联合检测呼出气一氧化氮与呼出气一氧化碳在老年COPD中的临床价值

吕剑 吴艳 卞涛 范晓东

无锡市人民医院呼吸与危重症科214000

COPD 属于呼吸系统最为常见的慢性疾病,患者出现气流不完全可逆,近年来COPD 的发病率呈现升高趋势,已位居全球疾病死亡原因第4位,在国内农村地区疾病死亡原因首位,严重的影响了患者生命安全和生活质量,目前临床对于COPD发生的具体原因尚不明确,多数认为肺部和香烟、烟雾等有毒有害气体引发的炎症反应有关[1]。近年来研究报道吸烟是COPD 发生的重要原因,对患者呼吸道上皮细胞纤毛运动产生影响,气道净化能力降低,黏液集聚增多,研究显示一氧化氮属于分布在人体组织中重要的信号传导与效应分子,参与了体内多种生理病理反应过程,呼出气一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide,FeNO)是临床气道炎症反应较为常用的标记物,反映出气道炎症控制水平并可以指导临床用药[2]。本研究观察了老年COPD 患者FeNO、呼出气一氧化碳(fractional exhaled carbon monoixde,FeCO)水平及意义,以期为临床提供指导和依据,现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取2016年1月至2017年12月在无锡市人民医院呼吸与危重症科门诊治疗的老年COPD 患者40 例为COPD 组,其中吸烟患者20例,不吸烟患者20 例；男36 例,女4 例；年龄(70.64±7.72)岁,年龄范围为60～82岁。纳入标准：(1)年龄≥60岁；(2)诊断符合2013年中华医学会呼吸病学分会制订的COPD 诊断标准；(3)患者及家属知情同意。排除标准：(1)合并有感染、恶性肿瘤、肝肾功能障碍、免疫系统疾病等；(2)近期服用过免疫抑制剂者。同时选取健康志愿者40例作为对照组,其中吸烟者20例,不吸烟者20 例；男30 例,女10 例；年龄(67.58±7.73)岁,年龄范围为58～80岁。COPD 组和对照组受试者年龄、性别比较差异无统计学意义(χ2=3.117,t=1.771,P值均＞0.05)。本研究获得医院伦理委员会批准,审批文号KS000024。

1.2 检测方法 Fe NO 采用无锡市尚沃医疗公司提供的检测系统,患者大口呼气,患者嘴含住过滤器,深吸气后平稳呼气,10 s后记录结果,在检测2 d内禁止使用茶碱类药物、糖皮质激素等药物。采用英国迈科公司便携式一氧化碳监测仪对患者开展检测,深吸气至极限后屏气20 s,倒计时变为0口含器含入患者口中缓慢呼气至极限,读取FeCO数值。肺功能检测使用德国JAEGER 公司生产的肺功能检测仪进行测定。

1.3 统计学分析 统计分析采用SPSS 19.0软件,计量资料采用表示,组间比较使用t检验,计数资料比较使用χ2检验,相关性采用Pearson相关分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 COPD 组和对照组 FeNO、FeCO 等比较 COPD组FeNO和FeCO明显高于对照组(t=7.354、5.960,P值均＜0.05),而第1 秒用力呼气容积占预计值百分比(forced expiratory volume in one second as a percentage of expected value,FEV1%pred)和FEV1/FVC明显低于对照组(t=38.020、20.409,P值均＜0.05)。见表1。

2.2 COPD 组和对照组吸烟与不吸烟者FeNO、FeCO 比较 COPD 组吸烟者FeNO 明显低于COPD 组未吸烟者(t=-7.832,P＜0.05),但明显高于对照组吸烟和未吸烟者(t=4.822、6.012,P值均＜0.05)；COPD 组吸烟者 FeCO 明显高于COPD 组未吸烟者、对照组吸烟和未吸烟者(t=8.418、9.281、10.033,P值均＜0.05)；见表2。

表1 COPD 组和对照组Fe NO、FeCO 等比较()

表1 COPD 组和对照组Fe NO、FeCO 等比较()

注：FeNO 为呼出气一氧化氮；FeCO 为呼出气一氧化碳；FEV1%pred为第1秒用力呼气容积占预计值百分比；FEV1/FVC：第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值

组别 例数 FeNO(ppb) FeCO(ppb) FEV 1%pred(%) FEV 1/FVC(%)COPD组 40 20.44±8.34 8.43±2.01 42.28±6.82 53.39±9.22对照组 40 10.02±3.28 6.10±1.44 94.50±5.38 87.39±5.10 t值 7.354 5.960 38.020 20.409 P 值 0.000 0.000 0.000 0.000

表2 COPD 组和对照组吸烟与不吸烟者FeNO、FeCO比较()

表2 COPD 组和对照组吸烟与不吸烟者FeNO、FeCO比较()

注：FeNO 为呼出气一氧化氮；FeCO 为呼出气一氧化碳；FEV1%pred为第1秒用力呼气容积占预计值百分比；FEV1/FVC：第1秒用力呼气容积与用力肺活量比值

组别 例数 FeNO(ppb)吸烟 未吸烟FeCO(ppb)吸烟 未吸烟FEV1%pred(%)吸烟 未吸烟FEV1/FVC(%)吸烟 未吸烟COPD 组 40 17.66±4.22 33.92±8.27 9.44±1.62 5.02±1.70 40.82±8.19 44.03±9.40 49.27±11.32 56.20±12.20对照组 40 7.65±1.23 13.72±3.05 7.02±1.34 3.11±1.55 91.26±10.82 97.10±12.32 84.40±10.03 89.10±12.10 t 值 10.184 10.249 5.148 3.713 -16.623 -15.315 -10.388 -8.563 P 值 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000 0.000 0.000 0.000

2.3 相关性分析 将COPD 组、对照组FeNO、FeCO 与 FEV1%pred、FEV1/FVC 进行相关分析,结 果 显 示：COPD 组 FeNO、FeCO 与FEV1%pred、FEV1/FVC 无相关性(r=0.132、0.122、0.118、0.105,P值均＞0.05)；对照组FeNO 与FEV1%pred呈正相关(r=0.433,P＜0.05)。

3 讨论

COPD 是呼吸系统常见的慢性疾病,患者出现持续的气流受限,气道和肺会对有毒有害气体接触呈现慢性炎症反应增强,严重的影响了患者的生活质量和身心健康,研究指出超过40岁以上人群在世界范围内COPD 患病率在9%～10%,是引发人类死亡的第四大病因,对患者及家庭和社会带来沉重的经济负担[3]。COPD 患者支气管炎症细胞浸润后气道的黏膜形成损伤,在支气管基底部形成肉芽组织增生,管腔发生狭窄,气管的结构重塑,最终导致瘢痕形成造成气流受限制[4]。在COPD 患者中由于慢性缺氧等体征会造成肺血管内膜增厚和内皮细胞功能失衡,人体免疫机能受限制,因此最终出现气道、肺实质以及肺血管的炎症反应加重,随着病情不断进展最终形成呼吸衰竭,危及患者生命安全[5]。近年来临床采取多种方法对气道炎症反应情况进行评估,传统的方法是采用支气管黏膜活检或者肺泡灌洗等方式作为衡量的金标准,但是具有创伤性,患者不容易接受,气道反应性检测、呼出气冷凝液检测等方法也在临床开始应用,但是检测的敏感性以及特异性较低,而且操作相对复杂,在临床难以广泛推广使用[6]。

近年来随着医疗检测技术的飞速发展,Fe NO作为简单、无创的监测气道炎症方法在临床开始应用,FeNO 形成的场所为炎症细胞、内皮细胞以及平滑肌细胞,主要是L-精氨酸在人体一氧化氮合酶等作用下被氧化形成[7]。人体肺脏组织中发挥作用的主要是内皮型一氧化氮合酶与诱导型一氧化氮合酶,前者存在气道上皮细胞与肺血管的内皮细胞,在激动器作用下会释放少量一氧化氮存在肺泡的巨噬细胞,当人体受到细胞因子内毒素等诱导时会高度表达,继而形成大量的一氧化氮[8]。研究发现少量的内源性一氧化氮会导致血管舒张,对于改善微循环具有积极作用,同时一氧化氮属于致炎因子,一旦过度表达会促进巨噬细胞分泌炎症介质,形成氧自由基,对细胞生物膜产生破坏,造成炎症反应形成与组织损伤[9]。COPD 患者组织破坏出现反复感染,长期肺通气比例失衡,机体形成严重缺氧状态,肺血管的阻力升高,肺脏结构被破坏,血管内皮细胞损伤导致一氧化氮合成细胞内的一氧化氮合酶活性降低,内源性一氧化氮合成不足[10]。

一氧化碳则是经过呼吸道进入人体后通过肺泡进入血液循环,4/5的一氧化碳可以同血红蛋白结合形成碳氧血红蛋白,其可以干扰血液携带氧气的功能,人体中的碳氧血红蛋白浓度保持平衡取决于空气中一氧化碳浓度,其浓度越高,则血液中碳氧血红蛋白浓度越高,达到饱和的时间就会越短[11]。人体清除一氧化碳依靠呼吸清除,因此通过测定FeCO 浓度可以间接反应出人体碳氧血红蛋白浓度,临床使用便携式以期测定FeCO 可以避免操作中出现的误差因素,准确反映人体接触一氧化碳的污染水平[12]。近年来研究报道吸烟是造成COPD发病率升高的重要原因,烟雾含有的有害成分会损伤患者呼吸道上皮细胞,减轻纤毛的蠕动作用,气道净化功能下降,导致人体杯状细胞和黏液腺增生,形成黏液过程,最终导致气道的阻塞,诱发气道重塑过程[13]。此外烟雾中的的毒性氧自由基可以导致肺脏弹性纤维破坏,加速了疾病的进展,因此吸烟一直是COPD 防治的重要关键环节。研究发现吸烟会对人体Fe NO 形成产生影响,吸烟会导致一氧化氮合酶受到抑制,体内内源性NO 形成减少,同时造成气道中的中性粒细胞数量增多,诱发炎症反应形成,此外还可以通过一氧化氮合酶解耦联方法减少一氧化氮形成。因此在开展Fe NO检测过程中吸烟人群对其检测的准确性可能产生一定的影响[14]。而吸烟还是人体接受一氧化碳的重要污染途径,研究发现COPD 患者FeCO 水平过高主要和内源性一氧化碳形成过多有关,通过血红素降解和有机分子氧化等呼吸系统均有内源性CO生成,在体内发挥生理及病理作用,最终由肺排出体外[15]。

本研究显示,COPD 组 FeNO 和 FeCO 明显高于对照组,而FEV1%pred和FEV1/FVC 明显低于对照组说明在COPD 患者中体内Fe NO 和FeCO明显升高,肺脏功能下降。在COPD 患者中,吸烟者FeNO 明显低于COPD 组未吸烟者,COPD组吸烟者FeCO 明显高于COPD 组未吸烟者、对照组吸烟和未吸烟者,说明在COPD 患者中吸烟人群会造成FeNO 值下降,可能对临床检测产生干扰。通过相关性分析发现,COPD 组Fe NO、FeCO 与FEV1%pred、FEV1/FVC 无相关性；对照组Fe NO 与FEV1%pred呈正相关,说明肺脏通气功能指标FEV1%pred是临床检测COPD 患者重要的指标,而且患者气道阻塞程度和炎症反应程度无明显相关性,通过对患者FeNO 和FeCO 以及肺脏功能进行检测可以作为COPD 患者诊断的辅助依据。本研究优势在于分析了FeNO 和FeCO 在不同人群中的表达情况,为COPD 患者抗炎治疗指导以及预后评估分析上提供了一定的依据,为临床寻找更为便捷、患者易于接受的检测方法奠定了理论基础。本研究中纳入患者数量有限,随访时间较短,而且检测受到患者主观因素影响可能对试验结果产生一定的偏倚,因此还需要开展多中心、大样本量、随机性试验进行深入分析。此外,本研究未能排除对已戒烟患者或者不吸烟患者在生活中被动吸烟的影响,可能导致FeCO 浓度受到影响。

综上所述,老年COPD 患者FeNO 和FeCO明显升高,而吸烟可导致Fe NO 降低,而Fe NO、FeCO 与COPD 患者肺功能无明显关系。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突