Оксид азота в выдыхаемом воздухе - Exhaled nitric oxide

Химическая формула оксида азота (NO) вместе с его молекулярным размером (115 вечера ).

В лекарство, выдыхаемый оксид азота (eNO) можно измерить в дыхательный тест за астма или другие состояния, характеризующиеся дыхательные пути воспаление. Оксид азота (NO) газообразный молекула произведено некоторыми клетка типы воспалительной реакции. Доля выдыхаемого NO (FEНЕТ) является многообещающим биомаркером для диагностики, последующего наблюдения и в качестве руководства по терапии у взрослых и детей, страдающих астмой. Дыхательный тест недавно стал доступен во многих хорошо оборудованных больницах в развитых странах, хотя его точная роль остается неясной.

Биология

Основная статья: синтаза оксида азота
Трехмерная модель NO.

В организме человека оксид азота образуется из L-аргинин на три ферменты называется синтазы оксида азота (БДУ): индуцибельный (iNOS), эндотелиальный (eNOS ) и нейронные (nNOS). Последние два постоянно активны в эндотелиальные клетки и нейроны соответственно, тогда как действие iNOS может быть вызвано в состояниях, подобных воспалению (например, цитокины ). При воспалении несколько клеток используют iNOS для производства NO, в том числе эозинофилы. Таким образом, eNO (также известный как FeNO «фракционный оксид азота в выдыхаемом воздухе») был назван инфламмометр.[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 высокий уровень NO. Впоследствии было показано, что нижние дыхательные пути вносят большую часть выдыхаемого NO и что загрязнение носовых пазух минимально.[нужна цитата ]

Медицинское использование

Астма

Пациенты с астма имеют более высокий уровень eNO, чем другие люди. Их уровни также повышаются вместе с другими клиническими и лабораторными параметрами астмы (например, количество эозинофилы в их мокрота ). В условиях, вызывающих воспаление, например: инфекции верхних дыхательных путей или вдыхание аллергены или же платиновая кислота, уровни eNO повышаются.[6][7] Уровни eNO также имеют тенденцию меняться в зависимости от результатов тестов функции легких, таких как степень бронхиальная гиперреактивность. Кроме того, лекарства, используемые для лечения астмы (например, ингаляционные глюкокортикоиды или же антагонисты лейкотриеновых рецепторов ) также снижают уровни eNO.

Клинические испытания изучили, лучше ли адаптация терапии астмы на основе значений eNO, чем традиционная помощь, при которой терапия оценивается по симптомам и результатам тестов функции 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 факторы, помимо воспаления, могут увеличивать уровни eNO, например, дыхательные пути. кислотность.[13][14]

Было обнаружено, что фракция eNO является лучшим тестом для выявления астматиков, чем базовое функциональное тестирование легких (при обструкции дыхательных путей). Его специфичность сопоставимо с бронхиальный провокационный тест хотя меньше чувствительный.[15][16] Это означает, что положительный результат теста eNO может быть полезен для постановки диагноза астмы; однако отрицательный тест может оказаться не столь полезным, чтобы его исключить.[17]

Другие условия

Роль eNO в других условиях еще менее изучена по сравнению с астмой.

Поскольку астма может быть причиной хронический кашель (это может быть даже единственное проявление, например, в кашлевая астма ), в исследованиях изучалось, можно ли использовать eNO для диагностики хронического кашля.[18][19][20][21]

Выдыхаемый NO минимально увеличивается при хронической обструктивной болезни легких, но уровни могут повышаться при внезапном обострении болезни (острые обострения ) или прогрессирование болезни. 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. По предметам с бронхоэктазия (состояние локализованного необратимого расширения части бронхиальное дерево ) не из-за кистозного фиброза, высокие уровни были обнаружены. Саркоидоз также может иметь увеличенный eNO. Низкие уровни были обнаружены в первичная цилиарная дискинезия, бронхолегочная дисплазия, и легочная артериальная гипертензия. В последнем случае вдохнул NO используется в качестве диагностического теста реакции легочные артерии к вазодилататоры (агенты, расслабляющие кровеносные сосуды).

eNO также ассоциируется с хрипом, ринитом и аллергией на нос у детей младшего школьного возраста.[22]

Воздействие загрязнения воздуха было связано с уменьшением,[23] и повышенные уровни eNO.[24][25][26]

Методы измерения

Экспериментальная установка, используемая для измерения доли выдыхаемого оксида азота (FeNO) в образцах дыхания человека. Субъект дует в трубку (1) после подсоединения к ней мундштука (2). Провода сбоку являются частью системы, которая измеряет такие параметры, как скорость дыхания, а выдыхаемый газ направляется в анализатор FeNO (3).

Наиболее широко используемый метод измерения eNO - это химическая реакция что производит свет; это называется хемилюминесценция реакция. NO в образце выдыхаемого воздуха реагирует с озон формировать диоксид азота в возбужденное состояние. Когда он возвращается в свое основное состояние, он излучает свет в количествах, которые пропорциональный к количеству выдыхаемого NO.

NIOX VERO Медицинский прибор для измерения оксида азота в выдыхаемом воздухе

Субъект может выдохнуть непосредственно в измерительное устройство (метод «онлайн») или в резервуар, который впоследствии может быть подключен к анализатору (метод «офлайн»).[27] С помощью первого метода можно отдельно анализировать ранний и более поздний NO в пробе выдыхаемого воздуха. Тест не требует от испытуемого небольшой координации, и дети старше 4 лет могут пройти успешно.[28][29]

Национальный институт клинического совершенства (NICE) в Великобритании опубликовал руководство по доступным измерительным устройствам: https://www.nice.org.uk/guidance/dg12

Контрольный диапазон

Верхний нормальный уровень eNO в разных исследованиях колеблется от 20 до 30 частей на миллиард. Однако на эталонные значения влияют несколько основных характеристик. У мужчин значения eNO выше, чем у женщин. Общеизвестно, что курение снижает значения eNO, и даже прежний статус курения может повлиять на результаты. Уровни выше у людей с атопический конституция (склонность к аллергия ).[30] Доля eNO также зависит от расхода (больше при более низких расходах и наоборот), поэтому измерения обычно проводятся при 50 мл / с. Возраст или рост также могут значительно искажать значения eNO у детей.[28] Величина этих эффектов составляет порядка 10%, поэтому могут быть полезны даже единичные пороговые значения.[17]

История

До 1980-х годов оксид азота, продукт ископаемое топливо горение, считалось, что играет роль только вредное воздействие загрязнение воздуха на дыхательные пути.[17] В 1987 году эксперименты с коронарные артерии показал, что оксид азота был долгожданным релаксирующий фактор эндотелия. После того как ученые поняли, что NO играет биологическую роль, его роль в качестве клеточная сигнализация молекула и нейротрансмиттер стало ясно из обширных исследований.[31]

NO был впервые обнаружен в образцах выдыхаемого воздуха в 1991 году.[32] В 1992 г. научный журнал признал NO молекулой года. Наука.[33] В 1993 г. исследователи из Каролинский институт в Швеции первыми сообщили о повышении eNO у астматиков.[34]

Сегодня NO используется не только в тестах на дыхание, но и в качестве терапевтического средства при таких состояниях, как легочная артериальная гипертензия и, возможно, для острый респираторный дистресс-синдром.

Сноски

  1. ^ Pijnenburg MW, De Jongste JC (февраль 2008 г.). «Выдыхаемый оксид азота при детской астме: обзор». Клиническая и экспериментальная аллергия. 38 (2): 246–59. Дои:10.1111 / j.1365-2222.2007.02897.x. PMID  18076708.
  2. ^ Лейн C, Найт D, Берджесс С., Франклин П., Хорак Ф., Легг Дж и другие. (Сентябрь 2004 г.). «Эпителиально индуцируемая активность синтазы оксида азота является основным фактором, определяющим концентрацию оксида азота в выдыхаемом воздухе». Грудная клетка. 59 (9): 757–60. Дои:10.1136 / thx.2003.014894. ЧВК  1747143. PMID  15333851.
  3. ^ Бриндиччи К., Ито К., Барнс П.Дж., Харитонов С.А. (август 2007 г.). «Влияние индуцибельного ингибитора синтазы оксида азота на дифференцированный поток оксида азота в выдыхаемом воздухе у пациентов с астмой и здоровых добровольцев». Грудь. 132 (2): 581–8. Дои:10.1378 / сундук.06-3046. PMID  17550932. Архивировано из оригинал 14 апреля 2013 г.
  4. ^ 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 гиперчувствительность дыхательных путей и воспаление на мышиной модели астмы». Журнал экспериментальной медицины. 189 (10): 1621–30. Дои:10.1084 / jem.189.10.1621. ЧВК  2193630. PMID  10330441.
  5. ^ De Sanctis GT, Mehta S, Kobzik L, Yandava C, Jiao A, Huang PL, Drazen JM (октябрь 1997 г.). «Вклад БДУ типа I в газ NO в выдыхаемом воздухе и реактивность бронхов у мышей». Американский журнал физиологии. 273 (4): L883-8. Дои:10.1152 / ajplung.1997.273.4.L883. PMID  9357865.
  6. ^ Валквист С., Синдинг М., Скамструп К., Бисгаард Н. (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. PMID  16750986.
  7. ^ Обата Х, Диттрик М., Чан Х, Чан-Юнг М. (март 1999 г.). «Эозинофилы мокроты и выдыхаемый оксид азота во время поздней астматической реакции у пациентов с астмой западного красного кедра». Европейский респираторный журнал. 13 (3): 489–95. Дои:10.1183/09031936.99.13348999. PMID  10232414.
  8. ^ 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 руководства лечением хронической астмы». Медицинский журнал Новой Англии. 352 (21): 2163–73. Дои:10.1056 / NEJMoa043596. PMID  15914548. S2CID  42351261.
  9. ^ Shaw DE, Berry MA, Thomas M, Green RH, Brightling CE, Wardlaw AJ, Pavord ID (август 2007 г.). «Использование выдыхаемого оксида азота для управления астмой: рандомизированное контролируемое исследование». Американский журнал респираторной медицины и реанимации. 176 (3): 231–7. Дои:10.1164 / rccm.200610-1427OC. PMID  17496226. S2CID  22186959.
  10. ^ Szefler SJ, Mitchell H, Sorkness CA, Gergen PJ, O'Connor GT, Morgan WJ, et al. (Сентябрь 2008 г.). «Лечение астмы на основе выдыхаемого оксида азота в дополнение к лечению на основе рекомендаций для подростков и молодых людей из городских районов: рандомизированное контролируемое исследование». Ланцет. 372 (9643): 1065–72. Дои:10.1016 / S0140-6736 (08) 61448-8. ЧВК  2610850. PMID  18805335.
  11. ^ Петски Х.Л., Кью К.М., Тернер С., Чанг А.Б. (сентябрь 2016 г.). Cochrane Airways Group (ред.). «Уровни оксида азота в выдыхаемом воздухе для лечения астмы у взрослых». Кокрановская база данных систематических обзоров. 9: CD011440. Дои:10.1002 / 14651858.CD011440.pub2. ЧВК  6457753. PMID  27580628.
  12. ^ Petsky HL, Kew KM, Chang AB (ноябрь 2016 г.). Cochrane Airways Group (ред.). «Уровни оксида азота в выдыхаемом воздухе для лечения детей с астмой». Кокрановская база данных систематических обзоров. 11: CD011439. Дои:10.1002 / 14651858.CD011439.pub2. ЧВК  6432844. PMID  27825189.
  13. ^ 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 реанимации. 161 (3, п. 1): 694–9. Дои:10.1164 / ajrccm.161.3.9911005. PMID  10712309.
  14. ^ Шин Х.В., Шелли Д.А., Хендерсон Е.М., Фицпатрик А., Гастон Б., Джордж СК (март 2007 г.). «Высвобождение оксида азота в дыхательных путях снижается после ингаляции PBS при астме». Журнал прикладной физиологии. 102 (3): 1028–33. Дои:10.1152 / japplphysiol.01012.2006. PMID  17110506. S2CID  16813706.
  15. ^ Malmberg LP, Pelkonen AS, Haahtela T, Turpeinen M (июнь 2003 г.). «Выдыхаемый оксид азота, а не функция легких отличает детей дошкольного возраста с вероятной астмой». Грудная клетка. 58 (6): 494–9. Дои:10.1136 / торакс.58.6.494. ЧВК  1746693. PMID  12775859.
  16. ^ Мидингер Д., Чхаджед П.Н., Тамм М., Штольц Д., Сурбер К., Леуппи Д.Д. (июнь 2007 г.). «Диагностические тесты на астму у пожарных». Грудь. 131 (6): 1760–7. Дои:10.1378 / сундук.06-2218. PMID  17400683. Архивировано из оригинал 14 апреля 2013 г.
  17. ^ а б c Тернер С (февраль 2008 г.). «Оксид азота в выдыхаемом воздухе в диагностике и лечении астмы». Текущее мнение в области аллергии и клинической иммунологии. 8 (1): 70–6. Дои:10.1097 / ACI.0b013e3282f3b4b0. PMID  18188021.
  18. ^ Fujimura M, Ohkura N, Abo M, Furusho S, Waseda Y, Ichikawa Y, Hara J (май 2008 г.). «Уровни 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. PMID  18399857.
  19. ^ О, MJ, Lee JY, Lee BJ, Choi DC (ноябрь 2008 г.). «Измерение оксида азота в выдыхаемом воздухе полезно для исключения неастматического эозинофильного бронхита у пациентов с хроническим кашлем». Грудь. 134 (5): 990–995. Дои:10.1378 / сундук.07-2541. PMID  18583518. Архивировано из оригинал на 2013-04-15.
  20. ^ Сато С., Сайто Дж., Сато И., Исии Т., Синтао В., Танино Ю. и др. (Октябрь 2008 г.). «Клиническая польза фракционного оксида азота в выдыхаемом воздухе для диагностики длительного кашля». Респираторная медицина. 102 (10): 1452–9. Дои:10.1016 / j.rmed.2008.04.018. PMID  18614345.
  21. ^ Хан П.Й., Моргенталер Т.Ю., Лим К.Г. (ноябрь 2007 г.). «Использование выдыхаемого оксида азота для прогнозирования ответа на ингаляционные кортикостероиды при хроническом кашле». Труды клиники Мэйо. 82 (11): 1350–5. Дои:10.4065/82.11.1350. PMID  17976354. Архивировано из оригинал на 2007-07-01.
  22. ^ Де Принс С., Маркучи Ф., Сенси Л., Ван де Миеруп Э., Нелен В., Наврот Т.С. и др. (Сентябрь 2014 г.). «Выдыхаемый оксид азота и носовая триптаза связаны с хрипом, ринитом и аллергией на нос у детей младшего школьного возраста». Биомаркеры. 19 (6): 481–7. Дои:10.3109 / 1354750x.2014.937362. PMID  25019424.
  23. ^ Якобс Л., Наврот Т.С., де Геус Б., Мееузен Р., Дегреув Б., Бернар А. и др. (Октябрь 2010 г.). «Субклинические реакции у здоровых велосипедистов, кратковременно подвергшихся воздействию загрязнения воздуха, связанного с дорожным движением: исследование вмешательства». Состояние окружающей среды. 9 (64): 64. Дои:10.1186 / 1476-069X-9-64. ЧВК  2984475. PMID  20973949.
  24. ^ Ван Амстердам Дж. Г., Верлан Б. П., Ван Ловерен Х., Эльзаккер Б. Г., Вос С. Г., Опперхуизен А., Стиренберг 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. PMID  10501149.
  25. ^ Адар С.Д., Адамкевич Г., Голд Д.Р., Шварц Дж., Коул Б.А., Сух H (апрель 2007 г.). «Окружающие частицы и частицы микросреды, а также оксид азота в выдыхаемом воздухе до и после групповой поездки на автобусе». Перспективы гигиены окружающей среды. 115 (4): 507–12. Дои:10.1289 / ehp.9386. ЧВК  1852653. PMID  17450216.
  26. ^ Бос И., Де Боевер П., Ванпарийс Дж., Паттин Н., Панис Л. И., Мееузен 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. PMID  23073213. S2CID  5067347.
  27. ^ Американское торакальное общество; Европейское респираторное общество (апрель 2005 г.). «Рекомендации ATS / ERS по стандартизированным процедурам для онлайн- и офлайн-измерения выдыхаемого оксида азота нижних дыхательных путей и оксида азота в носу, 2005». Американский журнал респираторной медицины и реанимации. 171 (8): 912–30. Дои:10.1164 / rccm.200406-710ST. PMID  15817806. S2CID  1883790.
  28. ^ а б Бухвальд Ф., Баральди Э., Карраро С., Гастон Б., Де Йонгсте Дж., Пейненбург М. В. и др. (Июнь 2005 г.). «Измерения 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. PMID  15940124.
  29. ^ Напье Э., Тернер С.В. (август 2005 г.). «Методические вопросы, связанные с измерением оксида азота в выдыхаемом воздухе у детей в возрасте от четырех до шести лет». Детская пульмонология. 40 (2): 97–104. Дои:10.1002 / ppul.20249. PMID  15965893.
  30. ^ Трэверс Дж., Марш С., Алдингтон С., Уильямс М., Шертклифф П., Притчард А. и др. (Август 2007 г.). «Референсные диапазоны для оксида азота в выдыхаемом воздухе получены на основе случайного опроса взрослых в сообществе». Американский журнал респираторной медицины и реанимации. 176 (3): 238–42. Дои:10.1164 / rccm.200609-1346OC. PMID  17478616. S2CID  23531755.
  31. ^ Тернер С. (май 2007 г.). «Роль выдыхаемого оксида азота в диагностике, лечении и лечении астмы». Мини-обзоры по медицинской химии. 7 (5): 539–42. Дои:10.2174/138955707780619635. PMID  17504190.
  32. ^ Густафссон Л. Е., Леоне А. М., Перссон М. Г., Виклунд Н. П., Moncada S (декабрь 1991 г.). «Эндогенный оксид азота присутствует в выдыхаемом воздухе кроликов, морских свинок и людей». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 181 (2): 852–7. Дои:10.1016 / 0006-291X (91) 91268-H. PMID  1721811.
  33. ^ Кошланд Д.Е. (декабрь 1992 г.). «Молекула года». Наука. 258 (5090): 1861. Дои:10.1126 / science.1470903. PMID  1470903.
  34. ^ Алвинг К., Вайцберг Э., Лундберг Дж. М. (октябрь 1993 г.). «Повышенное количество оксида азота в выдыхаемом воздухе у астматиков». Европейский респираторный журнал. 6 (9): 1368–70. PMID  7507065.

дальнейшее чтение