一氧化氮参数在儿童支气管哮喘中的临床应用价值

韦紫倩?依力木古丽·阿卜杜克热木?吴葆菁

【摘要】 呼出气一氧化氮（eNO）作为嗜酸性气道炎症的标志物，在哮喘的诊疗中应用广泛。口呼出气一氧化氮（FeNO）主要反映大气道炎症水平，通过建立肺动力学模型对其进行扩展分析，可以获得一氧化氮参数，有助于更好地了解呼吸道炎症水平。该文回顾近年相关研究，就一氧化氮参数在哮喘治疗中的临床应用价值做一综述，以期为哮喘的评估和管理研究增加新的维度。

【关鍵词】 呼出气一氧化氮；一氧化氮参数；哮喘；气道炎症

Clinical value of nitric oxide parameters in children with bronchial asthma Wei Ziqian△， Yilimuguli Abudukeremu， Wu Baojing.△Department of Pediatrics， Sun Yat-sen Memorial Hospital， Sun Yat-sen University， Guangzhou 510120， China

Corresponding author， Wu Baojing， E-mail： w_b_jing@163.com

【Abstract】 Exhaled nitric oxide （eNO）， as a marker of eosinophilic inflammation in the airway， has been widely utilized in the diagnosis and treatment of asthma. The fractional concentration of exhaled NO （FeNO） mainly reflects the degree of airway inflammation. By establishing a pulmonary dynamic model for extended analysis， nitric oxide parameters can be obtained， which contribute to deepen the understanding of the degree of airway inflammation. In this article， recent studies were reviewed to summarize the clinical value of nitric oxide parameters in asthma， aiming to supplement a novel dimension for the evaluation and management of asthma.

【Key words】 Exhaled nitric oxide； Nitric oxide parameter； Asthma； Airway inflammation

支气管哮喘（哮喘）是一种以慢性气道炎症、气道高反应性和可变的气流受限为特征的慢性气道疾病。呼出气一氧化氮（eNO）具有无创、简便的优点，在哮喘的辅助诊断和治疗中广泛应用。然而，单一的口呼出气一氧化氮（FeNO）主要反映中央大气道炎症水平，不能反映小气道炎症水平。FeNO主要应用于哮喘的诊治及预后评估，随着检测技术的升级，越来越多研究者关注一氧化氮（NO）参数在哮喘中的应用，为此本文就其在哮喘中的临床应用价值进行综述。

一、NO与哮喘

气道中的NO主要由气道上皮细胞产生。在NO合酶（NOS）的催化下，气道上皮细胞内的L-精氨酸脱氨基生成L-瓜氨酸和内源性NO。在炎症、感染等因素作用下，气道上皮细胞内的NOS合成增多，催化L-精氨酸生成的NO也增多。NOS的同工酶有3种，即神经型NOS、诱导型NOS（iNOS）和内皮型NOS。3种酶在肺内均有分布，其中iNOS在哮喘患者NO增多中起主要作用。

哮喘的病理生理机制与多种炎症细胞及炎症因子有关。2型辅助性T淋巴细胞（Th2）因子驱动的哮喘炎症类型统称为2型炎症，在哮喘的发病机制中起主要作用。嗜酸性粒细胞（EOS）为2型炎症的主要效应细胞。当气道受到外界刺激诱发2型炎症时，可诱导气道上皮细胞内iNOS表达增多，从而催化L-精氨酸产生大量NO。在细胞中，NO可与超氧化物反应，生成亚硝酸盐（NO2-）、硝酸盐和活性氮等产物。NO2-代谢的最终产物3-硝基酪氨酸可使蛋白质发生硝化反应。研究表明，硝化反应可导致酶失活，从而引起细胞损伤。3-氨基甲酰丙酰基可通过减少肺组织蛋白质的硝化水平，减轻过敏性哮喘的气道炎症和高反应性［1］。

NO与蛋白质共价结合称为亚硝基化。NO与半胱氨酸的硫醇亚基结合可以生成有益的S-亚硝基硫醇（RSNO）。RSNO的衍生物S-亚硝基谷胱甘肽（GSNO）具有支气管扩张作用。而FeNO可以反映GSNO在体内的分解代谢情况［2］。GSNO的分解代谢与S-亚硝基谷胱甘肽还原酶（GSNOR）的表达及活性有关。GSNOR表达增加或活性升高会使GSNO分解加快，在降低支气管扩张作用的同时增加支气管反应性。

二、NO参数

1. FeNO与NO参数

eNO是流速依赖性指标。临床上FeNO指FeNO50，即口呼出气流速为50 mL/s时的NO浓度，主要反映以气管、支气管为主的大气道NO动力学，难以反映小气道和肺实质的NO动力学变化。单独应用FeNO无法评估小气道及肺实质的炎症水平，因此需要对FeNO进行扩展分析［3］。FeNO扩展分析又称NO参数，其指标包括肺泡NO浓度（CaNO）、气道室NO通量（JawNO）、支气管壁NO向气道扩散的能力（DawNO）和支气管壁NO浓度（CawNO），见表1。NO参数弥补了FeNO的不足，为肺部炎症的评估提供了参考依据，也有助于了解支气管内NO产生、扩散的水平。

2. NO参数的计算

NO参数非直接测量所得，为构建肺NO动力学模型计算得出。双室模型为最常用的肺NO动力学模型。双室模型将肺分为气道室和肺泡室。气道室包括第17级气道在内的传导性气道，而肺泡室包括呼吸性细支气管及肺泡。DawNO与CaNO汇合，组成JawNO。由于肺泡NO通量较低，气道室NO主要取决于气道壁产生的NO及其向气道扩散的能力。

双室模型可分为非线性模型和线性模型。非线性模型又称H?gman & Meril?nen算法（HMA），用于估计JawNO、CaNO、CawNO和DawNO。HMA

要求在低口呼气流速（≤20 mL/s）、中口呼气流速（100 mL/s） 和高口呼气流速（350 mL/s或400 mL/s）

条件下分别测量2次，结果取平均值，对于因有阻塞性呼气困难而无法完成高流速测量的成人或儿童，若FeNO50 >5 ppb，则可接受较低流速的口呼出气测量［4］。线性模型又称Tsoukias & George算法，用于估计JawNO和CaNO。线性模型同样要求在低、中、高口呼出气流速条件下测量。其中，低口呼出气流速不得低于100 mL/s，高口呼出气流速最高可达350 mL/s或400 mL/s。每种流速下至少进行2次测量［4］。传统方法较为繁琐，实际操作存在一定困难，因此可通过简化版的线性模型，根据50 mL/s、200 mL/s流速下的FeNO50和FeNO200测定结果，计算得到CaNO［5］。由于部分气道室NO会反向扩散至肺泡，使CaNO升高，故可对模型进行校正，但校正模型仅推荐用于健康人群或不伴阻塞性通气障碍的患者。

3. NO参数的参考值

目前，NO参数尚无公认的参考值范围。2016—2019年中国6～18岁的儿童与青少年FeNO参考值范围多中心研究推荐，对于12～18岁的青少年，FeNO值诊断界值为16 ppb，对于11岁以下的儿童，年龄每减小1岁，FeNO诊断界值就下降1 ppb［6］。2021年儿童eNO检测及临床应用专家共识推荐对于12岁或以下的儿童，FeNO的诊断界值为20 ppb，

对于12岁以上的儿童，FeNO的诊断界值为25 ppb，

且推荐儿童CaNO诊断界值为5 ppb［7］。部分研究中儿童的NO参数参考值范围见表2。

4. NO参数的影响因素

研究显示，20岁以下、20～49岁与≥50岁组间NO参数存在差异，但缺乏对20岁以下不同年龄段的分析，且仅在20～49岁人群中观察到了NO参数的性别差异［10］。年龄可能对NO参数产生影响，但在儿童中的影响尚不明确。此外，身高对NO参数的影响存在争议［9］。Eckel等［12］的研究纳入了

1 635名儿童，探讨交通相关空气污染暴露对近端及远端气道炎症的影响，发现室内NO浓度与CaNO升高有关，且室内NO每升高10 ppb，CaNO升高0.10 ppb（95% CI 0.04～0.16），相当于升高7.1%，

JawNO升高4.0%（95% CI 2.8～11.3），DawNO降低0.2%（95% CI 4.8～4.6）。

三、NO参数与哮喘诊疗的关系

1. NO参数与哮喘诊断

对于6岁以下儿童，哮喘诊断存在困难。哮喘预测指数（API）与哮喘预测评分（APS）对儿童哮喘有预测价值。有研究表明，在6岁以下儿童中，APS的预测价值大于API［13］。目前，欧洲呼吸协会推荐将FeNO检测用于5～16岁儿童哮喘的诊断，其中FeNO>25 ppb为哮喘的诊断依据，但FeNO<25 ppb不能排除哮喘［14］。由于FeNO影响因素较多，国内诊疗指南尚未将FeNO作为儿童哮喘诊断的标准。一项纳入了8项研究、2 933例研究对象的荟萃分析指出，FeNO在儿童哮喘诊断的灵敏度、特异度、诊断优势比和ROC曲线下面积分别为0.76（95% CI 0.64～0.89）、0.81（95% CI 0.66～0.90）、16.52 （95% CI 7.64～35.71）和0.87（95% CI 0.84～0.90），提示FeNO对儿童哮喘有中等诊断效能［15］。

近年的多项研究证实，联合FeNO及肺功能各项指标有助于提高哮喘的诊断效能。对于儿童典型哮喘，用力呼出25%～75%肺活量的呼气流速（FEF25%～75%）预测值联合FeNO诊断的ROC曲线下面积（AUC）为0.907（95% CI 0.86～0.93），高于两项指标单独诊断的效能［16］。而FeNO联合CaNO以及FeNO或CaNO联合肺功能的诊断效能均高于FeNO、CaNO单独检测［17-18］。对于儿童非典型哮喘，胸闷变异性哮喘（CTVA）患儿的FeNO水平比与健康儿童升高，同时通气功能FEV1/FVC、最大呼气流量及小气道功能指标降低；与非急性发作期的典型哮喘患儿相比，肺通气功能相近，但CTVA患儿的FeNO水平及气道高反应性的程度均下降［19］。另有研究显示，在CTVA患儿中单独应用FEV1和FeNO诊断哮喘具有相似的AUC，分别为0.79与0.78，但FEV1和FeNO联合诊断的AUC较高，为0.86（95% CI 0.78～0.93）［20］。

2. NO参数与哮喘的评估

FeNO测定可用于哮喘的评估，主要用于評估气道炎症水平及预测哮喘急性发作。CaNO在哮喘控制水平的评估中也可发挥类似的作用。有研究表明，CaNO升高提示较差的哮喘控制水平与较高的发作风险［8-9］。在成人哮喘患者中，频繁与非频繁发作的哮喘患者的FeNO、CaNO与JawNO相近，但CaNO在近1个月内有急性发作的哮喘患者中升高，提示CaNO在短期预测哮喘急性发作的方面可能有一定作用［21］。《儿童呼出气一氧化氮检测及临床应用专家共识（2021版）》已将CaNO作为哮喘的评估指标［7］。

然而，JawNO与FeNO相关，而JawNO与CaNO

不相关，因近端炎症水平与远端炎症水平不相关［8］。进行FeNO检测的同时完善NO扩展分析可得到更全面的气道炎症水平信息，更好地评估哮喘控制水平，而纳入NO参数也可以为哮喘评估提供新的分类方法。王健等［22］研究显示，CVA患儿的哮喘控制测试评分在FeNO升高+CaNO升高组最低，而FeNO正常+CaNO升高组的评分低于FeNO升高+CaNO正常组和FeNO正常+CaNO正常组。不同的炎症指标揭示不同方面的炎症水平，联合应用血EOS、FeNO、NO参数等各项指标评估哮喘控制水平，可以得到更加全面的炎症信息。一项研究结合FeNO与血EOS水平推导出了12岁以上哮喘人群哮喘发作风险量表，且结果表明通过该量表预测的哮喘发作风险与衍生试验对照组患者中观察到的哮喘发作概率相当［23］。另外，CaNO在难治性哮喘患儿中升高，因此CaNO升高也可以鉴别难治性哮喘与重症哮喘。在儿童哮喘患者中，Sprio等［21］的研究指出，近1个月内检出CaNO>6 ppb时，患儿更容易出现哮喘反复发作。

随着研究的深入，NO参数在哮喘儿童运动性支气管收缩（EIB）的评估方面的应用也受到关注。有研究表明，伴EIB哮喘患者的CaNO、CaNO校正值和尿腺苷水平高于不伴EIB哮喘患者，而两组的基线肺活量测定、FeNO、JawNO、JawNO校正值、尿8-羟基-2′-脱氧鸟苷和血液EOS计数相似［24］。同时，在轻中度反复喘息的哮喘患儿中，CaNO既与哮喘加重相关，又与運动性支气管收缩相关［25］。

3. NO参数与激素敏感性

FeNO可预测哮喘患者激素治疗的敏感性，NO参数作为FeNO扩展分析的结果，在预测激素敏感性方面也可发挥作用。有研究表明，CaNO水平可以预测吸入性激素（ICS）治疗初始哮喘患者的肺功能变化，而持续高水平的CaNO可能与激素治疗敏感性差有关［26］。但NO参数对激素治疗敏感性的预测作用可能受哮喘患者FeNO的基线水平和严重程度影响。在治疗前表现为低FeNO的患者中，CaNO可成为ICS+长效β2受体激动剂（LABA） 治

疗获益的预测因子。王健等［27］发现咳嗽变异性哮喘（CVA）患儿经过ICS治疗后，FeNO正常+CaNO升高组和FeNO升高+CaNO升高组的咳嗽缓解时间更长，提示FeNO联合CaNO或可用于预测CVA患儿的ICS疗效。随着研究的深入，CaNO以外的NO参数也受到关注。有研究者提出，对于哮喘患儿，CawNO可能是比JawNO或FeNO50更特异的气道炎症和治疗反应标志物，而DawNO似乎不受ICS影响［28］。此外，对于中等水平FeNO的哮喘患儿，有学者建议将CawNO作为调整ICS治疗的参考依据［29］。另外，一项多中心、平行、随机、控制变量的Ⅲ期临床研究显示，在以症状为导向的哮喘治疗中额外增加FeNO检测并不能减少哮喘易恶化的儿童哮喘急性发作的可能，哮喘的症状仍然是指导治疗决策的唯一工具［30］。这提示FeNO及NO参数或有助于预测或评估激素治疗敏感性，但对于哮喘治疗方案的调整仍依赖于症状。

因此，对于中低基线FeNO水平的哮喘患儿，NO参数有助于预测激素敏感性；但对重度哮喘或哮喘加重患儿，NO无法很好地评估激素治疗的敏感性。

四、总结与展望

FeNO在哮喘中的应用已经得到认可，越来越多研究着眼于由FeNO扩展分析而来的NO参数。NO参数能为气道炎症水平评估提供更详细的证据，在哮喘的诊断、评估和激素敏感性预测方面具有应用前景。由于FeNO检测、NO参数存在较多影响因素，联合FeNO、NO参数、肺功能和各项血液检查指标，能对哮喘患者进行全面诊断和评估。另外，在一些特异性哮喘患者如合并EIB者中，NO参数有望弥补FeNO的不足，成为可靠的检测指标。未来研究应着重于确定国内NO参数的参考值范围，以及探讨NO参数的各项指标在哮喘控制水平评估及激素治疗敏感性预测的具体价值。

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（收稿日期：2022-09-09）

（本文编辑：林燕薇）