鼻腔一氧化氮檢測(cè)在上氣道炎癥中的應(yīng)用

蔣子涵，肖 浩，劉世喜，孟 娟

20世紀(jì)80年代開始，人體細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮(nitric oxide, NO)分子在各個(gè)系統(tǒng)中的生物功能成為研究熱點(diǎn)。產(chǎn)生于呼吸道黏膜上皮的NO可直接彌散進(jìn)入氣道，以氣態(tài)的形式被呼出[1]，因而測(cè)量呼吸道氣體中NO濃度的技術(shù)逐漸得以實(shí)現(xiàn)。由于呼出氣NO的測(cè)量相對(duì)于其他氣道檢查方法具有簡(jiǎn)便、無創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)，近年來，關(guān)于呼出氣NO的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速。目前，口呼出氣NO濃度測(cè)量在哮喘中的臨床應(yīng)用已較為成熟，成為診斷和管理過敏性哮喘的依據(jù)之一。由于上氣道NO的來源比較復(fù)雜，影響因素較多，且人群中測(cè)得的上氣道NO濃度波動(dòng)范圍較大，因此鼻腔NO濃度測(cè)量在上氣道炎癥性疾病中的意義和臨床應(yīng)用還有待進(jìn)一步探索。

1 NO的產(chǎn)生機(jī)制

NO是無色、高脂溶性的小分子氣體。人體內(nèi)產(chǎn)生NO的途徑有兩種：一是氧氣依賴型，以L-精氨酸和氧氣分子為底物，在NO合酶的催化作用下合成NO；二是通過血液循環(huán)和組織中的硝酸根和亞硝酸根離子合成，此過程不依賴機(jī)體中的氧氣濃度，在機(jī)體缺氧和酸中毒的狀態(tài)下可以被激活，作為途徑一的補(bǔ)充路徑，保證機(jī)體中NO濃度的穩(wěn)定[2-3]。NO性質(zhì)活潑，在人體組織中易迅速與血紅蛋白、肌紅蛋白或其他含亞鐵離子的蛋白質(zhì)反應(yīng)，因而難以測(cè)定[1]。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)存在3種類型的NO合酶：Ⅰ型NO合酶主要分布在中樞和外周神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，稱為神經(jīng)型NO合酶(nNOS)；Ⅱ型NO合酶分布在炎性反應(yīng)區(qū)周圍的上皮細(xì)胞和炎癥細(xì)胞內(nèi)，一般在被炎癥因子激活后表達(dá)，稱為誘導(dǎo)型NO合酶(iNOS)；Ⅲ型NO合酶存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上，稱為內(nèi)皮型NO合酶(eNOS)[4]。

神經(jīng)型NO合酶和內(nèi)皮型NO合酶是鈣離子依賴性或是鈣調(diào)蛋白依賴性酶類，不受內(nèi)環(huán)境影響而持續(xù)少量表達(dá)，激素對(duì)其含量水平無明顯影響。誘導(dǎo)型NO合酶是非鈣依賴性酶類，炎癥細(xì)胞釋放的多種促炎因子和細(xì)菌脂多糖可刺激iNOS基因轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而促進(jìn)iNOS的表達(dá)，產(chǎn)生大量NO[5]。

在上呼吸道中，纖毛上皮細(xì)胞、副交感神經(jīng)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞可以表達(dá)神經(jīng)型NO合酶和內(nèi)皮型NO合酶。誘導(dǎo)型NO合酶則主要表達(dá)在上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞[6]。

鼻腔NO主要來源于鼻腔黏膜和鼻竇黏膜。正常情況下，鼻腔黏膜細(xì)胞可表達(dá)誘導(dǎo)型NO合酶和內(nèi)皮型NO合酶；鼻竇黏膜細(xì)胞可同時(shí)表達(dá)3種NO合酶，產(chǎn)生約20 000～25 000 ppb的高濃度NO[7]，并通過鼻竇口向鼻腔內(nèi)擴(kuò)散。

2 NO的生理作用

在神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)型NO合酶產(chǎn)生的NO主要參與突觸信號(hào)活動(dòng)，在中樞可以調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)、記憶和神經(jīng)發(fā)生等活動(dòng)；在外周，它可以調(diào)節(jié)受硝基能神經(jīng)控制的血管、支氣管平滑肌，起到調(diào)節(jié)血壓和氣道阻力的作用[8-9]。

內(nèi)皮型NO合酶所產(chǎn)生的NO具有舒張血管平滑肌[1]，抑制血小板聚集、黏附，抑制白細(xì)胞邊集等作用[10]，故在調(diào)節(jié)血壓、抑制血管炎癥、防止血栓形成方面有一定的意義。

機(jī)體發(fā)生炎癥反應(yīng)時(shí)，在細(xì)胞因子的刺激下，誘導(dǎo)型NO合酶可產(chǎn)生較高濃度的NO。NO在濃度較高時(shí)具有細(xì)胞毒性，可以結(jié)合細(xì)胞關(guān)鍵酶活性中心的鐵離子，從而抑制酶的活性；也可以通過損傷線粒體電子傳遞過程來抑制細(xì)胞呼吸[9,11]；還可以直接破壞靶細(xì)胞的DNA鏈[12]。

在正常呼吸道中，鼻竇是產(chǎn)生NO的主要部位，高濃度的NO有助于維護(hù)鼻竇的無菌狀態(tài)[13]。此外，鼻竇產(chǎn)生的NO還可能通過鼻腔氣流參與整個(gè)氣道免疫防御、氣道張力、黏膜血流、纖毛運(yùn)動(dòng)和腺體分泌的調(diào)節(jié)。有研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期張口呼吸者的肺小血管阻力相對(duì)正常人較高，提示用鼻呼吸時(shí)，鼻部產(chǎn)生的NO可隨氣流進(jìn)入下氣道，作為氣體信號(hào)調(diào)節(jié)肺血管張力，增強(qiáng)氣體交換，提高機(jī)體血氧含量[14]。反之，鼻息肉、鼻黏膜水腫等原因?qū)е卤歉]口阻塞時(shí)，鼻竇產(chǎn)生的NO不能進(jìn)入鼻腔和下氣道，可能導(dǎo)致上述功能受損。

3 鼻腔NO的影響因素

測(cè)量方法、氣體抽吸速率以及空氣中NO濃度的不同都會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果。目前測(cè)量鼻腔NO濃度的方法主要有抽吸法和鼻呼出氣法。為了避免測(cè)量方法不同帶來的誤差，美國(guó)胸科協(xié)會(huì)(ATS)在2005年推出的指南中推薦使用抽吸法即時(shí)測(cè)量鼻腔NO，具體操作為：受試者采取坐位，將兩個(gè)橄欖形探頭分別置入兩側(cè)鼻孔，一側(cè)橄欖頭以0.25～3 L/min速率抽吸鼻腔氣體到測(cè)量?jī)x器中進(jìn)行分析，另一側(cè)橄欖頭相應(yīng)送入不含NO的空氣，直到獲得較穩(wěn)定的NO濃度。整個(gè)過程中需要受試者用口以10 cm H2O正壓呼氣來保持軟腭關(guān)閉，防止鼻腔NO泄漏。測(cè)量前受試者應(yīng)正常呼吸，避免憋氣導(dǎo)致NO在氣道濃聚，或者深快呼吸導(dǎo)致NO濃度偏低。如果無法即時(shí)檢測(cè)，需先收集樣本再送檢時(shí)，則應(yīng)注意控制氣體流速，取中段氣，以確保收集到濃度穩(wěn)定的NO，隨后妥善保存樣本氣體直至檢測(cè)[15]。ATS指南中沒有明確鼻腔NO濃度的正常參考值范圍，已發(fā)表的各研究測(cè)得的正常人群鼻腔NO濃度波動(dòng)范圍多在400～900 ppb之間。測(cè)量時(shí)的其他外部因素也可導(dǎo)致結(jié)果誤差：如測(cè)量?jī)x器的敏感性、準(zhǔn)確度、是否校準(zhǔn)，測(cè)量環(huán)境的溫度、濕度等[5,15]。

此外，鼻腔的解剖結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致鼻腔氣體動(dòng)力學(xué)的改變，從而使測(cè)量時(shí)的氣流速率發(fā)生變化，導(dǎo)致抽吸的樣本氣體中NO濃度的差異[15]；體力活動(dòng)也因?qū)е峦饧涌於鸨乔籒O濃度降低[16]；吸煙可導(dǎo)致鼻腔NO濃度降低[17]；攝入富含氮元素的食物將導(dǎo)致鼻腔NO值增加[18]?？諝馕廴疽彩菤獾繬O濃度的影響因素之一。有研究顯示，暴露于高濃度的甲醛、乙醛和PM2.5時(shí)，哮喘和非哮喘兒童的下氣道NO濃度明顯升高，并且哮喘患兒對(duì)空氣污染的反應(yīng)更敏感[19]。身高、性別、年齡對(duì)成年人鼻腔NO濃度無影響[17,20]。

在病理狀態(tài)下，鼻腔、鼻竇黏膜中NO合酶的表達(dá)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致NO的濃度改變。如變應(yīng)性鼻炎患者的鼻腔黏膜中iNOS的表達(dá)明顯上調(diào)，NO的合成增加[21]。

過敏因素對(duì)鼻腔NO也有影響。有研究顯示，無臨床癥狀的致敏人群鼻腔NO濃度顯著低于過敏性鼻炎(AR)患者、非過敏性鼻炎(NAR)患者和健康對(duì)照[22]。另有針對(duì)無癥狀成人的研究顯示，在當(dāng)?shù)爻Ｒ娺^敏原(塵螨、蟑螂、葎草、樺樹、車前草)中，僅有塵螨點(diǎn)刺試驗(yàn)陽(yáng)性的致敏個(gè)體鼻腔NO濃度升高，且與皮膚點(diǎn)刺風(fēng)團(tuán)直徑大小相關(guān)(r=0.4)[23]。

部分藥物可通過影響NO合成和彌散而影響氣道NO濃度?？诜蛭胩瞧べ|(zhì)激素、抗白三烯藥物、鼻用減充血?jiǎng)┑人幬锟山档蚇O的濃度[24-26]；L-精氨酸則可作為NO合成的底物，促進(jìn)氣道NO的產(chǎn)生[27]；抗組胺藥物對(duì)鼻腔NO無明顯影響[28]；過敏原特異性免疫治療可使患者鼻腔NO降低[29]。

4 上氣道炎癥性疾病與鼻腔NO的關(guān)系

呼吸系統(tǒng)的很多疾病都會(huì)對(duì)氣道NO濃度產(chǎn)生影響?？ㄋ駜?nèi)綜合征、囊性纖維化和纖毛不動(dòng)癥的患者鼻腔NO濃度值較正常人降低達(dá)90%[30-31]。而在上氣道炎癥性疾病的患者中，鼻腔NO則呈現(xiàn)不同變化。

4.1 過敏性鼻炎與鼻腔NO

AR患者鼻腔黏膜中iNOS的表達(dá)水平與正常對(duì)照相比顯著升高[21,32]。也有多個(gè)研究證實(shí)AR患者鼻腔NO濃度高于正常人群[22,33-35]，且在鼻腔黏膜激發(fā)試驗(yàn)后明顯升高[36]。但也有文獻(xiàn)報(bào)道鼻腔NO在AR患者與對(duì)照組之間無顯著差異[20,37]。

各研究結(jié)果之間的不同可能與鼻竇口和鼻腔阻塞程度的影響有關(guān)。Suojalehto等[33]發(fā)現(xiàn)， AR患者鼻腔NO與鼻竇口阻塞CT評(píng)分呈負(fù)相關(guān)，阻塞評(píng)分總和小于2的AR患者鼻腔NO濃度與下鼻甲組織中嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)呈正相關(guān)。另一項(xiàng)研究顯示，AR患者鼻腔NO濃度分別于與鼻阻力(75 Pa壓力下)和鼻塞評(píng)分(VAS)負(fù)相關(guān)，并且當(dāng)鼻塞評(píng)分小于7或鼻阻力值小于0.65 Pa/cm3/s時(shí)，鼻腔NO與分泌物中嗜酸性粒細(xì)胞陽(yáng)離子蛋白含量正相關(guān)(r=0.678,0.685)[38]。上述兩項(xiàng)研究指出，鼻腔和鼻竇口阻塞程度是影響鼻腔NO濃度的關(guān)鍵因素。對(duì)于阻塞癥狀較輕的AR患者，鼻腔NO濃度升高，并可作為反映黏膜嗜酸性炎癥嚴(yán)重程度的客觀依據(jù)。而在阻塞癥狀明顯的患者中，鼻腔NO反而降低。

Suojalehto等[33]的研究還測(cè)量了NAR患者的鼻腔NO濃度，發(fā)現(xiàn)其均值在AR患者和正常對(duì)照之間，但與后兩者均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。今年發(fā)表的一項(xiàng)大樣本國(guó)內(nèi)研究也得到了相同的結(jié)論[22]。但兩研究都未進(jìn)一步區(qū)分NAR的亞型。

值得一提的是，無肺部癥狀的AR患者的下氣道NO濃度比正常人群高，并且與疾病嚴(yán)重程度和病程長(zhǎng)短相關(guān)[39-44]，提示AR患者可能同時(shí)伴發(fā)無臨床癥狀的下氣道黏膜慢性炎癥。同時(shí)監(jiān)測(cè)上、下氣道NO濃度或可作為AR患者黏膜炎癥狀態(tài)的評(píng)估手段。

4.2 慢性鼻-鼻竇炎與鼻腔NO

與健康對(duì)照相比，慢性鼻-鼻竇炎(CRS)患者的鼻腔NO濃度較低[45]。但不同病因的CRS鼻腔NO有所不同。有研究顯示，在相同臨床表型的CRS中，特應(yīng)性患者鼻腔NO濃度比非特應(yīng)性患者高出約100 ppb[45]；真菌性鼻竇炎患者的鼻腔NO濃度最低[46]。

伴鼻息肉與不伴鼻息肉的CRS的患者之間，鼻腔NO濃度值也存在一些差異。在伴鼻息肉的慢性鼻-鼻竇炎(CRSwNP)中，雖然息肉黏膜上皮中iNOS的表達(dá)較正常鼻黏膜高[47]，但由于息肉好發(fā)于鼻道竇口復(fù)合體，阻礙NO由鼻竇進(jìn)入鼻腔，患者鼻腔NO濃度反而降低。在一項(xiàng)納入88個(gè)CRS患者的觀察性研究中，以鼻腔NO濃度來鑒別患者是否伴發(fā)鼻息肉，其特異性和敏感度達(dá)70%以上[45]。

監(jiān)測(cè)治療前后鼻腔NO濃度變化可用于評(píng)估CRS患者的治療效果。有研究表明，CRSwNP患者的鼻腔NO濃度在鼻內(nèi)鏡下竇口開放術(shù)后1個(gè)月和6個(gè)月明顯升高，其值與Lund-Kennedy評(píng)分和Lund-Mackay評(píng)分的結(jié)果負(fù)相關(guān)[48-49]。并且在手術(shù)治療后，隨著患者鼻竇炎癥緩解，下氣道NO濃度也明顯降低，意味著與鼻竇炎相關(guān)的下氣道炎癥也有緩解[50]。接受藥物治療的患者也呈現(xiàn)類似的規(guī)律[47]。

有學(xué)者認(rèn)為，非變應(yīng)性因素引起的CRS可能是因?yàn)楸歉]產(chǎn)生的NO濃度過低，無法對(duì)鼻竇黏膜起到有效的保護(hù)作用。但該觀點(diǎn)還有待進(jìn)一步證實(shí)。

4.3 兒童扁桃體疾病與鼻腔NO

鼻腔NO與兒童腺樣體、扁桃體炎癥方面的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量較少。Torretta等[51]的研究結(jié)果顯示非變應(yīng)性腺樣體肥大兒童患者鼻腔NO高于正常兒童水平(450 ppb)，但Chladkova等[52]和Rybnikar等[53]卻發(fā)現(xiàn)腺樣體肥大患兒的鼻腔NO低于健康對(duì)照，并與腺樣體肥大程度負(fù)相關(guān)，在腺樣體切除術(shù)后NO明顯回升。下氣道NO濃度則不受腺樣體、扁桃體炎癥的影響，但與兒童的年齡、特應(yīng)性體質(zhì)和身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)相關(guān)[52,54]。對(duì)于兒童患者，除解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜外，由于整個(gè)氣道結(jié)構(gòu)和免疫系統(tǒng)功能的發(fā)育尚不成熟，年齡也可能是兒童氣道NO濃度的一個(gè)重要影響因素。并且因?yàn)閮和呐浜隙容^差，要測(cè)得準(zhǔn)確的結(jié)果也有一定的難度。

5 總結(jié)

鼻腔NO測(cè)量具有完全無創(chuàng)的優(yōu)勢(shì)，但影響因素較多、個(gè)體差異較大使得其在上氣道疾病的臨床應(yīng)用受到限制。綜合現(xiàn)有的研究結(jié)果，目前鼻腔NO的臨床應(yīng)用主要有兩個(gè)可能的方向：第一，將鼻腔NO作為鼻竇口通暢程度和竇腔黏膜炎癥狀態(tài)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，用以評(píng)估鼻竇炎患者的手術(shù)或藥物治療效果；第二，對(duì)于鼻塞癥狀較輕的慢性鼻炎患者，鼻腔NO或許可以反映鼻腔黏膜的潛在炎癥，比如在鼻腔黏膜激發(fā)試驗(yàn)中彌補(bǔ)鼻聲、鼻阻力等檢查的不足，輔助臨床醫(yī)師更好地判斷鼻腔炎癥狀況。前者主要通過對(duì)患者參數(shù)的自身前后對(duì)比判斷病情變化；而后者的實(shí)現(xiàn)還需要依照AST指南統(tǒng)一并規(guī)范測(cè)量方法，控制混雜因素，并且根據(jù)高質(zhì)量、大樣本的臨床研究制定出可靠的正常參考值范圍。