呼出氣一氧化氮測定在非肺部疾病中的應用

孫嫻雯，李慶云

(上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院 呼吸科，上海200025)

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呼出氣一氧化氮測定在非肺部疾病中的應用

孫嫻雯，李慶云*

(上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院 呼吸科，上海200025)

一氧化氮(Nitricoxide，NO)是一種具有多種生物學活性的氣體小分子物質，存在于人體各種組織和細胞中，可經膜自由滲透，廣泛參與調節各種生理病理過程。呼出氣一氧化氮(FeNO)測定目前多用于呼吸系統疾病，作為嗜酸性粒細胞浸潤為主的氣道炎癥的間接征象[1]。然而，由于NO所參與病理生理過程的廣泛性，如血管擴張、神經信號傳導、免疫炎癥調節、腫瘤發生與轉移等[2]。近年來對FeNO測定在非肺部疾病中的應用也有一些研究。

1　心血管系統疾病

(1)肺動脈高壓NO是L-精氨酸向L-瓜氨酸轉化的代謝產物，具有血管調節和舒張作用，可有效降低肺動脈壓力，改善肺通氣血流比，增加氧合[3]。肺動脈高壓(PH)發病涉及肺動脈的內皮細胞結構損傷、NO合酶(nitricoxidesynthase，NOS)生成減少、血管阻力增加等機制[4]。研究發現PH患者的FeNO水平較正常對照組下降65%，支氣管肺泡灌洗液中NO水平下降79%，尿液排出的NO產物也相應減少，可能由于血管內皮細胞、血管和支氣管平滑肌、氣道上皮細胞等釋放NO逐漸減少所致[5,6]。進一步通過多元流速測定儀測量肺泡和支氣管NO的濃度差異，結果表明PH患者的呼氣流速在20-200ml/s范圍內，FeNO顯著降低，而唾液

和血液亞硝酸鹽含量降低，反映支氣管NOS合成的NO大大減少；但肺泡NO水平明顯升高，與PH嚴重度相關，提示肺泡內NO彌散功能障礙[7]。應用注射野百合堿的大鼠PH模型發現[8]FeNO與遙測導管在左肺動脈監測到的平均肺動脈壓(mPAP)呈負相關，因此可作為反映PH水平的定量指標。連續監測FeNO可預測治療反應和判斷預后，研究發現內皮素受體拮抗劑、前列環素治療PH后FeNO較前升高，即使并非針對NO通路的靶向治療[6,9]，也能發揮提高NO水平的效應。

(2)充血性心力衰竭研究發現充血性心力衰竭(CHF)患者的基礎FEV1%(83±17)%、DLCO%(75±18)%和FeNO(9.7±5.4)ppb均低于健康組，活動后健康組的FeNO顯著降低，但CHF患者并沒有此現象，說明CHF狀態下的FeNO與活動耗氧無相關性[10]。另有研究顯示CHF患者L-精氨酸代謝途徑的活性下降，FeNO下降與心臟指數(心輸出量/單位體表面積(平方米))升高呈正相關[11,12]。CHF代償期由于存在代償性循環FeNO可能呈現雙倍升高，而失代償期即出現再次下降，因此FeNO可作為一個評價CHF疾病進程的指標。

血管內皮細胞產生的NO是調節冠狀動脈及肺循環血管收縮和舒張的重要因素。動脈循環系統的內皮功能評價指標為肱動脈流量介導的舒張功能(FMD)，肺循環系統的內皮功能評價指標是定量負荷運動中的FeNO，兩者共同作為評價內皮細胞功能和CHF死亡率的生物學指標。在調整年齡、CHF病因、心功能分級和左室射血分數等因素后，利用COX回歸模型分析對CHF死亡率的影響危險因素， 結果顯示，FeNO每降低1ppb/min，相對危險度下降1.31(95%CI:1.01-1.69)，而FMD每減少1%，相對危險度下降1.20(95%CI:1.03-1.45)[13]。

(3)透析相關性血壓變化FeNO可也用于透析中血壓變化反映。目前透析引起的高血壓和低血壓的病因仍不明確。研究將透析患者根據實際情況分為：I組(透析中穩定血壓)，II組(透析中低血壓)和III組(透析中反彈性高血壓)3組，研究發現終末期腎臟病患者透析前FeNO均普遍低于正常(19.3±6.3vs28.6±3.4ppb)，其中II組最高(24.1±6.7ppb)；透析后FeNO較透析前明顯升高(22.6±7.9vs19.3±6.3ppb)。因此說明透析前FeNO高的患者容易導致透析中低血壓，更適合作為內源性NO活性的標志物。而NO/內皮素-1失衡可能參與透析中低血壓和反彈性高血壓的發病機制[14]。

2　消化系統疾病

(1)炎癥性腸病結腸上皮細胞與呼吸道上皮細胞的共性：來源于原始前腸組織；有杯狀細胞和黏膜下腺體；含有黏膜下淋巴組織。炎癥性腸病(IBD)的上皮細胞功能受損和異常分泌，結腸腔氣體中NO含量較正常組高100倍[15]；呼出氣冷凝液呈酸性和低8-異前列腺素水平，分泌上皮細胞因子和粘蛋白減少，導致FeNO降低[16]。IBD的腸外肺部表現并不典型，多無癥狀，胸部影像學也常無異常，主要表現為肺功能異常如阻塞性通氣功能障礙和彌散功能下降、支氣管擴張、肺血管炎和繼發性肺間質纖維化等[17]。研究顯示克羅恩病(CD)患者的平均FeNO為13.5±4.6ppb，潰瘍性結腸炎(UC)患者的平均FeNO為15.8±6.2ppb，與IBD病情嚴重程度(CD活動指數和UC活動指數)均有明顯正相關性，進一步發現疾病活動指數與肺功能(FEV1、FVC)呈負相關[18]。基于這種相關性，以及肺部癥狀的遲發性，因此FeNO可用于作為選擇需要肺部干預和隨訪的IBD患者的臨床指標[19]。

(2)胃食管返流胃食管返流(GERD)與很多呼吸道疾病相關，最常見的是慢性咳嗽、咽炎和哮喘。合并慢性咳嗽和哮喘患者可能出現FeNO的增加[20]，可能與胃酸反流引起的吸入性損傷或咽喉部黏膜刺激有關[21]。但胃腸道對FeNO的影響機制尚不明確，經胃鏡活檢證實的胃炎和幽門螺桿菌感染與NO水平并無明顯關聯。

(3)肝肺綜合征肝肺綜合征(HPS)是由各種急慢性肝病并發的肺內血管擴張(IPVD)和動脈氧合作用異常引起的低氧血癥，常常表現為肺泡動脈氧分壓差(A-aDO2)大于20mmHg。晚期肝硬化患者NO生成增多，血清NO2/NO3和FeNO均顯著升高，且FeNO與A-aDO2、心臟指數成正比[22]。運用多導流量NO測定發現肝硬化患者呼出氣NO增加的部分是肺泡來源的，且與A-aDO2相關[23]。肝移植后FeNO下降，氧合情況也隨之改善[24]。上述結果都足以表明FeNO可否用于肝肺綜合征的診斷和療效判斷。

3　淋巴系統疾病

NO參與炎癥反應的免疫機制，以及通過不同途徑參與自身免疫的發病機制。表達NOS的主要細胞包括上皮細胞、巨噬細胞、淋巴細胞和血管內皮細胞?；羝娼鸩?HD)是以炎癥浸潤為特點的惡性淋巴瘤，NO參與疾病的炎癥反應過程。有研究發現縱隔HD患者FeNO增高(38.7ppb,95%CI:19.3-58.0)，與縱隔腫塊直徑正相關，可能由腫瘤和淋巴細胞直接釋放的NO彌散導致；免疫組化結果發現縱隔淋巴結和炎癥細胞(嗜酸性粒細胞和組織細胞)中誘導型NOS(iNOS)和構成行NOS(eNOS)表達均升高，也有可能由縱隔淋巴結釋放的細胞因子上調支氣管上皮細胞高表達NOS。只有大B細胞HD患者的FeNO顯著降低(11.1ppb,95%CI:4.4-17.8)，機制尚不清。腫瘤相關直接或間接因素所致FeNO升高可在HD治療后得到改善[25]。

4　自身免疫疾病

系統性硬化病(SSc)是一種以免疫介導的多臟器血管損傷和纖維化為特征，可影響皮膚、消化道、腎臟和肺的結締組織疾病。研究發現SSc患者的肺泡NO濃度若升高，容易發生肺功能惡化或死亡、肺功能損傷的不可逆或者導致間質性肺病[26]。SSc患者的FeNO明顯高于健康對照組(11.7±8.1vs9.0±2.1ppb)，但出現間質性肺病后FeNO會有顯著下降(8.9±6.0vs19.7±9.1ppb)[27]。肺泡NO的變化可能會先于影像學出現肺纖維化改變，因此FeNO已被證實是評估SSc進行早期肺部干預的有效指標[28]。因此SSc患者進行有效的FeNO監測可早期預測間質性肺病以及疾病發展過程中的良好評估。

5　高海拔狀態

急慢性低氧血癥均可強烈刺激肺血管收縮從而影響NO產生。有研究發現高海拔地區(4200米)時平均血氧飽和度85%的人群NO呼出壓波動在23.4nmHg左右(流速17ml/s)，較海平面地區明顯降低。而FeNO升高與平均肺動脈血流速度(2.7±0.1L/min)加快正相關，而與增高的平均肺動脈收縮壓PAPs(31.4±0.9mmHg)無關，說明NO參與機體在高海拔狀態下通過加快肺動脈血流速度緩解環境低氧和氧氣輸送的重要機制[29]。另有研究發現常壓低氧時，PAPs逐漸從22.7mmHg升高至33.5mmHg，FeNO分壓保持不變；而在常壓逐漸升至高海拔(5050米)時，PAPs逐漸從22.7mmHg升高至39.1mmHg，而NO呼出壓水平從18.8nmHg逐漸降低至9.0nmHg[30]。說明高海拔時的肺動脈壓力增高并非單純由于低氧所致，可能與NO有關聯。

高原肺水腫(HAPE)是一種非心源性肺水腫，通常發生在海拔快速超過3000米，到達高原后的前2-5天發生的不適應情況。內源性NO在HAPE的發病機制中有重要作用，低氧和FeNO降低均較為常見。HAPE易感人群在低海拔的低氧狀態下和高海拔的急性低氧(吸氧濃度約0.12)狀態下，呼出氣中NO流速均降低(28±4vs21±2nl/min)[31]。易感人群在高海拔時的FeNO比健康者要低30%，與PAPs顯著負相關[32]。原因可能是HAPE易感人群的肺上皮細胞NO合成及轉運缺陷，從而導致嚴重的低氧性肺血管收縮，發展為肺水腫。適應性較強的煤礦工人在到達海拔4000米2-3周后，女性的FeNO分壓(70.3±37.1mmHg)較男性(97.6±35.8nmHg)降低更明顯，FeNO在第3天降低17.2%，3周后降低29.6%，NO的變化可能發生在高原癥狀出現之前。同時發現在煤礦工作時間越長(大于15年)，其基礎FeNO水平則越低[33]。

6　上氣道疾病

(1)阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征(OSAS)OSAS存在全身血管內皮細胞功能障礙，NO的循環代謝大大減少[34]，導致硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量降低，肺泡NO成分流失，FeNO也隨之降低[35-37]。OSAS患者的肺泡NO濃度(2.96±0.48ppb)較對照組(5.35±0.83ppb)明顯降低，值得注意的是，OSAS合并高血壓組的肺泡NO濃度較非合并高血壓組和高血壓正常對照組均低，且經鼻持續氣道正壓通氣(nCPAP)治療后平均肺泡NO濃度可明顯改善(2.67±0.41ppb上升至4.69±0.74ppb)。說明氣道NO產生減少可能是OSAS并發高血壓的高危因素[38]。少數情況下，如果口咽部NO產出增多(104.2ppb,95%CI:80.2-135.5)也可導致OSAS患者FeNO輕度增高(23.1ppb,95%CI:19.8-28.3)，與呼吸暫停低通氣指數(AHI)(r=0.466)和氧飽和度<90%的睡眠時間(r=0.471)呈正相關，與夜間最低氧飽和度呈負相關(r=-0.393)[39]。

(2)過敏性鼻炎哮喘患者60%均伴有過敏性鼻炎的表現。上呼吸道的NO水平是下呼吸道的100倍以上，這主要是鼻旁竇誘導型NO合酶(iNOS)的大量合成所致。研究顯示過敏性鼻炎患者的鼻NO水平與正常組未有顯著差異(304.0 [179.5;397.5]vs245.0 [189.8;331.3]ppb)，過敏性鼻炎合并哮喘組FeNO較單純過敏性鼻炎組明顯升高(21.0 [16.0;40.5]vs14.0 [10.0;18.0]ppb)[40]。

7　其它

部分藥物使用后可能會引起呼吸道癥狀，引起FeNO升高。一項針對吸入白介素(IL)-2和皮下注射IL-2治療轉移性腎細胞癌(mRCC)患者的臨床試驗，發現治療后FeNO從27ppb上升至79-60ppb，痰EOS從2%上升至18%-37%，并且伴隨咳嗽和呼吸困難，而血和痰T淋巴細胞相關性細胞因子并未因IL-2吸入有明顯升高。因此IL-2吸入療法可能誘發呼吸道癥狀，炎癥機制類似于支氣管哮喘[41]，FeNO可有效提示肺部表現及炎癥反應，可用于治療安全性評估。

綜上所述，FeNO檢測在非肺部疾病同樣具有一定的意義。然而，仍存在諸多爭議及未闡明之處，比如FeNO與除嗜酸性粒細胞之外的其他炎性細胞之間的關系，以及年齡、種族等因素對FeNO的影響等，且缺乏針對不同疾病的參考值范圍，因此對FeNO檢測的合理應用還有待深入探索。

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