呼出气一氧化氮测定在非肺部疾病中的应用

孙娴雯，李庆云

(上海交通大学医学院附属瑞金医院 呼吸科，上海200025)



呼出气一氧化氮测定在非肺部疾病中的应用

孙娴雯，李庆云*

(上海交通大学医学院附属瑞金医院 呼吸科，上海200025)

一氧化氮(Nitricoxide，NO)是一种具有多种生物学活性的气体小分子物质，存在于人体各种组织和细胞中，可经膜自由渗透，广泛参与调节各种生理病理过程。呼出气一氧化氮(FeNO)测定目前多用于呼吸系统疾病，作为嗜酸性粒细胞浸润为主的气道炎症的间接征象[1]。然而，由于NO所参与病理生理过程的广泛性，如血管扩张、神经信号传导、免疫炎症调节、肿瘤发生与转移等[2]。近年来对FeNO测定在非肺部疾病中的应用也有一些研究。

1　心血管系统疾病

(1)肺动脉高压NO是L-精氨酸向L-瓜氨酸转化的代谢产物，具有血管调节和舒张作用，可有效降低肺动脉压力，改善肺通气血流比，增加氧合[3]。肺动脉高压(PH)发病涉及肺动脉的内皮细胞结构损伤、NO合酶(nitricoxidesynthase，NOS)生成减少、血管阻力增加等机制[4]。研究发现PH患者的FeNO水平较正常对照组下降65%，支气管肺泡灌洗液中NO水平下降79%，尿液排出的NO产物也相应减少，可能由于血管内皮细胞、血管和支气管平滑肌、气道上皮细胞等释放NO逐渐减少所致[5,6]。进一步通过多元流速测定仪测量肺泡和支气管NO的浓度差异，结果表明PH患者的呼气流速在20-200ml/s范围内，FeNO显著降低，而唾液

和血液亚硝酸盐含量降低，反映支气管NOS合成的NO大大减少；但肺泡NO水平明显升高，与PH严重度相关，提示肺泡内NO弥散功能障碍[7]。应用注射野百合碱的大鼠PH模型发现[8]FeNO与遥测导管在左肺动脉监测到的平均肺动脉压(mPAP)呈负相关，因此可作为反映PH水平的定量指标。连续监测FeNO可预测治疗反应和判断预后，研究发现内皮素受体拮抗剂、前列环素治疗PH后FeNO较前升高，即使并非针对NO通路的靶向治疗[6,9]，也能发挥提高NO水平的效应。

(2)充血性心力衰竭研究发现充血性心力衰竭(CHF)患者的基础FEV1%(83±17)%、DLCO%(75±18)%和FeNO(9.7±5.4)ppb均低于健康组，活动后健康组的FeNO显著降低，但CHF患者并没有此现象，说明CHF状态下的FeNO与活动耗氧无相关性[10]。另有研究显示CHF患者L-精氨酸代谢途径的活性下降，FeNO下降与心脏指数(心输出量/单位体表面积(平方米))升高呈正相关[11,12]。CHF代偿期由于存在代偿性循环FeNO可能呈现双倍升高，而失代偿期即出现再次下降，因此FeNO可作为一个评价CHF疾病进程的指标。

血管内皮细胞产生的NO是调节冠状动脉及肺循环血管收缩和舒张的重要因素。动脉循环系统的内皮功能评价指标为肱动脉流量介导的舒张功能(FMD)，肺循环系统的内皮功能评价指标是定量负荷运动中的FeNO，两者共同作为评价内皮细胞功能和CHF死亡率的生物学指标。在调整年龄、CHF病因、心功能分级和左室射血分数等因素后，利用COX回归模型分析对CHF死亡率的影响危险因素， 结果显示，FeNO每降低1ppb/min，相对危险度下降1.31(95%CI:1.01-1.69)，而FMD每减少1%，相对危险度下降1.20(95%CI:1.03-1.45)[13]。

(3)透析相关性血压变化FeNO可也用于透析中血压变化反映。目前透析引起的高血压和低血压的病因仍不明确。研究将透析患者根据实际情况分为：I组(透析中稳定血压)，II组(透析中低血压)和III组(透析中反弹性高血压)3组，研究发现终末期肾脏病患者透析前FeNO均普遍低于正常(19.3±6.3vs28.6±3.4ppb)，其中II组最高(24.1±6.7ppb)；透析后FeNO较透析前明显升高(22.6±7.9vs19.3±6.3ppb)。因此说明透析前FeNO高的患者容易导致透析中低血压，更适合作为内源性NO活性的标志物。而NO/内皮素-1失衡可能参与透析中低血压和反弹性高血压的发病机制[14]。

2　消化系统疾病

(1)炎症性肠病结肠上皮细胞与呼吸道上皮细胞的共性：来源于原始前肠组织；有杯状细胞和黏膜下腺体；含有黏膜下淋巴组织。炎症性肠病(IBD)的上皮细胞功能受损和异常分泌，结肠腔气体中NO含量较正常组高100倍[15]；呼出气冷凝液呈酸性和低8-异前列腺素水平，分泌上皮细胞因子和粘蛋白减少，导致FeNO降低[16]。IBD的肠外肺部表现并不典型，多无症状，胸部影像学也常无异常，主要表现为肺功能异常如阻塞性通气功能障碍和弥散功能下降、支气管扩张、肺血管炎和继发性肺间质纤维化等[17]。研究显示克罗恩病(CD)患者的平均FeNO为13.5±4.6ppb，溃疡性结肠炎(UC)患者的平均FeNO为15.8±6.2ppb，与IBD病情严重程度(CD活动指数和UC活动指数)均有明显正相关性，进一步发现疾病活动指数与肺功能(FEV1、FVC)呈负相关[18]。基于这种相关性，以及肺部症状的迟发性，因此FeNO可用于作为选择需要肺部干预和随访的IBD患者的临床指标[19]。

(2)胃食管返流胃食管返流(GERD)与很多呼吸道疾病相关，最常见的是慢性咳嗽、咽炎和哮喘。合并慢性咳嗽和哮喘患者可能出现FeNO的增加[20]，可能与胃酸反流引起的吸入性损伤或咽喉部黏膜刺激有关[21]。但胃肠道对FeNO的影响机制尚不明确，经胃镜活检证实的胃炎和幽门螺杆菌感染与NO水平并无明显关联。

(3)肝肺综合征肝肺综合征(HPS)是由各种急慢性肝病并发的肺内血管扩张(IPVD)和动脉氧合作用异常引起的低氧血症，常常表现为肺泡动脉氧分压差(A-aDO2)大于20mmHg。晚期肝硬化患者NO生成增多，血清NO2/NO3和FeNO均显著升高，且FeNO与A-aDO2、心脏指数成正比[22]。运用多导流量NO测定发现肝硬化患者呼出气NO增加的部分是肺泡来源的，且与A-aDO2相关[23]。肝移植后FeNO下降，氧合情况也随之改善[24]。上述结果都足以表明FeNO可否用于肝肺综合征的诊断和疗效判断。

3　淋巴系统疾病

NO参与炎症反应的免疫机制，以及通过不同途径参与自身免疫的发病机制。表达NOS的主要细胞包括上皮细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和血管内皮细胞。霍奇金病(HD)是以炎症浸润为特点的恶性淋巴瘤，NO参与疾病的炎症反应过程。有研究发现纵隔HD患者FeNO增高(38.7ppb,95%CI:19.3-58.0)，与纵隔肿块直径正相关，可能由肿瘤和淋巴细胞直接释放的NO弥散导致；免疫组化结果发现纵隔淋巴结和炎症细胞(嗜酸性粒细胞和组织细胞)中诱导型NOS(iNOS)和构成行NOS(eNOS)表达均升高，也有可能由纵隔淋巴结释放的细胞因子上调支气管上皮细胞高表达NOS。只有大B细胞HD患者的FeNO显著降低(11.1ppb,95%CI:4.4-17.8)，机制尚不清。肿瘤相关直接或间接因素所致FeNO升高可在HD治疗后得到改善[25]。

4　自身免疫疾病

系统性硬化病(SSc)是一种以免疫介导的多脏器血管损伤和纤维化为特征，可影响皮肤、消化道、肾脏和肺的结缔组织疾病。研究发现SSc患者的肺泡NO浓度若升高，容易发生肺功能恶化或死亡、肺功能损伤的不可逆或者导致间质性肺病[26]。SSc患者的FeNO明显高于健康对照组(11.7±8.1vs9.0±2.1ppb)，但出现间质性肺病后FeNO会有显著下降(8.9±6.0vs19.7±9.1ppb)[27]。肺泡NO的变化可能会先于影像学出现肺纤维化改变，因此FeNO已被证实是评估SSc进行早期肺部干预的有效指标[28]。因此SSc患者进行有效的FeNO监测可早期预测间质性肺病以及疾病发展过程中的良好评估。

5　高海拔状态

急慢性低氧血症均可强烈刺激肺血管收缩从而影响NO产生。有研究发现高海拔地区(4200米)时平均血氧饱和度85%的人群NO呼出压波动在23.4nmHg左右(流速17ml/s)，较海平面地区明显降低。而FeNO升高与平均肺动脉血流速度(2.7±0.1L/min)加快正相关，而与增高的平均肺动脉收缩压PAPs(31.4±0.9mmHg)无关，说明NO参与机体在高海拔状态下通过加快肺动脉血流速度缓解环境低氧和氧气输送的重要机制[29]。另有研究发现常压低氧时，PAPs逐渐从22.7mmHg升高至33.5mmHg，FeNO分压保持不变；而在常压逐渐升至高海拔(5050米)时，PAPs逐渐从22.7mmHg升高至39.1mmHg，而NO呼出压水平从18.8nmHg逐渐降低至9.0nmHg[30]。说明高海拔时的肺动脉压力增高并非单纯由于低氧所致，可能与NO有关联。

高原肺水肿(HAPE)是一种非心源性肺水肿，通常发生在海拔快速超过3000米，到达高原后的前2-5天发生的不适应情况。内源性NO在HAPE的发病机制中有重要作用，低氧和FeNO降低均较为常见。HAPE易感人群在低海拔的低氧状态下和高海拔的急性低氧(吸氧浓度约0.12)状态下，呼出气中NO流速均降低(28±4vs21±2nl/min)[31]。易感人群在高海拔时的FeNO比健康者要低30%，与PAPs显著负相关[32]。原因可能是HAPE易感人群的肺上皮细胞NO合成及转运缺陷，从而导致严重的低氧性肺血管收缩，发展为肺水肿。适应性较强的煤矿工人在到达海拔4000米2-3周后，女性的FeNO分压(70.3±37.1mmHg)较男性(97.6±35.8nmHg)降低更明显，FeNO在第3天降低17.2%，3周后降低29.6%，NO的变化可能发生在高原症状出现之前。同时发现在煤矿工作时间越长(大于15年)，其基础FeNO水平则越低[33]。

6　上气道疾病

(1)阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)OSAS存在全身血管内皮细胞功能障碍，NO的循环代谢大大减少[34]，导致硝酸盐和亚硝酸盐的含量降低，肺泡NO成分流失，FeNO也随之降低[35-37]。OSAS患者的肺泡NO浓度(2.96±0.48ppb)较对照组(5.35±0.83ppb)明显降低，值得注意的是，OSAS合并高血压组的肺泡NO浓度较非合并高血压组和高血压正常对照组均低，且经鼻持续气道正压通气(nCPAP)治疗后平均肺泡NO浓度可明显改善(2.67±0.41ppb上升至4.69±0.74ppb)。说明气道NO产生减少可能是OSAS并发高血压的高危因素[38]。少数情况下，如果口咽部NO产出增多(104.2ppb,95%CI:80.2-135.5)也可导致OSAS患者FeNO轻度增高(23.1ppb,95%CI:19.8-28.3)，与呼吸暂停低通气指数(AHI)(r=0.466)和氧饱和度<90%的睡眠时间(r=0.471)呈正相关，与夜间最低氧饱和度呈负相关(r=-0.393)[39]。

(2)过敏性鼻炎哮喘患者60%均伴有过敏性鼻炎的表现。上呼吸道的NO水平是下呼吸道的100倍以上，这主要是鼻旁窦诱导型NO合酶(iNOS)的大量合成所致。研究显示过敏性鼻炎患者的鼻NO水平与正常组未有显著差异(304.0 [179.5;397.5]vs245.0 [189.8;331.3]ppb)，过敏性鼻炎合并哮喘组FeNO较单纯过敏性鼻炎组明显升高(21.0 [16.0;40.5]vs14.0 [10.0;18.0]ppb)[40]。

7　其它

部分药物使用后可能会引起呼吸道症状，引起FeNO升高。一项针对吸入白介素(IL)-2和皮下注射IL-2治疗转移性肾细胞癌(mRCC)患者的临床试验，发现治疗后FeNO从27ppb上升至79-60ppb，痰EOS从2%上升至18%-37%，并且伴随咳嗽和呼吸困难，而血和痰T淋巴细胞相关性细胞因子并未因IL-2吸入有明显升高。因此IL-2吸入疗法可能诱发呼吸道症状，炎症机制类似于支气管哮喘[41]，FeNO可有效提示肺部表现及炎症反应，可用于治疗安全性评估。

综上所述，FeNO检测在非肺部疾病同样具有一定的意义。然而，仍存在诸多争议及未阐明之处，比如FeNO与除嗜酸性粒细胞之外的其他炎性细胞之间的关系，以及年龄、种族等因素对FeNO的影响等，且缺乏针对不同疾病的参考值范围，因此对FeNO检测的合理应用还有待深入探索。

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