO was higher than that of group B，respectively(P＜0．05);FEV1/FVC and FEV1pre%of group D were lower than those of group C，while FENO was higher than that of group C(P＜0．05)．Spearman ranked correlation analysis showed that，F(xiàn)ENO was positively correlated with GOLD grade(r=0．776，P＜0．01)．Conclusion FENO is obviously elevated in patients with COPD，and it is positively correlated with the severity of COPD，the detection of FENO is with important clinical significance to judge the severity and prognosis of COPD．

Pulmonary disease，chronic obstructive;Nitric oxide;Respiratory function tests

R 563．9

A

10．3969/j．issn．1008-5971．2015．04．012

2014-12-05;

2015-04-10)

(本文編輯:鹿飛飛)

黑龍江省衛(wèi)生廳科研計劃項(xiàng)目(2013175)

161000黑龍江省齊齊哈爾市，齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院附屬第三醫(yī)院呼吸科