鼻腔一氧化氮检测在儿童呼吸系统疾病中的应用价值

刘 芸 王立波

一氧化氮(NO)是人体内的一种生物调节因子，生理条件下在体内发挥宿主防御、调节纤毛运动、抗炎、舒张气道和血管平滑肌、信使分子等作用。气道内NO主要包括上气道和下气道产生的NO，上气道NO主要由鼻窦和鼻黏膜产生(以鼻窦为主)，可检测鼻腔NO( nNO)；下气道NO主要由支气管及肺泡产生(以支气管为主)，可检测口呼出气NO(FeNO),正常人上气道NO浓度远远高于下气道NO[1]。正常人的气道NO具有微弱的舒张平滑肌作用，可以抑制气道高反应，但过高浓度NO会引起组织损伤，作为炎症介质使个体容易发生气道高反应，因此在过敏性鼻炎慢性炎症阶段及哮喘等炎症性疾病中，NO主要促进疾病的进展[2, 3]。NO是一氧化氮合酶(NOS)作用于底物L-精氨酸产生的，人体内主要有3种同工酶，神经型NOS(nNOS)、内皮型NOS(eNOS)和诱导型NOS(iNOS)，前两种酶为钙依赖性，仅在钙离子浓度升高时被激活，在生理状态下发挥作用，而iNOS则被各种炎症因子激活，介导病理损伤过程，在正常情况下并不会被激活。气道NO主要反映嗜酸细胞性炎症，当气道炎症反应使嗜酸性粒细胞活化时可诱导iNOS合成增多，从而使NO产生增多，因此FeNO已被广泛应用于哮喘的诊断及治疗效果的评估中。本文将阐释nNO在儿童呼吸道疾病中的变化及应用。

1 nNO的检测

目前有多种nNO检测方法。①将橄榄形鼻塞式探头置于单侧鼻孔中，受试者通过吸气泵以恒定的流量经鼻吸气达到肺活量后，抵抗至少10 cm H2O的阻力经气阻器呼气，从而测得nNO，该法适用于≥2岁可以配合呼吸的儿童。②当受试者充分吸气达到肺总量后屏气，通过鼻腔中的抽吸泵抽吸空气，测得nNO，这种检测方式同样需要取得患儿的配合。③平静呼吸下测得nNO，适用于<2岁不能配合的患儿。④嗡鸣法：当受试者充分吸气达到肺总量后，保持口腔闭合，同时发“m”音10 s，测得呼气末80%的平均浓度为nNO浓度。这种机制取决于富含NO的鼻窦和鼻腔之间快速的气体交换，常用于过敏性鼻炎(AR)、原发性纤毛不动障碍(PCD)、囊性纤维化(CF)和慢性鼻窦炎(CRS)等疾病的诊断，以及可以较好配合的年长儿。考虑到PCD在世界范围内的流行，将nNO便携式设备作为PCD诊断工作的一线工具进行普及，有助于PCD的诊断，尤其是在儿童和青少年中，与传统的固定分析仪相比，便携式仪器的成本低，使用简单。不管采取何种检测方式，nNO浓度都和采样流量成反比，美国胸科协会2005年指南推荐采样流量为0.25～0.30 L·min-1，因为该流量在20～30 s内提供了一个稳定的NO浓度平台，有助于数据的读取[4, 5]。该指南同时提出，正常成人鼻窦nNO>1 000 ppb、鼻腔nNO 15～50 ppb，但正常儿童的nNO输出有较大变异性，目前关于儿童的nNO正常值尚不明确[4, 6]。有研究指出，年龄<12岁时nNO值与年龄呈正相关，≥12岁时nNO与年龄无关，这可能与鼻窦的发育有关，新生儿期上颌窦和筛窦极小，2岁时鼻窦开始发育，直到12岁左右鼻窦才基本发育成熟[7, 8]。Struben等[8]检测了荷兰340名6～17岁健康儿童的nNO，发现nNO浓度呈正态分布(449±115) ppb，<12岁儿童nNO与年龄、腺样体切除术次数和环境NO呈正相关，>12岁时环境NO是儿童nNO唯一的影响因素。该研究还认为，nNO值与性别、被动吸烟、身高、体重或体重指数无关，并建立了儿童nNO值的预测规则；当年龄<12岁时，nNO=314.6+11.5×年龄-57.5×腺样体切除术的次数+0.5×环境NO，当年龄≥12岁时，nNO=452.6-2.9×(年龄-12)-16×腺样体切除术的次数+0.5×环境NO。You等[9]检测了436名9～22岁中国健康青少年的nNO，同样得出nNO浓度呈正态分布(273.5±112.3) ppb。Menou等[10]测定法国儿科门诊110名6～16岁无呼吸系统疾病的儿童nNO，为197～1 123 ppb。不同研究中儿童nNO有较大差异，并可能有种族差异，这为确定儿童nNO的正常参考值范围增加了难度。

2 nNO和PCD

PCD是由于纤毛结构缺陷或功能异常导致纤毛摆动障碍而引起的一系列临床表现，通过临床病史、nNO、纤毛摆动频率及模式分析(HSVA)、透射电镜(TEM)、基因分型及免疫荧光等建立诊断，但尚无一种单一的诊断方法能识别所有的PCD病例，也无诊断金标准[11]。PCD常常在支气管扩张和听觉损伤发生后才能得到诊断，因此早期识别至关重要。nNO检测与其他检查方式相比，简单易操作，价格低廉，检测值通常在疾病早期就发生改变，因此可作为有效的PCD筛查工具[11]。研究表明，大部分PCD患儿的nNO明显降低，是正常儿童的10%～20%，其机制目前尚不明确，可能由于呼吸道黏液清除障碍导致nNO弥散障碍，或因为NOS表达异常或活性降低，也有学者认为是反复感染或者黏液清除障碍引起窦口的堵塞所致[12]。Corbelli等[13]研究显示，nNO作为PCD的一种筛查工具，当其临界值为105 ppb时，灵敏度为100%，特异度为88%，阳性预测值为89%。Fokkens等[14]提出，当nNO<100 ppb时强烈提示PCD。Collins等[15]以77 ppb作为排除PCD的阈值，灵敏度为93.6%，特异度为84.1%，阳性预测值为42%，阴性预测值为99.1%。Shapiro等[16]也证实了Collins的研究结论。但仍有部分罕见的PCD患者nNO水平在正常范围内，例如与RSPH1突变相关者，此时需要结合病史及其他检查进行诊断[11]。此外，在部分婴幼儿急性上呼吸道感染过程中也会出现nNO减少，可能是由于感染导致黏液增多、鼻腔阻塞，致使从鼻窦向鼻腔中逸出的nNO减少，但这种现象在抗感染治疗后消失，因此，诊断PCD应在抗感染治疗一段时间后或是临床稳定期检测nNO，虽然急性呼吸道感染时nNO降低，但程度不如PCD时明显[17]。PCD在临床上常难以与其他导致反复耳-肺感染的疾病相鉴别，如原发性免疫缺陷病(PID)。既往研究表明，在患有PCD和PID的受试者中，nNO水平存在重叠[18]。在PID患者中，nNO由于鼻出血、呼吸道病毒感染等疾病状态而短暂降低，而大多数PCD患者的nNO呈持续降低。因此，对有PCD临床症状的患者重复进行nNO检测至关重要[19]。Zysman-Colman等[20]研究表明，nNO检测在大多数情况下能够准确区分PCD和PID，并且在Collins等[15]多中心研究之后首次报道将77 ppb作为诊断PCD的界值，灵敏度和特异度分别为97%和91%，其研究还显示，中位nNO PID组为228.9.1 ppb, PCD组为19.7 ppb，健康对照组为269.4 ppb (P<0.0001)。因此nNO可以作为一种早期、非侵入性的检测手段，帮助免疫科和呼吸科医生初步、快速鉴别PCD和PID患者。

3 nNO和CF

CF是位于7号染色体的常染色体隐性遗传病，是由于外分泌腺异常引起的一系列临床表现，诊断主要依据汗液氯化钠的测定及胸部CT等检查。CF患儿中nNO通常也是降低的，但没有PCD患儿降低明显，严重的复合杂合突变会导致更低的nNO，具体机制仍不清楚。目前CF患儿仍缺乏nNO的测量数据[21]。Marthin等[22]检测了21例CF患者、16 例 PCD患者和20 例健康对照组的nNO，年龄范围为3.8～60.9岁，分别为(226±25)ppb、(38±34)ppb和(340±23)ppb，CF患者和PCD患者差异有统计学意义。因此，CF患者nNO虽显著低于健康人(P<0.0001)但高于PCD患者。

4 nNO和CRS

CRS是起源于鼻窦和鼻旁窦的炎症，主要表现为鼻塞、流涕、面部疼痛或压迫、嗅觉减退或丧失，是儿童上呼吸道感染的常见并发症[14]，尤其是鼻炎，无论是持续变应性鼻炎或非变应性鼻炎[23]。部分学者提出，CRS患者的nNO降低，可能是由于鼻窦水肿、充血和黏液堆积造成机械性阻塞，从鼻窦进入鼻腔的NO减少，其次，任何代谢物都可能损伤鼻窦上皮，使局部nNO的产生减少[24]。但Arnal等[25]认为，鼻腔nNO的浓度取决于鼻腔过敏状态和鼻旁窦的阻塞程度。Bommarito等[23]对44例CRS患者[30例合并鼻息肉(CRSwNP), 14例不合并鼻息肉(CRSsNP)]和30名健康志愿者进行了nNO检测，CRSwNP患者nNO水平(中位数340 ppb)与CRSsNP患者 (中位数762 ppb)及对照组(中位数843 ppb)相比差异有统计学意义(P<0.001)，CRSsNP患者nNO水平与对照组相比差异无统计学意义，因此提出低nNO可以很好地区分CRSwNP患者，但检测nNO水平可能对识别CRS患者没有帮助。Mauro等[26]和Cho等[27]认为，CRS合并鼻息肉或AR可能会干扰CRS患者的nNO水平，鼻息肉的存在导致组织嗜酸性细胞大量浸润，并伴有Th2炎性细胞因子的爆发，CRSwNP可分为嗜酸细胞性和非嗜酸细胞性，未经治疗的非嗜酸性CRSwNP患者的nNO水平明显低于健康对照组，而嗜酸性CRSwNP患者的nNO水平与健康对照组相比差异无统计学意义。

5 nNO和AR

AR是由于外界过敏原刺激后，产生由IgE介导的以嗜酸性粒细胞浸润为特点的鼻黏膜过敏性炎症疾病。部分学者认为，AR患者的nNO高于健康人群。Hanazawa等[28]在9例AR患者鼻腔内注入嗜酸细胞诱导剂或者稀释液，发现鼻腔灌洗液中的嗜酸性粒细胞增多，NOS活性增加，nNO增多，并引起轻微症状。Howarth等[29]通过RT-PCR法检测发现，AR患者中鼻黏膜NOS的表达量增加，使用NOS抑制剂后nNO产生减少。Martin等[30]的研究结果与之一致。Kharitonov等[31]在花粉季节检测AR患者的nNO，与健康对照组及正在使用鼻用皮质类固醇治疗的AR患者相比，未治疗的AR患者nNO明显升高。nNO升高的另一个原因可能是过敏或感染引起鼻黏膜水肿，鼻窦窦口闭塞，导致窦腔内负压增大、氧分压减小，缺氧导致NOS活化，使nNO产生增多。Wang等[32]学者的研究显示，nNO与AR的严重程度呈正相关。

也有部分学者认为，AR患者和健康人群的nNO差异无统计学意义。这是因为鼻窦会产生大量NO，在鼻部急性炎症反应阶段nNO降低，可能是由于急性炎症刺激导致鼻黏膜水肿，引起鼻窦开口阻塞，当炎症反应减轻时，鼻窦口重新开放，nNO又重新上升[33,34]。Struben等[33]在非花粉季节用花粉刺激AR患者后，nNO在前1 h下降，4 h后回到基线水平。Boot等[35]用过敏原刺激AR患者后，nNO在刺激20 min后下降，7 h后逐渐增加，24 h后明显增加。因此他们认为在AR的慢性炎症阶段，nNO可能是升高的。Arnal等[36]发现，在17例有症状的AR患者中7例的nNO基础水平双侧鼻腔都是升高的，而19例无症状的AR患者中14例的NO基础水平升高，并且在吸入血管收缩剂后nNO升高，这是由于在吸入血管收缩剂后鼻粘膜水肿减轻，鼻腔阻塞减轻，因此nNO增多。因此他们认为在AR的慢性炎症阶段，nNO可能是升高的。Ren等[37]研究认为nNO水平在健康人与AR患者之间存在显著差异，可能与AR患者的鼻部症状和鼻腔通畅度相关；AR患者的nNO明显高于健康和无症状特应性人群，而无症状特应性人群的nNO水平明显低于健康人群，他们认为nNO诊断AR的阈值为117.5 ppb(敏感性为50.9%，特异性63.9%)。

大部分研究认为nNO对于AR的临床价值还处于探索阶段。Takahara等[38]认为，nNO是否可以作为评价AR治疗效果的可靠参数仍存在争议，而且鼻腔不同区域nNO浓度变化不同， AR患者治疗前下鼻甲表面NO平均水平明显高于健康组(P<0.001)，经鼻皮质类固醇给药后，AR组患者的下鼻甲表面NO水平在2周和2个月均显著下降(P<0.05和P<0.01)，但在任何随访时间点，鼻黏膜中鼻道前部NO水平在对照组和AR组的差异均无统计学意义。因此认为，下鼻甲表面的NO检测是一种客观评价过敏情况的方法，并且对局部激素治疗效果的评估有重要意义。

nNO和鼻部症状可能负相关，也可能正相关，其原因可能是炎症急性期对鼻腔阻塞的影响。Arnal等[36]提出，nNO和鼻部症状负相关。但这只能反映急性炎症期nNO和鼻部症状之间暂时性的关系，在慢性炎症中，nNO和鼻部症状及生活质量之间也呈一定的相关性，可以用具体量化的表来反映，包括视觉模拟量表(VAS)和鼻结膜炎生活质量调查问卷(RQLQ)[39]。Wang等[32]研究中，中重度AR患者组的RQLQ分数明显低于轻度组，VAS评分明显高于轻度组，在使用鼻用激素等治疗后nNO降低，同时RQLQ升高、VAS分数降低，因此认为nNO与疾病严重程度、VAS评分正相关，与RQLQ评分负相关。但nNO和过敏原之间并无明确的相关性[40]。

6 nNO和支气管哮喘

nNO作为上气道炎症的标志，目前国内外少有研究表明nNO和哮喘之间具有明确的相关性，因此，需要进一步研究nNO和哮喘之间的关系，了解上下气道炎症之间的相关性，为上气道炎症对哮喘的影响提供理论依据[41-43]。

综上所述，nNO由鼻窦和鼻黏膜产生，其水平与年龄及种族相关，目前暂无适合我国儿童的nNO正常参考范围，有待大样本量的研究。如果可以分别检测鼻窦来源的nNO及鼻黏膜来源的nNO，将更加便于nNO在呼吸系统疾病中的应用。PCD、CF患者中nNO水平降低，PCD更明显，但具体的机制尚不明确。在CRS患者中，CRSsNP患者nNO水平和健康对照组相比差异无统计学意义，CRSwNP患者nNO水平低于健康对照组。nNO是反映上气道炎症的指标，在AR患者中，nNO可能升高，也可能不升高，与炎症所处的阶段相关，炎症急性期由于鼻窦开口的阻塞导致nNO降低，慢性炎症阶段由于鼻黏膜的炎症反应，nNO可能会增多。