氣道一氧化氮測定在慢性氣道炎癥疾病中的應(yīng)用進展

李雪玉 許 林

昆明醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，云南個舊 661000

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種常見的、可以預(yù)防和治療的疾病，其特征是持續(xù)存在的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限[1]。支氣管哮喘（bronchial asthma， BA）的特征為慢性氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性[2]。兩種疾病病因及發(fā)病機制尚不十分明確，但均涉及大、小氣道的炎癥性改變，其中小氣道的炎癥水平不僅與氣道反應(yīng)性增高具有相關(guān)性，而且在疾病嚴重程度、未來加重風險方面也具有一定的預(yù)測價值[3]。因此近年來對氣道炎癥的檢測在疾病診治價值中的研究愈受重視，其中呼出氣一氧化氮（fractional exhaled nitric oxide，F(xiàn)eNO）測定已被美國胸科學(xué)會（the American thoracic society，ATS）及歐洲呼吸學(xué)會（the European respiratory society，ERS）推薦為理想的氣道炎癥檢測方式，經(jīng)臨床證實有效并廣泛應(yīng)用于檢測大氣道炎癥水平；而肺泡一氧化氮（alveolar concentration of nitric oxide，CaNO）可以檢測到普通FeNO無法檢測到的小氣道病變，進而提示小氣道炎癥水平。本文通過對氣道一氧化氮（nitric oxide， NO）的作用機制、檢測方式及其在BA和COPD中的應(yīng)用現(xiàn)狀進行梳理后做一綜述，為進一步探索其在臨床中的應(yīng)用價值提供參考。

1 氣道NO的作用及檢測方式

1.1 氣道NO作用

NO是一種普遍存在于人體內(nèi)的雙原子自由基，其性質(zhì)非?；顫?、半衰期僅5～10 s，在肺內(nèi)，由NO合成酶（nitric oxide synthase，NOS）介導(dǎo)合成，以L-精氨酸為底物，依賴氧氣（O2）和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate，NADPH）先 生 成Nω-羥基-L-精氨酸，再氧化產(chǎn)生L-瓜氨酸和NO。NOS有三種亞型：從功能上來看，分為組成型NOS（cNOS）和誘導(dǎo)型NOS（iNOS），其中cNOS包括內(nèi)皮型NO合酶（eNOS）和神經(jīng)型NO合酶（nNOS），依賴于細胞內(nèi)Ca+及鈣調(diào)蛋白的激活而產(chǎn)生NO，在神經(jīng)遞質(zhì)傳遞和血管舒張等生理調(diào)節(jié)方面起著重要作用；而iNOS無鈣依賴性，主要由外源性因素（如感染、過敏原暴露等）及各種炎癥介質(zhì)如白介素-1β（interleukin 1β，IL-1β）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、脂多糖等誘導(dǎo)刺激巨噬細胞、氣道上皮細胞、Ⅱ型肺泡細胞、內(nèi)皮細胞、成纖維細胞、呼吸道及血管平滑肌細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、肥大細胞產(chǎn)生NO，在氣道炎癥反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用[4]，也可使肺部炎性滲出加重[5]。

1.2 氣道NO的檢測方式

NO與呼出氣中其他的氣道內(nèi)源性氣體不同，即氣道NO的檢測與呼出氣的流速存在高度相關(guān)性，為了獲得氣道不同部位的NO濃度，研究經(jīng)歷了從傳統(tǒng)的兩室模型到后來的肺部NO數(shù)學(xué)動力學(xué)模型的進展，即檢測多個流速下的NO測量值后可以通過進行相應(yīng)的計算得出大氣道和小氣道NO水平，從而區(qū)分來源于氣道不同部位的NO水平。截至目前，電化學(xué)分析儀在臨床檢測中得到廣泛應(yīng)用，通過調(diào)整呼氣流速為50 ml/s時測得的呼出氣NO值可代表以氣管、支氣管為主的大氣道炎癥水平，臨床常用的FeNO即表示FeNO50。相比之下，CaNO則是通過模型公式計算得出，代表肺泡或腺泡區(qū)的小氣道炎癥，傳統(tǒng)的計算方法有線性和非線性模型兩種，但因兩種模型均需要測定多個流速下的呼出氣NO值，因而在實際臨床應(yīng)用中可行性欠佳，目前通過檢測50 ml/s和200 ml/s流速下的呼出氣NO值，再使用簡化版的線性模型公式可計算得到CaNO[3]。

2 FeNO在慢性氣道炎癥疾病中的應(yīng)用

2.1 FeNO在COPD中的應(yīng)用

目前，大多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)FeNO對COPD急性加重期和穩(wěn)定期具有診斷價值，急性加重期患者FeNO水平較穩(wěn)定期明顯升高[6]，并且Oishi等[7]發(fā)現(xiàn)FeNO持續(xù)升高的患者在較短時間內(nèi)病情更容易出現(xiàn)中度和重度惡化。Zhou等[8]的回顧分析也得出相似的結(jié)論。在COPD的發(fā)病中，中性粒細胞炎癥是COPD最常見的炎癥表型，而嗜酸性粒細胞炎癥占10%～40%[9]，Río等[10]對50例COPD急性加重期患者FeNO和嗜酸性粒細胞測定發(fā)現(xiàn)兩者有相似的診斷價值，可用于鑒別嗜酸性粒細胞型COPD[11]，而血嗜酸性粒細胞計數(shù)可用于預(yù)測對吸入性糖皮質(zhì)激素（inhaled corticosteroids，ICS）的治療反應(yīng)性，計數(shù)≥0.10×109/L時代表反應(yīng)性良好[12]。因此，F(xiàn)eNO測定也可用于預(yù)測糖皮質(zhì)激素的治療反應(yīng)性[8]。此外，曾有流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)約20%的COPD患者同時合并有BA[13]，即BA-COPD重疊（ACO）。FeNO水平在ACO患者顯著增高，并且與外周血嗜酸性粒細胞計數(shù)聯(lián)合檢測對ACO和COPD具有鑒別診斷價值，可作為區(qū)分ACO和COPD的指標[14-16]，但目前尚不清楚是否存在FeNO截斷值用于診斷ACO[17]。

2.2 FeNO在BA中的應(yīng)用

FeNO作為BA T2型氣道炎癥相關(guān)的生物標志物之一，在支氣管氣道高反應(yīng)性、黏液高分泌、杯狀細胞增生、過敏反應(yīng)及嗜酸性粒細胞炎癥中起著重要作用，但是在日常實踐中，F(xiàn)eNO對BA的診斷價值受到許多混雜因素的限制，如過敏狀態(tài)、吸煙、既往使用過糖皮質(zhì)激素和其他上呼吸道感染等，因此GINA不推薦直接測定FeNO水平來診斷或排除BA的診斷[2]。美國胸科協(xié)會（the American thoracic society，ATS）推薦建議[18]，成人FeNO濃度＜25 ppm（ppb）（兒童＜20 ppb）時，提示患者無明顯嗜酸性粒細胞炎癥，對類固醇皮質(zhì)激素的治療反應(yīng)性較弱，濃度＞50 ppb（兒童＞35 ppb）時考慮患者存在嗜酸性粒細胞炎癥，可能對類固醇皮質(zhì)激素治療有良好反應(yīng)性。有研究顯示，F(xiàn)eNO濃度升高可能與BA病情加重和難治性BA的發(fā)生相關(guān)，高水平FeNO（兒童＞ 45 ppb和成人＞20～35 ppb）提示氣道炎癥控制不佳及病情加重風險增高；在BA管理過程中發(fā)現(xiàn)，與僅接受臨床癥狀評估的患者相比，對FeNO進行規(guī)范檢測輔助治療后，成人病情加重率降低40%，兒童病情加重率降低42%。并且與血嗜酸性粒細胞計數(shù)相比，F(xiàn)eNO在檢測BA治療反應(yīng)性中的效果更加顯著，定期的檢測能更好地降低BA治療成本[18-19]。綜上，F(xiàn)eNO在BA患者的輔助診斷及療效評估方面均有著重要意義。

3 CaNO在慢性氣道炎癥疾病中的應(yīng)用

3.1 CaNO在COPD中的應(yīng)用

在COPD患者中，小氣道病變和肺實質(zhì)破壞造成慢性氣流受限[20]。小氣道作為“氣道沉默區(qū)”，對總的呼吸阻力貢獻很小，在出現(xiàn)任何呼吸道癥狀之前可能已經(jīng)出現(xiàn)損傷[21]。來自氣體交換區(qū)域的NO被稱為肺泡或小氣道NO（CaNO），反應(yīng)肺泡組織炎癥水平，已被證實為外周肺非侵入性炎癥標志物[22]。Lázár等[6]研究發(fā)現(xiàn)，COPD患者外周小氣道的氧化應(yīng)激持續(xù)升高，而中心氣道只在病情加重期間氧化應(yīng)激增加。目前對于CaNO在COPD穩(wěn)定期與急性加重期中的診斷價值，國內(nèi)外尚未得出一致共識。有研究報道，CaNO可用于區(qū)分COPD穩(wěn)定期患者與健康人群[6，23]，然而也有研究認為CaNO在COPD患者與健康人群之間無明顯差異[24]。另外，在糾正軸向彌散對肺泡NO濃度的影響之后，COPD患者CaNO水平顯著高于BA患者及健康人群，在一定程度上具有鑒別診斷意義。在監(jiān)測治療反應(yīng)性方面，有研究發(fā)現(xiàn)糖皮質(zhì)激素治療前后COPD患者CaNO差異無統(tǒng)計學(xué)意義，糖皮質(zhì)激素盡管誘導(dǎo)了臨床癥狀和肺功能的改善，但并沒有改變穩(wěn)定期及加重期間肺泡NO濃度[6]。綜上，CaNO在COPD中的診斷意義及臨界值尚未明確，同時其監(jiān)測治療反應(yīng)性的作用仍需進一步探討。

3.2 CaNO在BA中的應(yīng)用

在BA發(fā)病過程中大、小氣道均存在氣道炎癥和氣道重塑，盡管目前尚無指南明確推薦CaNO應(yīng)用于BA診治，但在癥狀穩(wěn)定的BA患者，CaNO能更為敏感地反映外周氣道炎癥，并且與小氣道的阻塞程度呈正相關(guān)。也有研究發(fā)現(xiàn)，在BA發(fā)病早期即有CaNO水平升高，提示疾病早期就已存在小氣道炎癥進而影響其功能，聯(lián)合檢測FeNO和CaNO對BA患者診斷的敏感性為81.4%，特異性為83.0%，ROC曲線下面積為0.890（95%CI：0.825～0.956），可作為輔助診斷依據(jù)[25]。《2017 ERS肺部疾病呼氣標志物技術(shù)標準》[26]指出CaNO＞5.00 ppb提示存在小氣道炎癥；5.00～10.00 ppb考慮存在小氣道混合性炎癥，即表現(xiàn)為氣道炎癥反應(yīng)過程中嗜酸性粒細胞和中性粒細胞均增多；＞10.00 ppb考慮小氣道以嗜酸性粒細胞性炎癥為主，檢測CaNO值對于糖皮質(zhì)激素的治療具有一定指導(dǎo)意義。研究發(fā)現(xiàn)，在未使用糖皮質(zhì)激素治療的BA患者中心氣道和外周氣道上皮細胞iNOS mRNA表達均明顯增加，并且其增加程度與CaNO的增高水平具有顯著相關(guān)性，然而使用糖皮質(zhì)激素治療后兩者不再存在相關(guān)性，證明可通過檢測CaNO來反映未經(jīng)治療的患者外周氣道炎癥水平，同時也反映出CaNO具有一定的療效評估價值[27]，高水平CaNO提示BA控制不佳[28]。Fukumitsu等[29]在一項回顧分析中也發(fā)現(xiàn)持續(xù)存在高水平CaNO的BA患者治療反應(yīng)性相對較差。綜上，CaNO在BA患者診斷和治療方面都有著重要指導(dǎo)價值，

4 總結(jié)

氣道NO濃度檢測作為衡量氣道炎癥的指標之一，具有無創(chuàng)、可重復(fù)、依從性好等優(yōu)點，成為慢性呼吸系統(tǒng)炎癥疾病如BA、COPD等診斷、治療、預(yù)測炎癥表型等方面重要的生物指標。由于不同部位NO檢測價值在臨床運用中尚存在爭議，使得單一的NO檢測還不足成為診斷工具，近年來小氣道炎癥在慢性氣道炎癥疾病中的作用越來越受重視，與大氣道NO聯(lián)合應(yīng)用將進一步提高氣道炎癥疾病診治效能，尤其目前對于小氣道炎癥標志物在COPD疾病中的應(yīng)用尚少，未來將需要更多多中心、前瞻性研究進一步探討其在COPD中的臨床應(yīng)用價值。