Выдыхаемый оксид азота

В медицине характеризующиеся выдыхаемый оксид азота (eNO) можно измерить с помощью дыхательного теста на астму и другие респираторные заболевания, воспалением путей дыхательных . Оксид азота (NO) представляет собой газообразную молекулу, вырабатываемую определенными типами клеток в результате воспалительной реакции. Фракция выдыхаемого NO (FE NO ) является перспективным биомаркером для диагностики, наблюдения и терапии астмы у взрослых и детей. Дыхательный тест недавно стал доступен во многих хорошо оснащенных больницах в развитых странах, хотя его точная роль остается неясной.
Биология
[ редактировать ]
У людей оксид азота вырабатывается из L-аргинина тремя ферментами , называемыми синтазами оксида азота (NOS): индуцибельным (iNOS), эндотелиальным ( eNOS ) и нейрональным (nNOS). Последние два постоянно активны в эндотелиальных клетках и нейронах соответственно, тогда как действие iNOS может быть индуцировано в таких состояниях, как воспаление (например, цитокинами ). При воспалении некоторые клетки используют iNOS для производства NO, включая эозинофилы . Таким образом, eNO (также известный как FeNO «фракционный выдыхаемый оксид азота») получил название воспалительного измерителя . [ 1 ]
Хотя считается, что iNOS является основным источником выдыхаемого NO у астматиков, [ 2 ] [ 3 ] исследования на мышах также указывают на роль nNOS. [ 4 ] [ 5 ]
Первоначально считалось, что выдыхаемый NO поступает в основном из носовых пазух, которые содержат высокие уровни NO. Впоследствии было показано, что на нижние дыхательные пути приходится большая часть выдыхаемого NO, и что загрязнение носовых пазух минимально. [ нужна ссылка ]
Медицинское использование
[ редактировать ]Астма
[ редактировать ]У пациентов с астмой уровень eNO выше, чем у других людей. Их уровни также повышаются вместе с другими клиническими и лабораторными показателями астмы (например, количеством эозинофилов в мокроте ) . В условиях, которые вызывают воспаление, таких как инфекции верхних дыхательных путей или вдыхание аллергенов или поликатиновой кислоты , уровень eNO повышается. [ 6 ] [ 7 ] Уровни eNO также имеют тенденцию варьироваться в зависимости от результатов функциональных тестов легких, таких как степень гиперреактивности бронхов . Кроме того, препараты, используемые для лечения астмы (такие как ингаляционные глюкокортикоиды или антагонисты лейкотриеновых рецепторов ), также снижают уровень eNO.
Клинические испытания показали, лучше ли адаптация терапии астмы на основе значений eNO, чем традиционная помощь, при которой терапия оценивается по симптомам и результатам функциональных тестов легких. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] На сегодняшний день результаты как у взрослых, так и у детей были скромными, и этот метод нельзя рекомендовать повсеместно. [ 11 ] [ 12 ] Также было отмечено, что уровни eNO могут повышаться и другими факторами, помимо воспаления, например, кислотностью дыхательных путей . [ 13 ] [ 14 ]
Было обнаружено, что фракция eNO является лучшим тестом для выявления астматиков, чем базовое тестирование функции легких (на обструкцию дыхательных путей). Его специфичность сравнима с тестом на бронхиальную пробу , хотя и менее чувствительна . [ 15 ] [ 16 ] Это означает, что положительный результат теста на eNO может быть полезен для постановки диагноза астмы; однако отрицательный тест может быть не столь полезен, чтобы исключить это. [ 17 ]
Другие условия
[ редактировать ]Роль eNO при других заболеваниях еще менее изучена по сравнению с астмой.
Поскольку астма может быть причиной хронического кашля (она может даже быть единственным проявлением, например, при кашлевой астме ), исследования изучали, можно ли использовать eNO для диагностики хронического кашля. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
Уровень выдыхаемого NO минимально увеличивается при хронической обструктивной болезни легких, но уровни могут повышаться при внезапном ухудшении заболевания ( острые обострения ) или прогрессировании заболевания. Ранние результаты указывают на возможную роль eNO в прогнозировании ответа на ингаляционные глюкокортикоиды и степени обратимости обструкции дыхательных путей.
Было обнаружено, что у детей с муковисцидозом низкий уровень eNO. У пациентов с бронхоэктазами (состоянием локализованного необратимого расширения части бронхиального дерева ), не обусловленным муковисцидозом, были обнаружены высокие уровни. Саркоидоз также может проявляться повышенным уровнем eNO. Низкие уровни были обнаружены при первичной цилиарной дискинезии , бронхолегочной дисплазии и легочной артериальной гипертензии . В последнем случае ингаляционный NO используется в качестве диагностического теста реакции легочных артерий на вазодилататоры (агенты, расслабляющие кровеносные сосуды).
eNO также связан с свистящим дыханием, ринитом и назальной аллергией у детей младшего школьного возраста. [ 22 ]
Воздействие загрязнения воздуха было связано с уменьшением, [ 23 ] и повышенный уровень eNO. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]
Методы измерения
[ редактировать ]
Наиболее широко используемый метод измерения eNO — это химическая реакция , вызывающая свет ; это называется реакцией хемилюминесценции . NO в пробе дыхания реагирует с озоном с образованием диоксида азота в возбужденном состоянии . Когда он возвращается в свое основное состояние, он излучает свет в количествах, пропорциональных количеству выдыхаемого NO.

Субъект может выдохнуть непосредственно в измерительное устройство («онлайн-метод») или в резервуар, который впоследствии можно подключить к анализатору («оффлайн-метод»). [ 27 ] При использовании первого метода ранний и поздний NO в пробе дыхания можно анализировать отдельно. Тест не требует от испытуемого особой координации, и его можно успешно пройти детям старше 4 лет. [ 28 ] [ 29 ]
Национальный институт клинического совершенства (NICE) в Великобритании опубликовал руководство по доступным измерительным устройствам: https://www.nice.org.uk/guidance/dg12.
Референсный диапазон
[ редактировать ]Верхний нормальный уровень eNO в разных исследованиях колеблется от 20 до 30 частей на миллиард . Однако на эталонные значения влияют несколько основных особенностей. Мужчины имеют более высокие значения eNO, чем женщины. Курение, как известно, снижает значения eNO, и даже прежний статус курения может повлиять на результаты. Уровни выше у людей с атопической конституцией (склонностью к аллергии ). [ 30 ] Доля eNO также зависит от потока (выше при более низких скоростях потока и наоборот), поэтому измерения обычно проводятся при скорости 50 мл/с. Возраст или рост также могут существенно влиять на значения eNO у детей. [ 28 ] Величина этих эффектов составляет порядка 10%, поэтому даже отдельные пороговые значения могут оказаться полезными. [ 17 ]
История
[ редактировать ]оксид азота, продукт сгорания ископаемого топлива До 1980-х годов считалось, что , играет роль только в пагубном воздействии загрязнения воздуха на дыхательные пути . [ 17 ] В 1987 году эксперименты с коронарными артериями показали, что оксид азота является давно разыскиваемым расслабляющим фактором, происходящим из эндотелия . После того, как ученые поняли, что NO играет биологическую роль, его роль как клеточной сигнальной молекулы и нейромедиатора стала ясна в результате многочисленных исследований. [ 31 ]
NO был впервые обнаружен в образцах выдыхаемого воздуха в 1991 году. [ 32 ] признал NO молекулой года В 1992 году научный журнал Science . [ 33 ] В 1993 году исследователи из Каролинского института в Швеции первыми сообщили о повышении уровня eNO у астматиков. [ 34 ]
Сегодня NO используется не только в дыхательных тестах, но и в качестве терапевтического средства при таких состояниях, как легочная артериальная гипертензия и, возможно, острый респираторный дистресс-синдром .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пейненбург М.В., Де Йонгсте Х.К. (февраль 2008 г.). «Выдыхаемый оксид азота при астме у детей: обзор». Клиническая и экспериментальная аллергия . 38 (2): 246–59. дои : 10.1111/j.1365-2222.2007.02897.x . ПМИД 18076708 . S2CID 12409719 .
- ^ Лейн С., Найт Д., Берджесс С., Франклин П., Хорак Ф., Легг Дж. и др. (сентябрь 2004 г.). «Эпителиальная индуцируемая активность синтазы оксида азота является основным фактором, определяющим концентрацию оксида азота в выдыхаемом воздухе» . Торакс . 59 (9): 757–60. дои : 10.1136/thx.2003.014894 . ПМК 1747143 . ПМИД 15333851 .
- ^ Бриндиччи С., Ито К., Барнс П.Дж., Харитонов С.А. (август 2007 г.). «Влияние индуцибельного ингибитора синтазы оксида азота на дифференциальный поток выдыхаемого оксида азота у больных астмой и здоровых добровольцев» . Грудь . 132 (2): 581–8. дои : 10.1378/сундук.06-3046 . ПМИД 17550932 . Архивировано из оригинала 14 апреля 2013 г.
- ^ Де Санктис Г.Т., Маклин Дж.А., Хамада К., Мехта С., Скотт Дж.А., Цзяо А. и др. (май 1999 г.). «Вклад синтаз оксида азота 1, 2 и 3 в гиперреактивность и воспаление дыхательных путей на мышиной модели астмы» . Журнал экспериментальной медицины . 189 (10): 1621–30. дои : 10.1084/jem.189.10.1621 . ПМК 2193630 . ПМИД 10330441 .
- ^ Де Санктис Г.Т., Мехта С., Кобзик Л., Яндава С., Цзяо А., Хуан П.Л., Дразен Дж.М. (октябрь 1997 г.). «Вклад NOS I типа в NO в выдыхаемом газе и реактивность бронхов у мышей» . Американский журнал физиологии . 273 (4): Л883-8. дои : 10.1152/ajplung.1997.273.4.L883 . ПМИД 9357865 .
- ^ Валквист С., Синдинг М., Скамструп К., Бисгаард Х. (июнь 2006 г.). «Ежедневные домашние измерения выдыхаемого оксида азота у детей-астматиков при естественном воздействии пыльцы березы» . Журнал аллергии и клинической иммунологии . 117 (6): 1272–6. дои : 10.1016/j.jaci.2006.03.018 . ПМИД 16750986 .
- ^ Обата Х, Диттрик М, Чан Х, Чан-Юнг М (март 1999 г.). «Эозинофилы мокроты и выдыхаемый оксид азота при поздней астматической реакции у пациентов с астмой западного красного кедра» . Европейский респираторный журнал . 13 (3): 489–95. дои : 10.1183/09031936.99.13348999 . ПМИД 10232414 .
- ^ Смит А.Д., Коуэн Д.О., Брассетт К.П., Хербисон Г.П., Тейлор Д.Р. (май 2005 г.). «Использование измерений оксида азота в выдыхаемом воздухе для лечения хронической астмы» . Медицинский журнал Новой Англии . 352 (21): 2163–73. doi : 10.1056/NEJMoa043596 . ПМИД 15914548 . S2CID 42351261 .
- ^ Шоу Д.Е., Берри М.А., Томас М., Грин Р.Х., Брайтлинг С.Э., Уордлоу А.Дж., Паворд И.Д. (август 2007 г.). «Использование выдыхаемого оксида азота для лечения астмы: рандомизированное контролируемое исследование». Американский журнал респираторной медицины и интенсивной терапии . 176 (3): 231–7. дои : 10.1164/rccm.200610-1427OC . ПМИД 17496226 . S2CID 22186959 .
- ^ Сефлер С.Дж., Митчелл Х., Соркнесс К.А., Герген П.Дж., О'Коннор Г.Т., Морган У.Дж. и др. (сентябрь 2008 г.). «Лечение астмы на основе выдыхаемого оксида азота в дополнение к лечению, основанному на руководствах, у городских подростков и молодых людей: рандомизированное контролируемое исследование» . Ланцет . 372 (9643): 1065–72. дои : 10.1016/S0140-6736(08)61448-8 . ПМК 2610850 . ПМИД 18805335 .
- ^ Петски Х.Л., Кью К.М., Тернер С., Чанг А.Б. (сентябрь 2016 г.). Cochrane Airways Group (ред.). «Уровни оксида азота в выдыхаемом воздухе как рекомендации по лечению астмы у взрослых» . Кокрановская база данных систематических обзоров . 2016 (9): CD011440. дои : 10.1002/14651858.CD011440.pub2 . ПМК 6457753 . ПМИД 27580628 .
- ^ Петски Х.Л., Кью К.М., Чанг А.Б. (ноябрь 2016 г.). Cochrane Airways Group (ред.). «Уровни оксида азота в выдыхаемом воздухе как рекомендации по лечению детей, страдающих астмой» . Кокрановская база данных систематических обзоров . 11 (5): CD011439. дои : 10.1002/14651858.CD011439.pub2 . ПМК 6432844 . ПМИД 27825189 .
- ^ Хант Дж. Ф., Фанг К., Малик Р., Снайдер А., Малхотра Н., Платтс-Миллс Т. А., Гастон Б (март 2000 г.). «Эндогенное закисление дыхательных путей. Значение для патофизиологии астмы». Американский журнал респираторной медицины и интенсивной терапии . 161 (3, часть 1): 694–9. дои : 10.1164/ajrccm.161.3.9911005 . ПМИД 10712309 .
- ^ Шин Х.В., Шелли Д.А., Хендерсон Э.М., Фицпатрик А., Гастон Б., Джордж С.К. (март 2007 г.). «Высвобождение оксида азота в дыхательных путях снижается после вдыхания PBS при астме». Журнал прикладной физиологии . 102 (3): 1028–33. doi : 10.1152/japplphysicalol.01012.2006 . ПМИД 17110506 . S2CID 16813706 .
- ^ Мальмберг Л.П., Пелконен А.С., Хаахтела Т., Турпейнен М. (июнь 2003 г.). «Детей дошкольного возраста с вероятной астмой отличает выдыхаемый оксид азота, а не функция легких» . Торакс . 58 (6): 494–9. дои : 10.1136/торакс.58.6.494 . ПМЦ 1746693 . ПМИД 12775859 .
- ^ Мидингер Д., Чхаджед П.Н., Тамм М., Штольц Д., Сурбер С., Леуппи Дж.Д. (июнь 2007 г.). «Диагностические тесты астмы у пожарных» . Грудь . 131 (6): 1760–7. дои : 10.1378/сундук.06-2218 . ПМИД 17400683 . Архивировано из оригинала 14 апреля 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Тернер С. (февраль 2008 г.). «Выдыхаемый оксид азота в диагностике и лечении астмы». Современное мнение в области аллергии и клинической иммунологии . 8 (1): 70–6. дои : 10.1097/ACI.0b013e3282f3b4b0 . ПМИД 18188021 . S2CID 20449485 .
- ^ Фудзимура М., Окура Н., Або М., Фурушо С., Васэда Ю., Итикава Ю., Хара Дж. (май 2008 г.). «Уровень оксида азота в выдыхаемом воздухе у пациентов с атопическим кашлем и кашлевой астмой» . Респирология . 13 (3): 359–64. дои : 10.1111/j.1440-1843.2008.01273.x . hdl : 2297/9771 . ПМИД 18399857 . S2CID 19895759 .
- ^ О MJ, Ли JY, Ли Би Джей, Чой, округ Колумбия (ноябрь 2008 г.). «Измерение содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе полезно для исключения неастматического эозинофильного бронхита у пациентов с хроническим кашлем» . Грудь . 134 (5): 990–995. дои : 10.1378/chest.07-2541 . ПМИД 18583518 . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г.
- ^ Сато С., Сайто Дж., Сато Ю., Исии Т., Синтао В., Танино Ю. и др. (октябрь 2008 г.). «Клиническая полезность фракционного выдыхаемого оксида азота для диагностики длительного кашля» . Респираторная медицина . 102 (10): 1452–9. дои : 10.1016/j.rmed.2008.04.018 . ПМИД 18614345 .
- ^ Хан П.Ю., Моргенталер Т.Ю., Лим К.Г. (ноябрь 2007 г.). «Использование выдыхаемого оксида азота для прогнозирования реакции на ингаляционные кортикостероиды при хроническом кашле» . Труды клиники Мэйо . 82 (11): 1350–5. дои : 10.4065/82.11.1350 . ПМИД 17976354 . Архивировано из оригинала 1 июля 2007 г.
- ^ Де Принс С., Маркуччи Ф., Сенси Л., Ван де Миеруп Э., Нелен В., Наврот Т.С. и др. (сентябрь 2014 г.). «Выдыхаемый оксид азота и назальная триптаза связаны с хрипом, ринитом и назальной аллергией у детей младшего школьного возраста». Биомаркеры . 19 (6): 481–7. дои : 10.3109/1354750x.2014.937362 . ПМИД 25019424 . S2CID 207522881 .
- ^ Джейкобс Л., Наврот Т.С., де Геус Б., Меузен Р., Дегреуле Б., Бернар А. и др. (октябрь 2010 г.). «Субклинические реакции у здоровых велосипедистов, кратковременно подвергавшихся воздействию загрязнения воздуха, связанного с дорожным движением: интервенционное исследование» . Экологическое здоровье . 9 (64): 64. Бибкод : 2010EnvHe...9...64J . дои : 10.1186/1476-069X-9-64 . ПМЦ 2984475 . ПМИД 20973949 .
- ^ Ван Амстердам Дж.Г., Верлаан Б.П., Ван Ловерен Х., Эльзаккер Б.Г., Вос С.Г., Опперхейзен А., Стееренберг П.А. (1999). «Загрязнение воздуха связано с повышенным уровнем выдыхаемого оксида азота у некурящих здоровых людей». Архивы гигиены окружающей среды . 54 (5): 331–5. дои : 10.1080/00039899909602496 . ПМИД 10501149 .
- ^ Адар С.Д., Адамкевич Г., Голд Д.Р., Шварц Дж., Коулл Б.А., Су Х. (апрель 2007 г.). «Частицы окружающей среды и микросреды, а также выдыхаемый оксид азота до и после групповой автобусной поездки» . Перспективы гигиены окружающей среды . 115 (4): 507–12. дои : 10.1289/ehp.9386 . ПМК 1852653 . ПМИД 17450216 .
- ^ Бос И, Де Бовер П., Ванпарийс Дж., Паттин Н., Панис Л.И., Меусен Р. (март 2013 г.). «Субклинические эффекты аэробных тренировок в городских условиях». Медицина и наука в спорте и физических упражнениях . 45 (3): 439–47. дои : 10.1249/MSS.0b013e31827767fc . hdl : 1942/14628 . ПМИД 23073213 . S2CID 5067347 .
- ^ Американское торакальное общество, Европейское респираторное общество (апрель 2005 г.). «Рекомендации ATS/ERS по стандартизированным процедурам онлайн- и оффлайн-измерения оксида азота в выдыхаемом воздухе нижних дыхательных путей и оксида азота в носу, 2005 г.». Американский журнал респираторной медицины и интенсивной терапии . 171 (8): 912–30. doi : 10.1164/rccm.200406-710ST . ПМИД 15817806 . S2CID 1883790 .
- ^ Перейти обратно: а б Бухвальд Ф., Баральди Э., Карраро С., Гастон Б., Де Йонгсте Дж., Пейненбург М.В. и др. (июнь 2005 г.). «Измерение выдыхаемого оксида азота у здоровых людей в возрасте от 4 до 17 лет». Журнал аллергии и клинической иммунологии . 115 (6): 1130–6. дои : 10.1016/j.jaci.2005.03.020 . ПМИД 15940124 .
- ^ Нэпьер Э., Тернер С.В. (август 2005 г.). «Методические вопросы измерения выдыхаемого оксида азота у детей в возрасте четырех-шести лет» . Детская пульмонология . 40 (2): 97–104. дои : 10.1002/ppul.20249 . ПМИД 15965893 . S2CID 24859293 .
- ^ Трэверс Дж., Марш С., Олдингтон С., Уильямс М., Ширтклифф П., Притчард А. и др. (август 2007 г.). «Референтные диапазоны выдыхаемого оксида азота, полученные на основе случайного опроса взрослых». Американский журнал респираторной медицины и интенсивной терапии . 176 (3): 238–42. дои : 10.1164/rccm.200609-1346OC . ПМИД 17478616 . S2CID 23531755 .
- ^ Тернер С. (май 2007 г.). «Роль выдыхаемого оксида азота в диагностике, ведении и лечении астмы». Мини-обзоры по медицинской химии . 7 (5): 539–42. дои : 10.2174/138955707780619635 . ПМИД 17504190 .
- ^ Густавссон Л.Е., Леоне А.М., Перссон М.Г., Виклунд Н.П., Монкада С. (декабрь 1991 г.). «Эндогенный оксид азота присутствует в выдыхаемом воздухе кроликов, морских свинок и человека». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 181 (2): 852–7. дои : 10.1016/0006-291X(91)91268-H . ПМИД 1721811 .
- ^ Кошланд Д.Э. (декабрь 1992 г.). «Молекула года» . Наука . 258 (5090): 1861. Бибкод : 1992Sci...258.1861K . дои : 10.1126/science.1470903 . ПМИД 1470903 .
- ^ Алвинг К., Вайцберг Э., Лундберг Дж. М. (октябрь 1993 г.). «Повышенное количество оксида азота в выдыхаемом воздухе астматиков» . Европейский респираторный журнал . 6 (9): 1368–70. дои : 10.1183/09031936.93.06091368 . ПМИД 7507065 . S2CID 5947308 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Тейлор Д.Р., Пейненбург М.В., Смит А.Д., Де Йонгсте Дж.К. (сентябрь 2006 г.). «Измерения содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе: клиническое применение и интерпретация» . Торакс . 61 (9): 817–27. дои : 10.1136/thx.2005.056093 . ПМК 2117092 . ПМИД 16936238 .