呼出氣一氧化氮檢測在慢性阻塞性肺疾病不同分期及嚴重程度分級中的應用

祝雅靜

作者單位：蘇北人民醫院呼吸內科呼吸綜合功能室，江蘇 揚州 225002

慢性阻塞性肺疾病（Chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種常見的、可以預防和治療的慢性氣道疾病，以持續存在的氣流受限和呼吸系統癥狀為特征[1]，氣道炎癥隨著病情急性加重而加重，且與疾病嚴重程度分級存在一定相關性[2，3]，所以評估氣道炎癥的程度及變化對評估病情及指導治療具有重要意義。呼出氣一氧化氮（Fractional exhaled nitric oxide，FeNO）是一種有效評估氣道炎癥的生物標志物，具有無創、操作簡便、可定量、重復性好等優勢，但影響因素較多，包括年齡、性別、含氮食物的攝入、劇烈運動、吸煙、激素、過敏原等[4]。目前FeNO檢測已被廣泛應用于支氣管哮喘的診治中，但在COPD中的應用不多，其診斷急性加重期的最佳截點尚無定論，在疾病不同時期及嚴重程度中的變化也需進一步證實。故本研究探討FeNO檢測在COPD不同分期及嚴重程度分級中的應用價值，現報道如下。

1 材料與方法

1.1 臨床資料選取2019年10月～2021年3月在我院呼吸內科確診的105例COPD患者作為研究對象。納入標準：①符合慢性阻塞性肺疾病全球倡議（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）診斷標準，吸入支氣管舒張劑后第1秒用力呼氣容積/用力肺活量（FEV1/FVC）＜0.7者[1]；②無吸煙史或戒煙半年以上者；③近半個月內未使用糖皮質激素者。排除標準：①近1個月內有上呼吸道感染、肺部感染史者；②有過敏性疾病者；③有肺部其他疾病者；④合并惡性腫瘤或嚴重心肝腎疾病者。其中急性加重期48例，男33例，女15例，年齡43～84歲，平均（64.85±10.28）歲，平均體重指數（BMI）為（23.99±3.26）kg/m2；穩定期57例，男36例，女21例，年齡40～87歲，平均（63.88±11.23）歲，平均BMI（25.07±3.35）kg/m2。選取同期健康體檢者55例作為對照組，男30例，女25例，年齡43～85歲，平均（60.93±11.08）歲，平均BMI（24.55±3.71）kg/m2。三組間性別、年齡、BMI比較差異均無統計學意義（P＞0.05）。受試者均簽署知情同意書。

1.2 GOLD分級根據COPD患者氣流受限的嚴重程度分級[吸入支氣管舒張劑后FEV1占預計值百分比（FEV1%pred）]：FEV1% pred≥80%為GOLD 1級（輕度），50%≤FEV1%pred＜80%為GOLD2級（中度），30%≤FEV1%pred＜50%為GOLD 3級（重度），FEV1%pred＜30%為GOLD 4級（極重度）[1]。急性加重期患者：GOLD 1級5例、2級16例、3級18例、4級9例；穩定期患者：GOLD 1級6例、2級24例、3級20例、4級7例。

1.3 檢測方法

1.3.1 FeNO檢測 在肺功能檢查之前進行FeNO檢測，采用合肥微谷醫療科技有限公司生產的HFWG-F012型FeNO檢測儀，受試者在檢查前4h內禁酒，2h內禁食含氮食物（如生菜、菠菜、熏肉等），1h內禁食、禁水、避免劇烈運動。嚴格參照標準操作流程，受試者取坐位，呼氣至殘氣量位，口含緊帶過濾器的咬口，用力吸氣至肺總量位，以恒定流速50ml/s平穩、緩慢呼氣10s，FeNO檢測結果以ppb（parts per billion，百億分之單位）表示[4]。

1.3.2 肺功能檢查 采用德國耶格公司生產的MASTER SCREEN系列肺功能儀，重復測量3次，取最佳值，記錄FEV1%pred、FEV1/FVC。COPD組再行支氣管舒張試驗，吸入沙丁胺醇氣霧劑400μg，休息15min后復查肺功能。

1.4 統計學方法應用SPSS 20.0統計軟件進行數據分析。計量資料均進行Kolmogorov-Smirnov正態檢驗，符合正態分布者以±s表示，多組獨立樣本比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用LSD-t檢驗。不符合正態分布者以中位數（第一四分位數，第三四分位數）[M（Q25,Q75）]表示，采用非參數Kruskal-WallisH檢驗。計數資料以率（%）表示，采用χ2檢驗或Fisher確切概率法。繪制受試者工作特征（Receiver operating characteristic，ROC）曲線分析FeNO診斷COPD急性加重期的最佳截點。采用Spearman相關分析分析FeNO與肺功能指標之間的相關性。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 COPD急性加重期、穩定期與對照組間FeNO水平及肺功能指標的比較三組間FeNO水平存在總體差異（P＜0.001），且每兩組間差異均有統計學意義（P＜0.05）。三組間FEV1%pred和FEV1/FVC存在總體差異（P＜0.001），FEV1%pred和FEV1/FVC急性加重期與對照組、穩定期與對照組間比較差異均有統計學意義（P＜0.05），急性加重期與穩定期間比較差異無統計學意義（P=0.325，0.155）。見表1。

表1 COPD各期與對照組間FeNO水平及肺功能指標的比較

2.2 FeNO對COPD急性加重期的診斷效能繪制FeNO診斷COPD急性加重期的ROC曲線，曲線下面積（AUC）為0.769，95%CI為（0.679，0.858），約登指數最大值為0.414，FeNO最佳截點是25.75 ppb，敏感度為62.5%，特異性為78.9%。見圖1。

圖1 FeNO診斷COPD急性加重期的ROC曲線

2.3 COPD不同分期FeNO與肺功能指標的相關性Spearman相關分析顯示，COPD急性加重期FeNO與FEV1%pred和FEV1/FVC均呈正相關（r分別為0.390，0.343，P＜0.05），COPD穩定期FeNO與FEV1%pred和FEV1/FVC均無相關性（P＞0.05）。見表2。

表2 COPD不同分期FeNO與肺功能指標的相關性

2.4 COPD不同分期不同GOLD分級間一般臨床資料及FeNO水平的比較COPD不同分期不同GOLD分級間的性別、年齡、BMI比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。COPD急性加重期不同GOLD分級間的FeNO水平存在總體差異（P=0.005），且FeNO在GOLD 1級和2級、1級和3級、1級和4級、2級和4級間比較差異均有統計學意義（P=0.043，0.004，0.001，0.036）。COPD穩定期不同GOLD分級間的FeNO水平比較差異無統計學意義（P=0.542）。見表3。

表3 COPD不同分期不同GOLD分級間一般臨床資料及FeNO水平的比較（±s）

表3 COPD不同分期不同GOLD分級間一般臨床資料及FeNO水平的比較（±s）

GOLD分級COPD急性加重期COPD穩定期男性[n（%）]年齡（歲）BMI（kg/m2）FeNO（ppb）男性[n（%）]年齡（歲）BMI（kg/m2）FeNO（ppb）GOLD 1級 2（40.00）60.20±6.8722.70±3.0239.96±9.87 4（66.67）59.17±12.8423.24±2.2418.03±9.35 GOLD 2級10（62.50）60.68±13.3525.16±4.2030.33±9.30b16（66.67）65.50±12.5925.83±3.2920.08±7.43 GOLD 3級13（72.22）68.28±8.0024.08±2.5425.89±9.87b11（55.00）63.35±10.9425.54±3.4318.40±7.37

續表3

3 討論

1991年Gustafsson等首次報道人呼出氣中存在NO，1993年Alving等發現可通過檢測FeNO水平來評估氣道炎癥程度[5]。2005年美國胸科學會/歐洲呼吸學會（American Thoracic Society/European Respiratory Society，ATS/ERS）聯合制定FeNO的檢測標準[6]，2011年ATS公布FeNO臨床應用指南，推薦FeNO作為氣道嗜酸性粒細胞炎癥的標志物[7]。目前FeNO已被應用于檢測以嗜酸性粒細胞浸潤為主的氣道炎癥、輔助診斷慢性氣道炎癥性疾病、預測急性加重的風險及評估激素治療的反應等[4]，但在COPD中的研究不多，與COPD分期及分級的相關細化研究更少，故本研究著重探討FeNO檢測在COPD不同分期及嚴重程度分級中的應用，分析其變化情況及與肺功能的相關性、尋找急性加重的最佳截點。

COPD發病的核心機制是慢性氣道炎癥，由多種炎癥細胞參與（包括中性粒細胞、巨噬細胞、嗜酸性粒細胞及T淋巴細胞等），炎癥表型分為中性粒細胞型、嗜酸性粒細胞型、混合細胞型及粒細胞缺乏型[4]。目前檢測氣道炎癥的金標準是支氣管黏膜活檢和肺泡灌洗，但存在一定創傷性和危險性，可能加重COPD患者的缺氧狀態；誘導痰細胞學檢查的操作過程簡單，但可誘發COPD患者氣道平滑肌收縮，導致呼吸困難加重[4，8]。所以FeNO作為一種非侵襲性、患者配合度較高的檢測方法，在COPD的診斷中得到推廣應用。FeNO是由一氧化氮合酶（Nitric oxide synthase，NOS）催化底物左旋精氨酸而生成，NOS有3種同工酶，分別為神經元型NOS（neuronal NOS，nNOS）、內皮型NOS（endothelial NOS，eNOS）和誘導型NOS（inducible NOS，iNOS）。COPD患者FeNO升高的機制是炎癥介質刺激小氣道和肺組織中iNOS表達上調，誘導多種炎癥細胞聚集，同時氧化應激反應引起周圍肺組織中nNOS表達增加，兩者共同作用導致NO水平增高[9，10]。

COPD具有明顯的異質性，疾病分期的診斷主要依賴于臨床表現，缺乏客觀標準[11]，所以尋找敏感的客觀指標尤其是能夠預測急性加重的生物標志物顯得尤為重要。本研究發現，COPD急性加重期、穩定期和對照組間的FeNO水平由高到低依次遞減，提示無論是急性期還是穩定期，COPD患者始終存在氣道炎癥，前者炎癥程度顯著高于后者；本研究中急性加重期與穩定期患者的FEV1%pred和FEV1/FVC無統計學差異，提示與肺功能指標相比，FeNO可能更適合作為判斷COPD活動性的監測指標，及時檢測FeNO水平有助于早期發現氣道炎癥的發展與變化，盡早治療以避免疾病進一步加重，這與以往研究相符[3，12，13]。本研究進一步分析發現，FeNO診斷COPD急性加重期的最佳截點是25.75ppb，與既往研究結果相近，Soter等[14]在一項前瞻性研究中發現FeNO是COPD急性加重期嗜酸性粒細胞炎癥的良好標志物，最佳截點是19ppb，AUC為0.890，敏感度和特異性分別為90%和74%；Bernardino等[15]在一項大樣本隨訪研究中發現COPD患者FeNO水平持續升高（≥20ppb）的急性加重的風險顯著增高，提示FeNO可以作為預測COPD急性加重的生物標志物。

COPD的重要特征是持續存在的氣流受限，肺功能檢查是判斷氣流受限公認的客觀標準，臨床上常用的肺功能指標是FEV1%pred和FEV1/FVC。但是COPD急性加重期患者的呼吸道癥狀急性惡化，患者可能無法很好地配合肺功能檢查中用力呼氣的動作，導致檢查結果不夠準確[11]；而FeNO檢測只需要患者平穩、緩慢呼氣，患者更易接受、結果更加準確。所以明確FeNO在COPD患者尤其在急性加重期與肺功能之間的關系、探討FeNO能否替代肺功能檢查很有必要。本研究顯示COPD急性加重期FeNO與FEV1%pred和FEV1/FVC呈明顯正相關，而在穩定期則無相關性，可能是因為急性加重期時患者出現氣流阻塞、氣道狹窄、氣體陷閉及肺氣腫等改變，導致測定的FeNO水平下降[16]，提示FeNO可能有助于判斷COPD急性加重期的氣流受限程度。但趙洪達等[12]發現急性加重期和穩定期FeNO與FEV1%和FEV1/FVC呈負相關，Corradi等[16]報道穩定期FeNO與FEV1%pred呈明顯正相關，夏清等[17]發現COPD急性加重期和穩定期FeNO與FEV1和FEV1/FVC無相關性，考慮可能與樣本量、納入標準、疾病分期、FeNO檢測儀器及技術等因素有關。所以目前COPD氣道炎癥與氣流受限之間的相關性尚無統一結論，現階段FeNO檢測還不能替代肺功能檢查，今后需要開展更多研究來明確兩者的關聯性。

臨床上COPD疾病嚴重程度分級以GOLD分級表示，GOLD分級反映氣流受限的嚴重程度分級，以FEV1%pred為分級標準[1]。本研究結果顯示，COPD急性加重期患者的FeNO水平隨著疾病嚴重程度的加重呈現遞減趨勢，而穩定期不同GOLD分級患者間的FeNO水平比較無統計學差異，這與以往研究結果相似[2，3，18]，提示FeNO降低的幅度與COPD急性加重的嚴重程度相關，FeNO可能有助于判斷COPD急性加重期的嚴重程度分級，但在穩定期卻不能發揮作用。分析其主要原因可能是COPD急性加重時iNOS和nNOS發生失衡，iNOS在輕、中度（GOLD 1～2級）時表達增加，在重度、極重度（GOLD 3～4級）時表達減少[3]，另外嚴重COPD患者出現氣流受限程度加重、氣道上皮損傷、肺泡結構破壞，所以最終導致NO合成和釋放減少[10]。

本研究考慮到FeNO水平的影響因素較多，故在入組標準、操作流程等方面均進行了嚴格控制，但仍存在一定不足，如采取的是回顧性研究、樣本量較少、FeNO與肺功能的相關性尚存爭議等，后續需要設計多中心、大樣本、前瞻性研究作進一步分析論證。

綜上所述，FeNO檢測能有效評估COPD氣道炎癥水平及變化，有助于判斷COPD的分期和評估急性加重期的嚴重程度分級，以25.75ppb為FeNO最佳截點可以作為預測COPD急性加重風險的指標，值得臨床推廣應用。