呼出气一氧化氮检测及其在常见气道炎症性疾病的临床应用

发表时间:2017/7/20   来源:《航空军医》2017年第9期   作者:李丹
[导读] 其与肺功能等诊疗技术相互补充能够减少误诊率,并指导抗生素及糖皮质激素的应用,减少药物的滥用。
(湘潭市第一人民医院)
  气道炎症性疾病是一类常见的慢性疾病,如慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘、慢性咳嗽等,这类疾病患病人数多,造成了严重的社会经济负担,随着病情进展更严重影响患者的生活质量、活动能力,甚至危及生命。而这类疾病的核心便是气道炎症,不同气道炎症类型治疗手段及对药物的反应也不尽相同,因此辨别气道炎症的类型及评估气道炎症严重程度对疾病早期诊断、鉴别诊断、治疗药物的应用、评估治疗效果及预后判断等具有重大意义。近年来大量研究及试验证明呼出气一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,FeNO)与气道炎症尤其是嗜酸性粒细胞性炎症有明显相关性,其浓度高低更与炎症严重程度直接相关,且由于其操作简单、可重复性、无创伤等优点,推荐广泛应用于临床。本文将重点对呼出气一氧化氮的来源、检测方法以及其在常见气道炎症性疾病的临床意义等做进行阐述。
  1.FeNO的来源
  NO是体内一种具有多种生物活性的物质,内源性NO主要来源于内皮细胞、血管平滑肌细胞及巨噬细胞产生的左旋精氨基酸与氧分子在一氧化氮合成酶(NOS)催化下生成,一般分为两型,固有型(cNOS)以及诱导型(iNOS);前者又分为神经元型(nNOS)及内皮细胞型(eNOS)。不同类型的NOS起着不同的病理生理作用,呼吸道内执行生理作用的少量NO主要由cNOS产生,而iNOS主要作用是炎症介质刺激后产生大量的病理性的NO,气道发生炎症反应时,在炎症因子(如γ-干扰素、白细胞介素、肿瘤坏死因子等)的刺激下,引起iNOS产生,从而引起NO浓度的持续升高,而正常人中,NO升高不如前者明显[1],且NO浓度与炎症严重程度呈正相关[2]。人类气道的各个部位均能生成NO,其浓度可在气道及肺泡内NO混合的呼出气体中测得;FeNO一般来源于呼吸道上皮细胞、气道与血管内皮间质细胞等,正常人上呼吸道的NO浓度高于下呼吸道,大约是下呼吸道的10倍以上[3],而气管与主气管中NO水平相似,因此临床上主要通过检测下呼吸道NO来反应气道炎症程度。
  2.FeNO的测定原理及方法
  由于NO的易逸性和不稳定性,对其进行直接测定非常困难,目前最广泛、最灵敏的测定FeNO的方法是与臭氧反应的化学发光法,其灵敏度达十亿分之一,此方法对于技术和设备要求极高,需要精确度及灵敏度高,且重复性好,目前大多数使用的设备为NIOX检测仪(采用电化学原理,国际专利技术),检查前要求患者先静坐休息10分钟,嘱患者尽量呼气排空肺内气体(避免已有死腔中NO干扰),用嘴紧含过滤器深吸气约5秒(避免环境中NO干扰),以平稳的气流均匀呼气,呼出时间约10s(前6秒考虑含有死腔中的NO不予采集,采集最稳定最后3秒FeNO值进行分析),系统自动完成测定。
  3.FeNO在常见气道炎症性疾病的临床应用
  3.1支气管哮喘  支气管哮喘是多种炎症细胞以及细胞因子参与的气道慢性炎症性疾病;目前哮喘诊断通常包括典型临床症状及体征,肺功能提示客观存在的气流受限等,但这些指标无法评估炎症程度,而FeNO作为一种新兴的气道炎症标志物,具有早期、无创、简便、准确等优点,在1993年Alving[4]等就曾发现FeNO值在哮喘患者中明显有升高,且接受糖皮质激素治疗后,FeNO浓度有明显下降,儿童哮喘中也有此类现象;大量研究及临床试验证明许多哮喘患者在病情较轻时,在症状出现、肺功能指标出现异常前就已经出现FeNO浓度升高,且多项研究表明FeNO浓度与肺泡灌洗、支气管激发试验、诱导痰等结果有高度相关性,因此应用FeNO对气道炎症进行评估,有助于协助哮喘的早期诊断以及鉴别诊断、评估患者气道严重程度、监测病情变化、评估药物治疗效果以及指导药物的使用。但2016年GINA对FeNO的认识则比较保守,其认为FeNO>50ppb仅仅提示存在嗜酸性粒细胞性气道炎症,对激素治疗可能短期有比较明显的效果,由于哮喘、气道高反应、嗜酸性粒细胞性支气管均可能存在FeNO值升高,且FeNO测定值受较多因素影响,其与长期使用吸入性糖皮质激素疗效间的关系仍不明确,故认为FeNO测定值用于哮喘的诊断及指导治疗尚不完全成熟。总体上,FeNO值是辅助哮喘诊断的手段,若患者由于各类因素无法进行肺功能检测、支气管激发、支气管舒张试验时,可参考FeNO值来判断,并不推荐其单独用于哮喘的诊断;而在指导治疗及评估治疗效果来说,哮喘主要临床特征为气道气流受限,但大量研究[5]发现,对哮喘患者而言,气流受限程度与气道炎症严重程度之间常常并不相关,有些临床症状很重的患者,而气道炎症并不严重,我们则主要予以对症治疗,而部分患者临床症状不明显,但气道炎症较重,我们以抗气道炎症治疗为主。有研究[6]提示,FeNO值>30ppb时,加大糖皮质激素剂量可能使患者治疗获益,而<30ppb时,对糖皮质激素升级治疗反应可能不明显,而>50ppb时,经糖皮质激素治疗后,FeNO值明显下降,提示气道炎症较前控制;另外有研究[7]表明,在使用糖皮质激素治疗后FeNO值下降明显,甚至早于患者症状及肺功能指标的改善,表明FeNO值对激素治疗效果十分敏感,因此在哮喘治疗时,可通过FeNO值来预测及评估激素治疗效果,进而调整治疗方案,避免药物滥用而引发不良反应。而由于FeNO值的升高常先于症状的出现,因此可用来预测哮喘的急性加重,及早进行干预。
  3.2慢性咳嗽  临床上将咳嗽时间超过8周,胸部影像学未见明显异常,以咳嗽为主要或者唯一症状的咳嗽定义为慢性咳嗽[8]。临床研究表明[9]慢性咳嗽常见病因为咳嗽变异性哮喘(CVA)、上气道咳嗽综合征(UACS)、嗜酸性粒细胞支气管炎(EB)、胃食管反流性咳嗽(GRED)、变异性咳嗽(AC)、慢性支气管炎等。而明确慢性咳嗽的病因是治疗该病的关键,不同病因引起的慢性咳嗽,其FeNO水平存在显著差异,CVA以及EB的气道炎症类型以嗜酸性粒细胞性炎症为主,FeNO值常有升高,其对激素治疗反应较敏感,而UACS、GRED等气道炎症主要为非嗜酸性粒细胞炎症,其FeNO值常正常或降低[10-11],因此,FeNO值测定对于明确慢性咳嗽的病因具有重要的意义。


  3.3 慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases,COPD) COPD是一种以持续气流受限为特征的可以预防和治疗的疾病,其气流受限多呈进行性发展,其主要原因是烟草、烟雾等有害气体或有害颗粒引起气道和肺组织的慢性炎性反应增强[12]以及体内氧化/抗氧化失衡,除此同样可刺激机体导致体内氧化物及自由基的增多,其中就包括NO[13],其可作为一项重要标志物对COPD患者气道炎症进行评估;但目前FeNO值对AECOPD以及COPD稳定期诊断及预后的价值尚有争议,尤其是稳定期。大多数学者认为FeNO水平可以辅助COPD的诊断,AECOPD的常见诱因是感染,感染时炎症反应增强,NO生成和释放增多,而感染控制后,炎症反应降低,NO浓度降低;张树荣[14]等测定ACOS组、COPD组、哮喘组以及非呼吸系统类疾病组的FeNO值,结果提示ACOS组显著高于COPD组及非呼吸系统疾病组,但显著低于哮喘组,提示COPD、ACOS以及哮喘FeNO值有显著差异,可用来辅助诊断;FeNO作为一种气道炎症标志物对COPD、哮喘、ACOS鉴别诊断有重要意义,虽然三者均是慢性气道炎症性疾病,但COPD及哮喘的气道炎症类型不同,前者主要为中性粒细胞炎症而后者主要为嗜酸粒细胞炎症。而关于FeNO测定在COPD治疗中的作用,王曾和郭丽华[15]测定AECOPD组、稳定期COPD组、健康对照组以及AECOPD组经过激素治疗组后FeNO值和肺功能,结果表明稳定期COPD的FeNO测定值低于AECOPD组,但高于健康对照组,差异具有统计学意义,且经过激素治疗后AECOP组的FeNO值明显有下降,提示FeNO值可用来评估COPD急性加重的程度以及指导激素治疗。
  4.小结
  FeNO作为一种气道炎症标志物,已广泛运用于临床气道炎症的测定,具有简便、便宜、无创、早期、快捷等优点,FeNO检测应用于气道炎症性疾病诊断及治疗具有重要意义,其与肺功能等诊疗技术相互补充能够减少误诊率,并指导抗生素及糖皮质激素的应用,减少药物的滥用。
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