呼出氣一氧化氮在慢性阻塞性肺疾病中的應(yīng)用進(jìn)展

李靜雯 胡系偉 董敏 李天楠

(貴州醫(yī)科大學(xué)，貴州 貴陽 550004)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease)簡稱慢阻肺，是一種常見的以持續(xù)性呼吸道癥狀和氣流受限為主要特征的可防可治的疾病[1]。慢阻肺的發(fā)病機(jī)制主要是慢性炎癥反應(yīng)、蛋白酶和抗蛋白酶失衡、氧化抗氧化失衡及氣道重塑等，其中慢性氣道炎癥起著重要作用。慢阻肺患者周期性地伴有急性加重，會(huì)導(dǎo)致肺功能進(jìn)行性下降，該病不僅影響肺，也可以引起顯著的全身反應(yīng)，最終發(fā)展為呼吸衰竭和慢性肺源性心臟病[2]。因此，快速準(zhǔn)確的確定氣道炎癥的嚴(yán)重程度，控制慢阻肺急性加重是管理慢阻肺最關(guān)健的一環(huán)。2017年《慢性阻塞性肺疾病全球倡議》(GOLD)一大重要變化就是明確了關(guān)于急性加重風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物—一嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)[1]。以往確定氣道炎癥的方法有支氣管黏膜活檢及支氣管肺泡灌洗，但由于這兩種方法為有創(chuàng)性操作，在病人接受程度、操作性及重復(fù)性方面都難以普遍實(shí)施[3]。后又出現(xiàn)誘導(dǎo)痰細(xì)胞學(xué)檢查及呼出氣冷凝液等方法，其中前者雖操作過程簡單，但費(fèi)時(shí)耗工，缺少標(biāo)準(zhǔn)流程，操作過程不容易進(jìn)行治療控制；后者由于介質(zhì)濃度很低，且不穩(wěn)定，需要采用特殊的檢測(cè)設(shè)備[4]。綜上所述，限制了兩項(xiàng)技術(shù)在臨床上的廣泛應(yīng)用。近年來有研究表明，呼出氣一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide，F(xiàn)eNO)與氣道嗜酸性粒細(xì)胞正相關(guān)[5-6]。FeNO是一種新型、無創(chuàng)、檢測(cè)方便的生物標(biāo)志物，目前已在支氣管哮喘的診斷、評(píng)估和治療中推廣應(yīng)用[4]。但FeNO在慢阻肺中的研究仍然較少，本文對(duì)FeNO在慢阻肺中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 FeNO相關(guān)知識(shí)

(1)FeNO來源：1980年，F(xiàn)ruchgott和Zawadzk[7]首先提出一氧化氮的作用，并發(fā)表在《自然》雜志上。并于1998年因此項(xiàng)研究獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。一氧化氮(nitric oxide，NO)作為一種氣體分子，因其表達(dá)于氣道而受到廣泛關(guān)注。一氧化氮是一種機(jī)體產(chǎn)生的內(nèi)源性生物調(diào)節(jié)因子，具有舒張支氣管、參與神經(jīng)傳遞、擴(kuò)張血管和調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)等許多生物活性[4]。一氧化氮是巨噬細(xì)胞和上皮細(xì)胞在一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)的作用下，以左旋精氨酸為底物氧化合成。人體NOS按其來源可分為來源于內(nèi)皮細(xì)胞的內(nèi)皮型NOS(endothelial nitric oxide synthase，eNOS)，來源于神經(jīng)元的神經(jīng)元型NOS(neurogenic nitric oxide synthase，nNOS)，以及來源于巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的誘導(dǎo)型NOS(inducible nitric oxide synthase，iNOS)。在氣道炎癥中，iNOS起主要作用，iNOS的生成只有在各種炎性因子的刺激下才會(huì)緩慢大量表達(dá)[8-9]。內(nèi)源性一氧化氮主要來源于呼吸系統(tǒng)，包括傳導(dǎo)性氣道、鼻腔、口腔及肺臟等，這些組織中包含呼吸道中能夠生成一氧化氮的肺組織、細(xì)胞，支氣管上皮、血管內(nèi)皮、肺泡和肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞，甚至支氣管分支內(nèi)的細(xì)菌也能產(chǎn)生極少的一氧化氮。研究人員曾報(bào)道，在對(duì)支氣管哮喘患者行支氣管鏡或氣管插管時(shí)，發(fā)現(xiàn)大量NO來源于小氣道。雖然FeNO的來源尚有爭(zhēng)議，但可以肯定的是，F(xiàn)eNO最有可能由上皮細(xì)胞而不是內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，由氣道上皮細(xì)胞而非肺泡細(xì)胞產(chǎn)生[10]。(2)FeNO測(cè)定及評(píng)價(jià)指標(biāo)：可以通過多種方法檢測(cè)生物體中的FeNO，包括化學(xué)發(fā)光法、分光光度法(Griess法)、熒光法(DNA法)及電化學(xué)法，其中電化學(xué)法操作簡便、誤差小，是目前最常用的測(cè)量方法。受檢者采取坐位，檢查前安靜休息5 min后，盡量呼出肺部氣體，吸氣后用嘴含緊一氧化氮測(cè)量儀的口器，以恒定流速度約(50±2.5) mL/s，用力呼氣達(dá)肺總量，測(cè)量結(jié)果以ppb表示[4]。2005年美國胸科協(xié)會(huì)與歐洲呼吸學(xué)會(huì)聯(lián)合制定了FeNO的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及哮喘診治指南。2011年美國胸科協(xié)會(huì)指南推薦FeNO作為氣道嗜酸性粒細(xì)胞炎癥的標(biāo)志物。2014年FeNO歐洲共識(shí)指出：基于目前已有數(shù)據(jù)，建議診斷使用的判斷切點(diǎn)為：高水平>35～50 ppb，低水平<15～25 ppb[11]。2015年《全球哮喘防治創(chuàng)議》(GINA)[12]指出，包括中國人在內(nèi)的FeNO正常值范圍為2～200 ppb，但90%是5～25 ppb。指南推薦基于FeNO切點(diǎn)與變化率，并非正常值的規(guī)范化診療。常見呼吸病炎癥分成非嗜酸性與嗜酸性炎癥兩個(gè)切點(diǎn)，其中非嗜酸性炎癥(成人<25 ppb，低值)，嗜酸性炎癥(成人：25～50 ppb或>50 ppb，高值)。在慢阻肺患者中，F(xiàn)eNO水平尚存在爭(zhēng)議，但多數(shù)研究結(jié)果顯示穩(wěn)定期慢阻肺患者FeNO水平不升高[13]或輕到重度升高[14]。(3)FeNO影響因素：FeNO受多種個(gè)人因素的影響，Olin等[15]研究發(fā)現(xiàn)64歲以上人群比35～44歲人群的FeNO值高40%，有學(xué)者[16]也證實(shí)60歲以上的年齡對(duì)FeNO的影響更大。而另一項(xiàng)針對(duì)不吸煙的健康成年人的研究發(fā)現(xiàn)FeNO值存在性別差異[17]。此外，F(xiàn)eNO值與身高有一定的相關(guān)性[15，18]。除個(gè)人因素外，解讀FeNO時(shí)還應(yīng)考慮多種外在因素，包括吸煙、病毒感染、劇烈運(yùn)動(dòng)、攝入含氮食物、空氣污染、接觸過敏原，其中前三項(xiàng)對(duì)FeNO影響較大[19]。2014年呼出氣一氧化氮?dú)W洲共識(shí)指出：吸煙使FeNO降低30%～60%下降值，取決于吸煙量；病毒感染使FeNO增加50%～150%；攝入含氮食物(例如生菜、菠菜等)，使FeNO增加40～60%。其他大多數(shù)外在因素對(duì)臨床影響較小[11]。因此受試者需在檢測(cè)前4 h內(nèi)禁酒，2 h內(nèi)禁食含硝酸鹽食物，1 h內(nèi)禁水、禁食、禁止吸煙、避免劇烈運(yùn)動(dòng)，以免影響檢測(cè)結(jié)果[4]。

2 FeNO與慢阻肺

(1)FeNO與慢阻肺的診斷及鑒別診斷：GOLD(2017版)[1]中指出慢阻肺的診斷標(biāo)準(zhǔn)為：任何存在呼吸困難、慢性咳嗽或咳痰并伴有/或具有微信因素暴露史的患者，都應(yīng)考慮慢阻肺的診斷。確診需要通過肺通氣功能檢測(cè)(吸入支氣管舒張劑后第1 s用力呼氣量(forced expiratory volume in first second，F(xiàn)EV1)/用力肺活量(forced vital capacity，F(xiàn)VC)<0.7)。針對(duì)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，中國學(xué)者[20]提出如果長期危險(xiǎn)因素暴露史(如吸煙、使用生物燃料烹調(diào)、長期暴露于炎癥空氣污染的環(huán)境下)，其通氣功能檢驗(yàn)符合慢阻肺的標(biāo)準(zhǔn)，無論有無癥狀，都應(yīng)該診斷為慢阻肺。但是在臨床上，部分患者有合并癥存在，診斷及鑒別診斷就會(huì)出現(xiàn)困難。哮喘和慢阻肺是常見的慢性氣道炎癥性疾病，流行病學(xué)顯示約20%的慢阻肺患者同時(shí)合并哮喘，2017GINA指南[21]推薦描述具有哮喘和慢阻肺共同疾病為哮喘-慢阻肺重疊(Asthma-COPD Overlap ACO)。由于上述兩種疾病癥狀相似，互相重疊，單用肺功能檢查不易鑒別，而且ACO尚無明確定義和診斷標(biāo)準(zhǔn)。Ding等[22]研究指出：FeNO大于50 ppb，診斷為哮喘；FeNO在25～50 ppb之間，診斷為ACO；FeNO小于25 ppb，診斷為慢阻肺；但此研究結(jié)果尚未得到一致認(rèn)可。有學(xué)者[23]通過測(cè)量FeNO來評(píng)估慢阻肺患者中ACO患病率，其中FeNO>25 ppb的患者占36.9%，F(xiàn)eNO>50 ppb的患者占5.1%，以=35 ppb為切點(diǎn)評(píng)估ACO患者患病率為16.3%。有學(xué)者[24]研究結(jié)果表明，F(xiàn)eNO檢測(cè)可輔助鑒別慢阻肺患者表型，該研究將慢阻肺患者分為非頻繁急性加重，頻繁急性加重肺氣腫型，頻繁急性加重支氣管炎型，以及ACOS四型，其中ACOS組FeNO水平顯著高于其余三型，且以FeNO大于50 ppb為切點(diǎn)。因此，對(duì)于診斷不明的慢性氣道炎癥性疾病，可輔助測(cè)定FeNO加以鑒別。(2)FeNO與慢阻肺并發(fā)癥：慢阻肺是一種慢性全身性炎癥性疾病，隨病情進(jìn)展，慢阻肺可能出現(xiàn)多種并發(fā)癥，其中最常見的并發(fā)癥為肺動(dòng)脈高壓、慢性肺源性心臟病及呼吸衰竭。慢阻肺的病理生理改變，導(dǎo)致阻塞性通氣功能障礙、限制性通氣功能障礙、通氣/血流失調(diào)，肺換氣功能障礙，進(jìn)一步出現(xiàn)低氧血癥和高碳酸血癥，發(fā)生呼吸衰竭。其中低氧作用于肺血管平滑肌細(xì)胞膜，使內(nèi)皮衍生的收縮因子如內(nèi)皮素I合成增加，而內(nèi)皮衍生的舒張因子如一氧化氮和降鈣素產(chǎn)生和釋放減少。加上二氧化碳潴留，使血中的氫離子增高，均可加重肺動(dòng)脈高壓。肺血管結(jié)構(gòu)重建，使肺血管順應(yīng)性下降，管腔變窄，血管阻力增加。慢性炎癥使肺血管重構(gòu)，肺血管數(shù)量減少，肺微動(dòng)脈中原位血栓形成，均可加重肺動(dòng)脈高壓[25]。血管舒張因子一氧化碳的生物利用度降低、信號(hào)通路受損在肺動(dòng)脈高壓發(fā)病機(jī)制中起重要作用。研究顯示在一定呼氣流速情況下，慢阻肺合并肺動(dòng)脈高壓患者FeNO水平較對(duì)照組的降低[26-27]。另有研究[28]表明，支氣管肺泡灌洗液及尿液排出的一氧化氮產(chǎn)物也相應(yīng)減少，可能由于血管內(nèi)皮細(xì)胞血管和支氣管平滑肌，氣道上皮細(xì)胞等釋放，一氧化氮逐漸減少所致。針對(duì)一氧化氮減少，許多在學(xué)者在治療肺動(dòng)脈高壓方面，進(jìn)行多種嘗試及探索。有學(xué)者[28]用內(nèi)皮素受體拮抗劑波生坦，可逆轉(zhuǎn)上述病理改變，表明內(nèi)皮素可能具有抑制內(nèi)源性一氧化氮活性的作用。有學(xué)者[29]經(jīng)前列環(huán)素及內(nèi)皮素受體拮抗劑等血管舒張因子治療后，慢阻肺合并肺動(dòng)脈高壓患者的FeNO水平升高。有學(xué)者[30]研究發(fā)現(xiàn)肺動(dòng)脈高壓患者血液和唾液中的亞硝酸鹽含量高于正常水平，作為一氧化氮代謝產(chǎn)物的亞硝酸鹽，被認(rèn)為是一氧化氮血管內(nèi)的儲(chǔ)存形式，在缺氧條件下，可重新轉(zhuǎn)化為一氧化氮，彌補(bǔ)內(nèi)源性的一氧化氮不足，亞硝酸鹽治療肺動(dòng)脈高壓已在動(dòng)物試驗(yàn)和早期的臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)。有學(xué)者[31]的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)吸入低流量一氧化氮可使肺血管阻力和循環(huán)總阻力明顯降低，進(jìn)而使右心功能得到明顯改善。(3)FeNO與慢阻肺的防治：慢阻肺的病程可分為：(1)急性加重期和穩(wěn)定期[32]。慢阻肺患者每年平均發(fā)生約0.5～3.5次的急性加重，急性加重是慢阻肺患者死亡的重要原因也是慢阻肺患者醫(yī)療費(fèi)用的主要支出部分，因此治療慢阻肺主要是控制和預(yù)防慢阻肺急性加重[33]，如何預(yù)測(cè)并及早干預(yù)慢阻肺的急性加重，一直是慢阻肺管理的難點(diǎn)和重度。國外最新的一項(xiàng)大樣本隨訪研究顯示[34]，無論慢阻肺患者既往使用ICS、吸煙史或既往慢阻肺急性加重史如何，F(xiàn)eNO持續(xù)升高的患者慢阻肺急性加重的風(fēng)險(xiǎn)都更高，尤其是發(fā)生需要住院的嚴(yán)重慢阻肺急性加重。此研究提示，在臨床上可以通過檢測(cè)FeNO水平預(yù)測(cè)患者慢阻肺急性加重風(fēng)險(xiǎn)。另相關(guān)文獻(xiàn)指出，不推薦癥狀結(jié)合肺功能的慢性氣道疾病防治策略，因?yàn)殚L期以來這種管理方案并沒有降低發(fā)病率與致死率，反而逐年上升，提出氣道炎癥結(jié)合肺功能的精準(zhǔn)醫(yī)療管理，從氣道炎癥與氣流受限兩個(gè)維度對(duì)慢性呼吸道疾病進(jìn)行精準(zhǔn)診療[35-36]。多項(xiàng)研究證實(shí)，在慢阻肺急性加重患者中，F(xiàn)eNO較穩(wěn)定期患者升高，經(jīng)治療后，F(xiàn)eNO水平下降，但需數(shù)月才能恢復(fù)至健康對(duì)照者水平[37]。FeNO不僅能反映疾病的急性加重狀態(tài)，還與慢阻肺炎癥分型及治療相關(guān)。近年來有研究提出，根據(jù)慢阻肺患者誘導(dǎo)痰細(xì)胞的計(jì)數(shù)，可將慢阻肺分為4類，嗜酸性粒細(xì)胞型、中性粒細(xì)胞型、混合細(xì)胞型及粒細(xì)胞缺乏型，其中嗜酸性細(xì)胞型慢阻肺對(duì)糖皮質(zhì)激素治療反應(yīng)較好[38]。有研究證實(shí)，F(xiàn)eNO與氣道嗜酸性粒細(xì)胞有較好的相關(guān)性[6]。可用于預(yù)測(cè)慢阻肺對(duì)激素的治療反應(yīng)，Kunisaki等[39]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)FeNO<25*10-9mmol/L時(shí)，患者對(duì)激素治療不敏感。文獻(xiàn)中指出，F(xiàn)eNO低提示氣道炎癥反應(yīng)低，按需使用抗炎藥物或維持抗炎藥物劑量，F(xiàn)eNO高提示哮喘急性發(fā)作或慢阻肺急性加重風(fēng)險(xiǎn)高，需高劑量吸入糖皮質(zhì)激素或口服激素治療[35-40]。但目前尚無規(guī)范化指南，需進(jìn)一步研究。

3 總 結(jié)

FeNO作為一種重復(fù)性好、便于檢測(cè)的無創(chuàng)性生物標(biāo)志物，可以反映慢阻肺患者的氣道炎癥情況、區(qū)分慢阻肺的表型、鑒別慢性氣道疾病、防治慢阻肺急性加重、預(yù)測(cè)慢阻治療反應(yīng)及預(yù)后?；跉獾姥装Y結(jié)合肺功能的綜合管理，可作為管理慢阻肺患者的一個(gè)探索方向，其可行性需進(jìn)一步臨床試驗(yàn)研究。FeNO是對(duì)現(xiàn)有的慢阻肺檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)較好的補(bǔ)充，可望成為慢阻肺診療檢測(cè)中的一項(xiàng)具有指導(dǎo)意義的臨床輔助工具。但由于上述研究結(jié)果缺乏大規(guī)模臨床試驗(yàn)，而且FeNO在個(gè)體中存在較大差異、易受諸多因素影響、目前尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等一系列問題，從而限制了FeNO在臨床上的使用，還需要繼續(xù)探索。