Выдыхаемый оксид азота
Дыхательный тест на воспаление дыхательных путей
Химическая формула оксида азота (NO) вместе с размером его молекулы (115 мкм ).

В медицине выдыхаемый оксид азота (eNO - теперь широко известный как FeNO) может быть измерен в дыхательном тесте на астму и другие респираторные состояния, характеризующиеся воспалением дыхательных путей . Оксид азота (NO) - это газообразная молекула, вырабатываемая определенными типами клеток в воспалительной реакции. Фракция выдыхаемого NO (FE NO ) является перспективным биомаркером для диагностики, последующего наблюдения и в качестве руководства по терапии у взрослых и детей с астмой. Дыхательный тест недавно стал доступен во многих хорошо оборудованных больницах в развитых странах, хотя его точная роль остается неясной.

Биология

Трехмерная модель НО.

У людей оксид азота вырабатывается из L-аргинина тремя ферментами , называемыми синтазами оксида азота (NOS): индуцируемой (iNOS), эндотелиальной ( eNOS ) и нейрональной (nNOS). Последние два постоянно активны в эндотелиальных клетках и нейронах соответственно, тогда как действие iNOS может быть вызвано в таких состояниях, как воспаление (например, цитокинами ). При воспалении несколько клеток используют iNOS для выработки NO, включая эозинофилы . Таким образом, eNO (также известный как FeNO «фракционный выдыхаемый оксид азота») был назван инфламмометром . [ 1]

Хотя считается, что iNOS является основным фактором, способствующим выдыхаемому NO у астматиков, [2] [3] исследования на мышах также указывают на роль nNOS. [4] [5]

Первоначально считалось, что выдыхаемый NO в основном поступает из синусов, которые содержат высокие уровни NO. Впоследствии было показано, что нижние дыхательные пути обеспечивают большую часть выдыхаемого NO, и что загрязнение из синусов минимально. [ необходима цитата ]

Медицинское применение

Астма

У пациентов с астмой уровень eNO выше, чем у других людей. Его уровень также повышается вместе с другими клиническими и лабораторными параметрами астмы (например, количеством эозинофилов в мокроте ). При состояниях, вызывающих воспаление, таких как инфекции верхних дыхательных путей или вдыхание аллергенов или пликатиновой кислоты , уровень eNO повышается. [6] [7] Уровень eNO также имеет тенденцию меняться в зависимости от результатов теста функции легких, таких как степень бронхиальной гиперреактивности . Кроме того, препараты, используемые для лечения астмы (например, ингаляционные глюкокортикоиды или антагонисты лейкотриеновых рецепторов ), также снижают уровень eNO.

Клинические испытания изучали, является ли индивидуальная терапия астмы на основе значений eNO лучше, чем традиционное лечение, при котором 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 не может быть рекомендован повсеместно. [11] [12] Также было отмечено, что факторы, отличные от воспаления, могут повышать уровень eNO, например, кислотность дыхательных путей . [13] [14]

Было обнаружено, что фракция eNO является лучшим тестом для выявления астматиков, чем базовое тестирование функции легких (на предмет обструкции дыхательных путей). Его специфичность сопоставима с бронхиальным провокационным тестом , хотя и менее чувствительна . [15] [16] Это означает, что положительный тест eNO может быть полезен для подтверждения диагноза астмы; однако отрицательный тест может быть не столь полезен для ее исключения. [17]

Другие условия

Роль eNO при других заболеваниях изучена еще меньше, чем при астме.

Поскольку астма может быть причиной хронического кашля (она может быть даже единственным проявлением, например, при кашлевом варианте астмы ), исследования изучали, можно ли использовать eNO для диагностики хронического кашля. [18] [19] [20] [21]

Выдыхаемый NO минимально увеличивается при хронической обструктивной болезни легких, но его уровень может повышаться при внезапном ухудшении заболевания ( острые обострения ) или прогрессировании заболевания. Ранние результаты указывают на возможную роль eNO в прогнозировании реакции на ингаляционные глюкокортикоиды и степени обратимости обструкции дыхательных путей.

У детей с муковисцидозом были обнаружены низкие уровни eNO. У пациентов с бронхоэктазами (состояние локализованного, необратимого расширения части бронхиального дерева ), не вызванное муковисцидозом, были обнаружены высокие уровни. Саркоидоз также может характеризоваться повышенным уровнем eNO. Низкие уровни были обнаружены при первичной цилиарной дискинезии , бронхолегочной дисплазии и легочной артериальной гипертензии . В последнем состоянии вдыхаемый NO используется в качестве диагностического теста реакции легочных артерий на вазодилататоры (агенты, расслабляющие кровеносные сосуды).

eNO также ассоциируется с хрипами, ринитом и аллергическим насморком у детей младшего школьного возраста. [22]

Воздействие загрязнения воздуха связано с уменьшением [23] и увеличением уровня eNO. [24] [25] [26]

Методы измерения

Экспериментальная установка, используемая для измерения доли выдыхаемого оксида азота (FeNO) в образцах дыхания человека. Испытуемый дует в трубку (1) после того, как к ней присоединен мундштук (2). Провода сбоку являются частью системы, которая измеряет такие параметры, как скорость дыхания, в то время как выдыхаемый газ поступает в анализатор FeNO (3).

Наиболее широко используемый метод измерения eNO — это химическая реакция , которая производит свет ; это называется реакцией хемилюминесценции . NO в образце дыхания реагирует с озоном , образуя диоксид азота в возбужденном состоянии . Когда он возвращается в свое основное состояние, он испускает свет в количествах, пропорциональных количеству выдыхаемого NO.

Устройство для тестирования FeNO NIOX VERO®.
Устройство для тестирования FeNO NIOX VERO®.

Испытуемый может выдыхать непосредственно в измерительное устройство (метод «онлайн») или в резервуар, который впоследствии может быть подключен к анализатору (метод «офлайн»). [27] При использовании первого метода ранний и поздний NO в образце дыхания можно анализировать отдельно. Тест требует небольшой координации от испытуемого, и дети старше 4 лет могут быть успешно протестированы. [28] [29]

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

Диапазон значений

Верхний нормальный уровень eNO в разных исследованиях колеблется от 20 до 30 частей на миллиард . Однако на референтные значения влияют несколько основных характеристик. У мужчин значения eNO выше, чем у женщин. Курение, как известно, снижает значения eNO, и даже прежний статус курения может влиять на результаты. Уровни выше у людей с атопической конституцией (склонностью к аллергии ). [30] Фракция eNO также зависит от потока (выше при более низких скоростях потока 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 даже отдельные пороговые значения могут быть полезны. [17]

История

До 1980-х годов считалось, что оксид азота, продукт сгорания ископаемого топлива , играет роль только в пагубном воздействии загрязнения воздуха на дыхательные пути . [17] В 1987 году эксперименты с коронарными артериями показали, что оксид азота является долгожданным расслабляющим фактором, вырабатываемым эндотелием . После того, как ученые поняли, что NO играет биологическую роль, его роль как сигнальной молекулы и нейротрансмиттера стала ясна из многочисленных исследований. [31]

Впервые NO был обнаружен в образцах выдыхаемого воздуха в 1991 году. [32] В 1992 году NO был признан молекулой года научным журналом Science . [33] В 1993 году исследователи из Каролинского института в Швеции первыми сообщили о повышенном уровне eNO у астматиков. [34]

Первое коммерческое устройство для тестирования FeNO было разработано в 1998 году шведской компанией Aerocrine AB, которая сейчас входит в группу компаний NIOX . [35]

Сегодня NO используется не только в дыхательных тестах, но и в качестве терапевтического средства при таких состояниях, как легочная артериальная гипертензия и, возможно, при остром респираторном дистресс-синдроме .

Ссылки

  1. ^ Pijnenburg MW, De Jongste JC (февраль 2008 г.). «Выдыхаемый оксид азота при детской астме: обзор». Clinical and Experimental Allergy . 38 (2): 246–59 . doi :10.1111/j.1365-2222.2007.02897.x. PMID  18076708. S2CID  12409719.
  2. ^ 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». Thorax . 59 (9): 757– 60. doi :10.1136/thx.2003.014894. PMC 1747143 . PMID  15333851. 
  3. ^ Brindicci C, Ito K, Barnes PJ, Kharitonov SA (август 2007 г.). «Влияние ингибитора индуцируемой синтазы оксида азота на дифференциальный поток выдыхаемого оксида азота у пациентов с астмой и здоровых добровольцев». Chest . 132 (2): 581– 8. doi :10.1378/chest.06-3046. PMID  17550932. Архивировано из оригинала 2013-04-14.
  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 гиперреактивность и воспаление дыхательных путей на мышиной модели астмы». Журнал экспериментальной медицины . 189 (10): 1621–30 . doi :10.1084/jem.189.10.1621. ПМК 2193630 . ПМИД  10330441. 
  5. ^ De Sanctis GT, Mehta S, Kobzik L, Yandava C, Jiao A, Huang PL, Drazen JM (октябрь 1997 г.). "Вклад NOS типа I в выдыхаемый газ NO и бронхиальную реактивность у мышей". The American Journal of Physiology . 273 (4): L883-8. doi :10.1152/ajplung.1997.273.4.L883. PMID  9357865.
  6. ^ Vahlkvist S, Sinding M, Skamstrup K, Bisgaard H (июнь 2006 г.). «Ежедневные домашние измерения выдыхаемого оксида азота у детей-астматиков во время естественного воздействия пыльцы березы». Журнал аллергии и клинической иммунологии . 117 (6): 1272– 6. doi : 10.1016/j.jaci.2006.03.018 . PMID  16750986.
  7. ^ Obata H, Dittrick M, Chan H, Chan-Yeung M (март 1999). «Эозинофилы мокроты и выдыхаемый оксид азота во время поздней астматической реакции у пациентов с астмой красного кедра». Европейский респираторный журнал . 13 (3): 489–95 . doi : 10.1183/09031936.99.13348999 . PMID  10232414.
  8. ^ Смит AD, Коуэн JO, Брассетт KP, Хербисон GP, Тейлор DR (май 2005 г.). «Использование измерений выдыхаемого оксида азота для определения лечения хронической астмы». The New England Journal of Medicine . 352 (21): 2163–73 . doi : 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». American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine . 176 (3): 231– 7. doi :10.1164/rccm.200610-1427OC. PMID  17496226. S2CID  22186959.
  10. ^ Szefler SJ, Mitchell H, Sorkness CA, Gergen PJ, O'Connor GT, Morgan WJ и др. (сентябрь 2008 г.). «Лечение астмы на основе выдыхаемого оксида азота в дополнение к лечению на основе руководящих принципов для подростков и молодых взрослых из неблагополучных районов: рандомизированное контролируемое исследование». Lancet . 372 (9643): 1065–72 . doi :10.1016/S0140-6736(08)61448-8. PMC 2610850 . PMID  18805335. 
  11. ^ Petsky HL, Kew KM, Turner C, Chang AB (сентябрь 2016 г.). Cochrane Airways Group (ред.). «Уровни выдыхаемого оксида азота для руководства лечением взрослых с астмой». База данных систематических обзоров Cochrane . 2016 (9): CD011440. doi :10.1002/14651858.CD011440.pub2. PMC 6457753. PMID  27580628 . 
  12. ^ Petsky HL, Kew KM, Chang AB (ноябрь 2016 г.). Cochrane Airways Group (ред.). «Уровни выдыхаемого оксида азота для руководства лечением детей с астмой». База данных систематических обзоров Cochrane . 11 (5): CD011439. doi :10.1002/14651858.CD011439.pub2. PMC 6432844. PMID  27825189 . 
  13. ^ Hunt JF, Fang K, Malik R, Snyder A, Malhotra N, Platts-Mills TA, Gaston B (март 2000 г.). «Эндогенное закисление дыхательных путей. Последствия для патофизиологии астмы». American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine . 161 (3 Pt 1): 694– 9. doi :10.1164/ajrccm.161.3.9911005. PMID  10712309.
  14. ^ Shin HW, Shelley DA, Henderson EM, Fitzpatrick A, Gaston B, George SC (март 2007 г.). «Выделение оксида азота в дыхательных путях снижается после вдыхания PBS при астме». Журнал прикладной физиологии . 102 (3): 1028– 33. doi :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 дошкольников с вероятной астмой». Thorax . 58 (6): 494– 9. doi :10.1136/thorax.58.6.494. PMC 1746693 . PMID  12775859. 
  16. ^ Miedinger D, Chhajed PN, Tamm M, Stolz D, Surber C, Leuppi JD (июнь 2007 г.). «Диагностические тесты на астму у пожарных». Chest . 131 (6): 1760– 7. doi :10.1378/chest.06-2218. PMID  17400683. Архивировано из оригинала 2013-04-14.
  17. ^ abc Turner S (февраль 2008 г.). «Выдыхаемый оксид азота в диагностике и лечении астмы». Current Opinion in Allergy and Clinical Immunology . 8 (1): 70– 6. doi :10.1097/ACI.0b013e3282f3b4b0. PMID  18188021. S2CID  20449485.
  18. ^ Fujimura M, Ohkura N, Abo M, Furusho S, Waseda Y, Ichikawa Y, Hara J (май 2008 г.). «Уровни выдыхаемого оксида азота у пациентов с атопическим кашлем и кашлевым вариантом астмы». Респирология . 13 (3): 359–64 . doi :10.1111/j.1440-1843.2008.01273.x. hdl : 2297/9771 . PMID  18399857. S2CID  19895759.
  19. ^ Oh MJ, Lee JY, Lee BJ, Choi DC (ноябрь 2008 г.). «Измерение выдыхаемого оксида азота полезно для исключения неастматического эозинофильного бронхита у пациентов с хроническим кашлем». Chest . 134 (5): 990– 995. doi :10.1378/chest.07-2541. PMID  18583518. Архивировано из оригинала 2013-04-15.
  20. ^ Sato S, Saito J, Sato Y, Ishii T, Xintao W, Tanino Y и др. (октябрь 2008 г.). «Клиническая полезность фракционного выдыхаемого оксида азота для диагностики длительного кашля». Респираторная медицина . 102 (10): 1452– 9. doi : 10.1016/j.rmed.2008.04.018 . PMID  18614345.
  21. ^ Hahn PY, Morgenthaler TY, Lim KG (ноябрь 2007 г.). «Использование выдыхаемого оксида азота для прогнозирования ответа на ингаляционные кортикостероиды при хроническом кашле». Mayo Clinic Proceedings . 82 (11): 1350– 5. doi :10.4065/82.11.1350. PMID  17976354. Архивировано из оригинала 01.07.2007.
  22. ^ De Prins S, Marcucci F, Sensi L, Van de Mieroop E, Nelen V, Nawrot TS и др. (сентябрь 2014 г.). «Выдыхаемый оксид азота и назальная триптаза связаны с хрипами, ринитом и назальной аллергией у детей младшего школьного возраста». Биомаркеры . 19 (6): 481– 7. doi :10.3109/1354750x.2014.937362. PMID  25019424. S2CID  207522881.
  23. ^ Jacobs L, Nawrot TS, de Geus B, Meeusen R, Degraeuwe B, Bernard A и др. (октябрь 2010 г.). «Субклинические реакции у здоровых велосипедистов, кратковременно подвергавшихся загрязнению воздуха, связанному с транспортом: исследование вмешательства». Environmental Health . 9 (64): 64. Bibcode :2010EnvHe...9...64J. doi : 10.1186/1476-069X-9-64 . PMC 2984475 . PMID  20973949. 
  24. ^ 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 . doi : 10.1080/00039899909602496. ПМИД  10501149.
  25. ^ Adar SD, Adamkiewicz G, Gold DR, Schwartz J, Coull BA, Suh H (апрель 2007 г.). «Окружающие и микроэкологические частицы и выдыхаемый оксид азота до и после групповой автобусной поездки». Environmental Health Perspectives . 115 (4): 507– 12. doi :10.1289/ehp.9386. PMC 1852653. PMID  17450216 . 
  26. ^ Bos I, De Boever P, Vanparijs J, Pattyn N, Panis LI, Meeusen R (март 2013 г.). «Субклинические эффекты аэробных тренировок в городской среде». Медицина и наука в спорте и упражнениях . 45 (3): 439– 47. doi :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 в нижних дыхательных путях и назального оксида азота, 2005 г.». Американский журнал респираторной и интенсивной медицины . 171 (8): 912– 30. doi :10.1164/rccm.200406-710ST. PMID  15817806. S2CID  1883790.
  28. ^ ab 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 . doi :10.1016/j.jaci.2005.03.020. ПМИД  15940124.
  29. ^ Napier E, Turner SW (август 2005 г.). «Методологические вопросы, связанные с измерением выдыхаемого оксида азота у детей в возрасте от четырех до шести лет». Детская пульмонология . 40 (2): 97–104 . doi : 10.1002/ppul.20249 . PMID  15965893. S2CID  24859293.
  30. ^ Travers J, Marsh S, Aldington S, Williams M, Shirtcliffe P, Pritchard A и др. (август 2007 г.). «Референтные диапазоны для выдыхаемого оксида азота, полученные в результате случайного обследования взрослых». American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine . 176 (3): 238– 42. doi :10.1164/rccm.200609-1346OC. PMID  17478616. S2CID  23531755.
  31. ^ Тернер С. (май 2007 г.). «Роль выдыхаемого оксида азота в диагностике, ведении и лечении астмы». Мини-обзоры по медицинской химии . 7 (5): 539– 42. doi :10.2174/138955707780619635. PMID  17504190.
  32. ^ Gustafsson LE, Leone AM, Persson MG, Wiklund NP, Moncada S (декабрь 1991 г.). «Эндогенный оксид азота присутствует в выдыхаемом воздухе кроликов, морских свинок и людей». Biochemical and Biophysical Research Communications . 181 (2): 852– 7. doi :10.1016/0006-291X(91)91268-H. PMID  1721811.
  33. ^ Koshland DE (декабрь 1992). "Молекула года". Science . 258 (5090): 1861. Bibcode :1992Sci...258.1861K. doi : 10.1126/science.1470903 . PMID  1470903.
  34. ^ Alving K, Weitzberg E, Lundberg JM (октябрь 1993 г.). «Повышенное количество оксида азота в выдыхаемом воздухе у астматиков». The European Respiratory Journal . 6 (9): 1368–70 . doi : 10.1183/09031936.93.06091368 . PMID  7507065. S2CID  5947308.
  35. ^ NIOX.com. "NIOX VERO® Heritage - 26 лет инноваций". NIOX.com . Получено 2024-12-04 .

Дальнейшее чтение

  • Taylor DR, Pijnenburg MW, Smith AD, De Jongste JC (сентябрь 2006 г.). «Измерения выдыхаемого оксида азота: клиническое применение и интерпретация». Thorax . 61 (9): 817– 27. doi :10.1136/thx.2005.056093. PMC  2117092 . PMID  16936238.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Выдыхаемый_оксид_азота&oldid=1261462688"