首都醫(yī)科大學懷柔教學醫(yī)院（101400）王瑜君

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）是一種以氣流受限為特征的肺部疾病，氣流受限不完全可逆，并呈進行性發(fā)展。主要臨床表現(xiàn)為慢性咳嗽、咳痰、氣短或呼吸困難、喘息和胸悶。COPD的各種危險因素都可產生類似的炎癥過程，從而導致COPD的發(fā)生[1]。但吸煙是目前公認的COPD已知最重要的危險因素。氧化應激在COPD放大機制中起著重要作用，在急性加重期更為嚴重。吸入煙霧和其他顆粒可以產生氧化劑，這些氧化劑激活炎性細胞如巨噬細胞和中性粒細胞釋放細胞因子如IL-8、TNF-α等。氧化應激對氣道與肺產生很多有害的影響，包括炎性基因的激活，抗蛋白酶的抑制，黏膜分泌的增多，漿液滲出的增多。其中很多的有害作用由過氧化亞硝酸鹽介導，這種物質由超氧陰離子和一氧化氮相互作用產生。

一氧化氮（NO）是體內的一種信號分子，能夠穿透其他細胞膜并調節(jié)其功能，介導了很多生理和病理過程（如炎癥）。NO也可作為機體內重要的內源性調控分子，在許多不同的生物學反應中起著信使的作用。NO的形成由一氧化氮合酶（NOS）介導，一氧化氮合酶（NOS）的亞型有三種，分別稱為神經元型NOS（nNOS）、內皮型NOS（eNOS）和誘導型NOS（iNOS）。nNOS 和eNOS合稱為結構型NOS（cNOS），其活性均為Ca2+依賴性，受細胞內Ca2+濃度的生理性調節(jié)。肺內的血管內皮細胞、神經元、血小板以cNOS為主，在緩激肽、乙酰膽堿、組胺、白三烯、血小板激活因子的影響下可以催化L-精氨酸生成NO分子。iNOS活性為非Ca2+依賴性，肺內的巨噬細胞、中性粒細胞、血管平滑肌和成纖維細胞以iNOS為主，受各種細胞因子的誘導，也可催化L-精氨酸生成NO分子，這些細胞因子包括腫瘤壞死因子，白細胞介素-1，干擾素-γ等炎性介質和內皮素。

1991年Gustafsson首次報道呼出氣體中檢測NO[2]。有研究表明，呼出氣中的NO來自于上下部氣道的上皮細胞，也可能與肺內血管內皮細胞生成的NO由肺組織向氣道彌散有關[3]。目前已有大量的文獻報道關于哮喘患者呼出氣NO的研究表明，呼出氣NO水平在哮喘患者中升高[4]，測定呼出氣NO水平是一種簡單易行、非侵入性的方法，對成人、兒童均適用。呼出氣NO水平與多數(shù)呼吸道炎癥臨床標志物有一定的相關性，如與氣道高反應性[5]，誘導痰嗜酸性粒細胞數(shù)[6]及支氣管肺泡灌洗[7]（BAL-呼吸道炎癥評估的金標準）相關。此外，哮喘病人其呼出氣NO水平與哮喘病情相關，患者臨床病情加重前會出現(xiàn)呼出氣NO水平的增高[8]。對哮喘患者呼吸道炎癥進行系統(tǒng)性治療：包括吸入性皮質激素，白三烯拮抗劑進行抗炎治療可降低其呼出氣NO水平[9]。但COPD與哮喘是不同炎癥致病機理的慢性呼吸道疾病，目前有關COPD呼出氣NO的研究目前尚不成熟，尚存在不一致的研究結論。

基于以上認識，我們的試驗選擇COPD急性加重期和穩(wěn)定期患者為受試對象，進行呼出氣NO、肺功能測定，探討呼出氣NO水平與氣流受限程度的相關性及探討呼出氣NO能否反映氣流受限程度情況。

1 研究對象

此試驗研究對象分為三組，分別為：健康對照組為20例健康成人，男6例，女14例，平均年齡65±5歲，均為從未吸煙者；25例COPD穩(wěn)定期患者，男16例，女9例，平均年齡65±6歲，平均吸煙指數(shù)486±67年×支/日；23名COPD急性加重期患者，男16例，女7例，平均年齡69±6歲，平均吸煙指數(shù)564±80年×支/日。健康對照組近2周無上呼吸道感染、無呼吸道癥狀、無近期服藥史、既往無慢性病史。COPD患者均選擇按照2006年GOLD（Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease，GOLD）[10]診斷標準確診的我院呼吸科門診和病房的COPD患者，所有COPD患者其一秒鐘用力呼氣容積占預計值百分比（FEV1%預計值）均＜80%，一秒鐘用力呼氣容積/用力肺活量（FEV1/FVC）均＜70%，且兩個月內無明顯變化，吸入400μg沙丁胺醇后FEV1占預計值%可逆性＜12%，且無呼吸道感染、活動性肺結核、心律失常、急性心肌梗塞等病史。過敏性疾病、哮喘及其他呼吸系統(tǒng)疾病者被排除。穩(wěn)定期COPD患者在最近8周之內無呼吸困難、喘息、痰量增加及膿痰出現(xiàn)等急性加重的癥狀。急性加重期COPD患者出現(xiàn)咳嗽、咳痰、氣短和（或）喘息加重，痰量增多，呈膿性或黏膿性，可伴發(fā)熱等炎性明顯加重的表現(xiàn)。

2 實驗流程和技術路線

分別測定健康對照組、COPD穩(wěn)定期組、COPD急性加重期組呼出氣NO水平，應用統(tǒng)計學方法比較有無差異性。測定COPD穩(wěn)定期組肺功能FEV1占預計值%，并將其與呼出氣NO水平進行相關性分析。測定COPD急性加重期組患者肺功能FEV1占預計值%，并將其與呼出氣NO水平進行相關性分析（見附圖1）。

3 實驗方法

3.1 呼出氣NO水平的測定 應用呼出氣一氧化氮測定系統(tǒng)測定健康對照者、穩(wěn)定期及急性加重期COPD患者呼出氣NO水平。美國胸科協(xié)會推薦了成人及兒童呼出氣NO水平測量技術的標準。采用標準化的測量儀器，受試者吸入無NO氣體至肺總容量，并以50mL/s 的恒定氣流呼氣（設定固定的流速是由于呼出氣NO水平有流速依賴性），使呼出氣到達一個穩(wěn)定的平臺期，得到測量結果，需要重復測量3次，3次的測量結果要達到基本一致。

3.2 肺功能的測定 用肺功能測定儀（Master Screen IOS）對健康對照者、COPD穩(wěn)定期及急性加重期患者行第一秒用力呼氣量占預計值百分比（FEV1%預計值）測定。最先正常呼吸，記錄3～5個潮氣呼吸后緩慢呼氣至功能殘氣位（function residual volume，F(xiàn)RV），接著緩慢吸氣至肺總量位（total lung capacity，TLC），之后盡最大力量快速呼氣至沒有氣體再呼出（呼氣時間至少持續(xù)6秒），再用力快速完全吸氣回到TLC。至少重復3次操作但通常不超過8次，得到3次可接受的流速—容量環(huán)，如果2個FVC或FEV1的最大變異值在0.150L之內可以接受。

操作參照美國胸科協(xié)會/歐洲呼吸病協(xié)會工作組系列報告：肺功能測試標準化（2005年）中制定的操作標準[11]。

4 統(tǒng)計學方法

采用SPSS11.0軟件進行數(shù)據分析，所有計量資料均進行正態(tài)性檢驗，凡符合正態(tài)性分布計量資料數(shù)據以均數(shù)±標準差（Mean±SD）表示。組間顯著性檢驗用方差分析，相關性檢驗采用直線相關分析，在所有的分析里，P＜0.05考慮有統(tǒng)計學差異。

5 結果

5.1 健康對照組、COPD穩(wěn)定期組及急性加重期組基本臨床資料 三組受試者的年齡沒有統(tǒng)計學差異（P＞0.05）；三組的FEV1%pre、FEV1/FVC%間有統(tǒng)計學差異（P＜0.05），COPD穩(wěn)定期組及急性加重期組均低于健康對照組（見附表1）。

附圖1 實驗流程

5.2 呼出氣NO水平 COPD穩(wěn)定期患者呼出氣NO水平（17.6±9.6ppb）明顯高于健康對照組（11.1±5.84ppb），有統(tǒng)計學差異（P＜0.05）。COPD急性加重期患者呼出氣NO水平（23.1±8.3ppb）明顯高于COPD穩(wěn)定期患者（17.6±9.6ppb）和健康對照組（11.1±5.84ppb），有統(tǒng)計學差異（P＜0.05，見附圖2和附表2）。

5.3 呼出氣NO水平與肺功能FEV1%預計值的相關性 COPD穩(wěn)定期患者呼出氣NO水平與FEV1%預計值存在著明顯的負相關性（P＜0.01，r=-0.656）。COPD急性加重期患者呼出氣NO水平與FEV1%預計值存在著明顯的負相關性（P＜0.01，r=-0.542）。

6 討論

本研究選擇COPD穩(wěn)定期和急性加重期患者為受試對象，進行呼出氣NO水平、肺功能的檢測，探討呼出氣NO水平和氣流受限程度的相關性。結果顯示，COPD急性加重期患者呼出氣NO水平明顯高于COPD穩(wěn)定期患者和健康對照組，COPD穩(wěn)定期患者呼出氣NO水平明顯高于健康對照組，COPD穩(wěn)定期患者呼出氣NO水平與FEV1%預計值存在著明顯的負相關性，COPD急性加重期患者呼出氣NO水平與肺功能FEV1%預計值存在著明顯的負相關性。

附圖2 健康對照組、COPD穩(wěn)定期組、COPD急性加重期組呼出氣NO水平的比較

6.1 健康對照人群與COPD患者呼出氣NO水平的比較 本試驗發(fā)現(xiàn)COPD穩(wěn)定期患者呼出氣NO水平明顯高于健康對照組，COPD急性加重期患者呼出氣NO水平高于COPD穩(wěn)定期患者和健康對照組，這與以前的研究者所作的有關呼出氣NO水平方面的研究結論相同[12][13]。穩(wěn)定期COPD患者呼出氣NO測定水平高于健康對照組的可能機制是：①COPD穩(wěn)定期患者存在氣道慢性炎癥，炎性細胞受細胞因子誘導催化L-精氨酸生成NO分子；②呼出氣NO是體內一種高度活躍的化學物質，可與肺毛細血管中的血紅蛋白快速結合而被清除，當COPD病人出現(xiàn)氣流受限及通氣血流障礙時，呼出氣NO清除減少導致呼出氣NO水平升高。現(xiàn)有大量研究表明，當痰中嗜酸性粒細胞增多時，哮喘患者呼氣中NO水平明顯增加，呼出氣NO水平與痰嗜酸性粒細胞水平呈正相關關系，其可能的機制是：氣道產生過敏性炎癥后，重要的轉錄因子NF-kappaB發(fā)生上調[14]，導致iNOS升高，使呼出氣NO增多，而此轉錄因子對表達嗜酸性粒細胞趨化因子也至關重要。因此轉錄因子上調后而使氣道嗜酸性粒細胞增多，故呼出氣NO水平與痰嗜酸性粒細胞水平呈正相關。COPD急性加重期呼出氣NO明顯升高，這可能與急性加重期感染加重，肺內巨噬細胞、中性粒細胞受細胞因子誘導催化L-精氨酸生成NO分子增多或氣道產生了嗜酸性粒細胞增多的炎癥有關。

6.2 呼出氣NO水平與肺功能FEV1%預計值的相關性比較 COPD是一種常見的慢性呼吸道疾病，其特征為不完全可逆的氣流受限，氣道阻塞和氣流受限是COPD最重要的病理生理改變。

肺功能檢查是判斷氣流受限的主要客觀指標，F(xiàn)EV1%預計值是中、重度氣流受限的良好指標，其減少能反映氣道阻塞的程度，監(jiān)測FEV1%預計值的變化可以了解患者的病情變化，而本研究發(fā)現(xiàn)呼出氣NO水平與FEV1%預計值存在負相關關系，這與之前的研究者Philip R[15]和Ansarin K[16]的研究結果一致，這種現(xiàn)象可能的原因是：COPD發(fā)病的關鍵機制是氣道、肺實質及肺血管的炎癥，中性粒細胞及巨噬細胞等多種炎性細胞通過釋放TNF-α、IL-1、IL-8、干擾素-γ等多種生物活性物質參與慢性炎癥的發(fā)生及發(fā)展，而氣道的慢性炎癥及反復修復可使管腔狹窄及破壞支氣管壁軟骨使支氣管失去正常的支架結構，且氣道慢性炎癥時細胞浸潤、黏膜充血水腫及分泌物增多等這些都可造成氣道阻塞，氣流受限，同時COPD的氣道慢性炎癥時，炎性細胞受細胞因子誘導可催化L-精氨酸生成NO分子導致呼出氣NO水平升高。這種研究結果表明，呼出氣NO水平能夠部分反映氣流受限的程度，呼出氣NO水平的測定可能提供了一個更簡單和無創(chuàng)的方法來監(jiān)測呼吸道疾病的活動性和氣道受限的程度。

附表1 COPD穩(wěn)定期組、急性加重期組與健康對照組的基本臨床資料

附表2 健康對照組、COPD穩(wěn)定期組及急性加重期組的數(shù)據資料

7 結論

胸部X線檢查也有助于確定肺過度充氣的程度及與其他肺部疾病鑒別[17]。COPD是一種可以預防和可以治療的常見疾病，其特征是持續(xù)存在的氣流受限。氣流受限呈進行性發(fā)展，伴有氣道和肺對有害顆?；驓怏w所致慢性炎癥反應的增加。急性加重和合并癥影響患者整體疾病的嚴重程度。但筆者通過對COPD患者呼出氣NO水平的測定及與肺功能FEV1%預計值相關性比較，發(fā)現(xiàn)在COPD中，呼出氣NO水平在一定程度上可以反映氣流受限程度，可作為無創(chuàng)性的監(jiān)測COPD病情嚴重程度的生物標志物之一。