摘要
呼气凝结物pH值和铵值反映成人哮喘状态和急性加重。这项研究的目的是评估pH值和铵是否能反映儿童哮喘及其严重程度。
目前的研究包括两部分:1)74名哮喘儿童(中位年龄10.5岁)与47名健康对照组(中位年龄10岁)的横截面研究;2)对8例哮喘加重患儿(平均年龄8.5岁)进行纵向评估。冷凝水pH值、铵态氮与临床观察相比较。
在该研究的横断面部分,一秒钟内用力呼气量百分比较低与更多症状和治疗相关。稳定期哮喘患儿的中位pH值(6.05)与对照组(5.90)无显著差异。与对照组(中位数428 μ M)相比,哮喘儿童的铵含量显著降低(中位数258 μ M)。铵或pH值与肺功能或无症状天数之间未发现相关性。在纵向研究中,急性加重治疗对氧饱和度和呼吸频率的显著改善没有反映在pH值或铵的变化上。
总之,pH值似乎不能反映哮喘儿童的疾病或严重程度。与对照组相比,哮喘儿童的铵含量显著降低。
儿童期哮喘很常见,发病率很高,并有潜在的气道炎症1- - - - - -3.。抑制炎症被认为是控制症状和减弱气道重塑的重要方法。然而,在儿童中,测量气道炎症和证明抗炎药物改变的能力是极其有限的。肺功能不能很好地反映儿童气道炎症4虽然支气管肺泡灌洗和诱导痰已被用于评估儿童气道炎症,但它们是不可接受的重复措施。呼出一氧化氮(NO)是一个有用的辅助气道炎症的临床评估。然而,它的局限性是有据可据的,NO本身并不能代表儿童气道炎症的足够强大的标记物5。
呼气冷凝物(EBC)评估呼出空气中低分子量溶质的炎症特征。它的收集是幼儿可以接受的,并可以在他们愿意合作的情况下定期重复6。因此,儿童EBC可能是一种有价值的测量气道炎症的工具。在患有哮喘的儿童中,与对照组相比,该技术已证明白三烯、白介素- 4,8 -异前列腺素、醛和谷胱甘肽增加7- - - - - -10。治疗对哮喘EBC的影响包括亚硝酸盐在瑞士阿尔卑斯山的海拔降低11,以及在急性加重期全身皮质类固醇治疗期间半胱氨酸白三烯、8-异前列腺素、醛和谷胱甘肽的减少10,12。然而,病例和对照组之间通常有显著的重叠,到目前为止,没有任何标记物显示出足够的独立性来协助儿童的诊断或治疗。
气道表面衬液(ASL)酸化引起平滑肌收缩,从而增加肺阻力13,增加粘液粘度14睫状体搏动频率降低15,以及直接导致支气管收缩16改变上皮细胞的完整性17。ASL的酸碱平衡只是部分了解,这与EBC的pH值之间的关系尚未建立。
酸化可以通过增加自由质子或降低碱性缓冲能力来发生。自由质子增加的原因还没有被确定在活的有机体内但也提出了各种途径,如H+腺苷三磷酸酶18过氧化氢和氯化物反应生成次氯酸19。可能的ASL缓冲液包括碳酸氢盐、蛋白质和铵。因此,谷氨酰胺酶产生的铵可能是确定ASL pH的重要缓冲源。低pH值会增加谷氨酰胺酶的表达和活性20.并被促炎细胞因子减少,包括肿瘤坏死因子-α和干扰素-γ21。地塞米松可增加肺产生的铵在体外22和在活的有机体内21,大概通过抑制促炎细胞因子。
已在炎症性气道疾病中评估了呼吸凝结物的酸化19,23。在成人哮喘患者中,pH值和铵已被证明在急性发作期间降低21,24。此外,与steroid-naïve患者相比,持续吸入性皮质类固醇(ICS)的慢性哮喘成年人冷凝水pH值更高19。稳定型哮喘患儿的EBC pH值已被证实低于对照组25,26;然而,这些研究中的少量儿童限制了对儿童哮喘常见疾病的可能谱系的评估。因此,当前研究的目的是评估更多的儿童哮喘谱系,以阐明pH值和铵是否可以作为疾病严重程度的有用标记。
此外,最近的一项研究表明,在儿童急性发作的全身性皮质类固醇后,半胱氨酸白三烯和8-异前列腺素减少12;然而,尚未对儿童急性哮喘加重进行其他EBC评估。因此,目前的作者还旨在评估儿童在急性加重治疗期间是否会表现出与成人相似的EBC pH值变化24。
方法
该研究在一所大学儿科教学医院(英国爱丁堡皇家儿童医院)进行,分为两部分:1)对在医院哮喘门诊接受常规复查的慢性哮喘儿童进行横断面观察研究;2)对哮喘急性加重住院儿童的纵向研究。
横断面研究
在横断面研究中,被医生诊断为哮喘的儿童除了接受其他哮喘药物治疗外,还参加了哮喘诊所的常规ICS治疗。儿童被要求提供他们目前的药物和在过去7天内无症状的天数(咳嗽、喘息或呼吸困难)的详细信息。如果他们在该次访问期间在过去7天内有过病毒性呼吸道感染,则被排除在外。儿童根据他们目前的哮喘治疗被细分为五个治疗步骤之一(表1)⇓),根据英国胸科学会(BTS)的指南27,反映了他们的疾病严重程度。白三烯拮抗剂,1995年指南之后发布27,作为沙美特罗的替代品。
纵向
在病情稳定后,对入院的哮喘急性发作儿童进行评估。有哮喘病史的患儿出现喘息、呼吸功增加、伴有/不伴有低饱和度的呼吸过速,且无下呼吸道感染的临床证据(发热>38.4°C、局灶性咯颤、胸膜炎痛),判定为急性加重。所有患儿均需口服强的松龙(2 mg·kg)−1,最多40毫克)和定期吸入支气管扩张剂。在到达事故和急救单位时记录了氧饱和度、心率和呼吸率。然后,只要孩子们感到舒服,就要求他们参与,提供EBC样本进行pH值和铵的测量。记录每次测量时所需的临床观察和治疗。
控制
对照组的儿童接受骨科骨折门诊(英国爱丁堡皇家儿童医院)治疗,受伤稳定≥7天。这些儿童在过去7天内无呼吸道疾病史,既往无哮喘诊断或哮喘史。参加骨折门诊的5名儿童有轻度哮喘病史,需要间歇性使用吸入β2这些患者被纳入BTS步骤1下的哮喘组(这类患者通常不出现在医院哮喘诊所)。
EBC采集与分析
使用商业上可用的冷凝机(Ecoscreen;Jaeger Viasys, Hoechberg,德国)。在该系统中,呼出的空气通过片层冷凝器输送到位于冷却袖口内的集气管(冷却至-10°C)。收集的样品冷却但不冻结。使用潮汐呼吸和鼻夹在5分钟内提供儿童EBC样本,直到获得约500 μL。pH值使用手持式pH计(phBoy;Camlab, Cambridge, UK),并在每节课开始时进行两点校准;样品在凝析液收集后立即进行评估。使用固态离子选择电极和3345离子计(Jenway, Dunmow, UK)测量铵。将离子探针倒置,将130 μL的样品施加于该表面。 A five-point standard curve of ammonium chloride solution (1,000 parts per million (ppm), 100 ppm, 10 ppm, 1 ppm and 0.1 ppm; Sigma, UK) was generated and had a lower limit of detection at 5.5 μM (0.1 ppm); exponential extrapolation of data from the voltage recording was then performed. To calculate the coefficient of variation of the ammonium assay, 100 standards were assayed at 10 (550 μM) and 100 ppm (5,500 μM). The coefficients of variation for this analysis technique were 0.7% and 1.3%, respectively.
肺功能
收集冷凝液后,儿童进行肺活量测定(Vitalograph, Buckingham, UK)和峰值流量测量(Wright峰值流量计;Airmed Ltd, Harlow, UK),不包括控制组和BTS step 1组的儿童。三个表现中最好的被接受,并表示为百分之预测值28。在任意β后≥4 h取样2受体激动剂。
统计数据
采用Spearman秩相关、Mann-Whitney u检验和Kruskall Wallis检验。除非另有说明,数据以中值(范围)表示。
道德
洛锡安卫生研究伦理委员会(爱丁堡,英国)批准了伦理批准。研究人员向家长提供了一份信息传单,并要求他们提供书面同意。孩子们被问及是否愿意参加。
结果
横断面研究
共评估了74名哮喘儿童(中位(范围)年龄10.5岁(5-16岁);54岁的男性;20雌性)。一秒中位用力呼气量(FEV)1;凝析油收集时的预测值为89%(范围41-134%),FEV显著降低1(p = 0.006)。这些儿童有不同的疾病严重程度和BTS治疗步骤,如下:1)n = 5 (7%);2) n = 18 (24%);3) n = 28 (38%) 4) n = 16 (22%);5) n = 7(9%)。采集到的EBC液中位数(四分位范围)为475 μL(300-550)。
过去7天无症状天数与两种FEV之间存在显著相关性1% pred (r = 0.335;p<0.005)和BTS治疗步长(r = -0.367;P <0.001),证实肺功能较差和治疗水平较高的儿童有更规律的症状。
47名无哮喘儿童提供对照样本(中位(范围)年龄10岁(6-14岁);33岁男性;14雌性)。
稳定型哮喘患儿EBC的pH值(pH中值(范围)为6.05(4.70-7.60))与对照组(pH中值(范围)5.90(5.00-7.30)之间无显著差异;p = 0.139;图1⇓).pH值与儿童年龄、身高、FEV无相关性1,用力呼气流量为用力肺活量(FEF)的50%50)或峰值呼气流量率(PEFR),或与无症状天数相关。患有稳定哮喘的儿童使用中位数(四分位数范围)1000 μg (500 - 2000) ICS(相当于倍氯米松)。ICS剂量与EBC pH无显著相关性(r = 0.118;p = 0.11)。
![图1 -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/26/2/271/F1.medium.gif)
a)哮喘儿童的pH值(n = 74)与对照组(n = 47;p = 0.139);b)与对照组相比,哮喘儿童的铵含量(p<0.001)。水平柱表示中位数。
与对照组(428 μM(112 - 1300))相比,哮喘患儿EBC中位数(范围)为258 μM (61-721);p < 0.001)。铵与儿童年龄、身高、FEV无相关性1, FEF50或PEFR,或与无症状天数有关。铵态氮与pH无显著相关性(r = -0.253;p = 0.052)。
纵向研究
8名儿童(5名男性)在入院期间评估急性哮喘(平均年龄8.5岁)。三名儿童在高度依赖区接受照顾,五名儿童在病房区接受照顾。儿童在逗留期间提供了平均三个样本,间隔约24小时。
随着住院时间的增加,空气氧饱和度明显改善(r = 0.578;P = 0.005)和呼吸频率(r =−0.574;p = 0.005)。这种临床改善没有反映在pH值方面(r =−0.026;P = 0.908)或铵(r =−0.221;p = 0.363)。入院后平均22小时(口服强的松龙后25小时)采集的初始EBC样本中位pH值为6.3(5.8-6.7),铵含量为556 μM(245 - 1153)。这个初始pH值与当前稳定组的中值相似。在成人中,全身性皮质类固醇后48小时EBC pH值也接近稳定患者24。然而,第一铵的中位数水平高于研究的稳定哮喘人群,远高于成人急性加重研究21。所有铵分析同时进行。氨对EBC的口服污染已被报道为不显著29;然而,这项研究是在没有呼吸道疾病的健康受试者中进行的,可能在病情加重期间呼吸急促的儿童更容易受到污染;因此,这需要进一步考虑。3名儿童在病情加重期间铵离子浓度特别高(> 1000 μM),其他5名病情加重儿童的铵离子浓度在稳定的哮喘儿童中可见,这可能代表污染或成人中未见的加重缓冲能力的增加。目前作者的急性加重结果表明,要么急性哮喘儿童从加重中恢复更快,要么他们不会经历与成人哮喘患者相同的气道酸化。
讨论
目前的研究表明,与对照组相比,稳定期哮喘儿童EBC中的铵含量较低。然而,pH值在对照组和稳定期哮喘儿童之间没有显著差异,也不能反映该组哮喘的严重程度。与成人的研究相反,儿童急性哮喘发作的pH值和铵离子均未降低,在治疗过程中也未表现出一致的变化。
气道酸化有重要的生理影响,如支气管收缩,粘液粘度增加,等。由于这些影响可能有助于哮喘的病理生理学,确定哪些人群增加了ASL的酸化受到了广泛的关注。气道酸碱平衡和非侵入性测量方法已成为本研究的一部分。哮喘和囊性纤维化(CF)都被考虑过。五项研究评估了哮喘患者的EBC pH值19,24- - - - - -26,30.,其中,一个成年人19还有一项儿科研究26与对照组相比,稳定的哮喘患者的pH值更低。在成人研究中19,这种差异仅存在于中度疾病的未使用类固醇的成人哮喘患者;使用ICS治疗的稳定成年哮喘患者EBC pH值与对照组无差异。在一项儿科研究中25, 20例哮喘患者的EBC pH值能够显著区分轻度和中度/重度哮喘,尽管pH值与FEV之间没有相关性1。在另一项儿科研究中26, 23例哮喘患儿的EBC pH值与9例对照组相比无显著差异;然而,当考虑到曝气前的数值时,发现了差异(p<0.05)。首次报道成人EBC pH值24未发现稳定哮喘患者与对照组之间的统计学差异。最近一项针对成年人的研究30.没有发现使用类固醇naïve的轻度哮喘成年患者EBC pH值的差异。因此,目前的结果与成人研究一致(并且在一项儿科研究中缺乏初始相关性),得出的结论是,与对照组相比,慢性稳定治疗哮喘患者的EBC pH值没有显著差异。此外,本研究在哮喘严重程度范围内没有显示出任何差异,但这与Carpagnano的报告形成了对比等。26他们和现在的作者使用了同样的设备和方法。造成这种差异的原因尚不清楚,因为在目前的研究中,FEV1与更严重的哮喘和更多的治疗有关,并且,在Carpagnano等。26在美国,严重哮喘患者的pH值较低,尽管这没有反映在较低的FEV上1,这是可以预料的。与呼出NO一样,EBC pH值在用于鉴别steroid-naïve哮喘患者时似乎最敏感,并且与呼出NO一样,它不太能够区分不同程度的治疗哮喘30.,31。
在哮喘加重期间的pH值的纵向评估以前只在一项成人研究中报道过24。这项对5名成年急性哮喘患者反复测量EBC pH值的研究得出结论,使用全身性皮质类固醇治疗与EBC pH值随着时间的推移显著增加相关,因此值在48小时接近稳定的哮喘值。目前作者对8名急性哮喘加重患者的评估,在与Hunt研究相似的时间范围内采集了第一批EBC样本等。24,并没有表现出一致的趋势。在亨特的研究中等。24在4例成年患者中,全身性皮质类固醇后~ 40小时采集的样本显示EBC pH值为4.5-7.5。在全身性皮质类固醇治疗后40小时(±6),本队列儿童的EBC pH值范围为5.3-6.8,比成人的EBC pH值范围窄得多,但尽管如此,没有看到总体趋势。目前的作者认为,急性哮喘儿童的EBC pH值似乎不是监测全身性皮质类固醇后一段时间内进展的有用工具。
由于EBC pH值已被假定为气道疾病的重要指标,气道中的平衡碱化缓冲分子也引起了人们的兴趣。由于皮质类固醇的作用,铵尤其引起人们的兴趣22,32和哮喘相关的细胞因子33关于谷氨酰胺酶的作用(以及铵的产生)。在哮喘患者中,炎症性下调和皮质类固醇谷氨酰胺酶活性上调的平衡被认为是决定气道铵水平的重要因素。
目前的研究首次报道了慢性稳定期哮喘患者的EBC铵值。这些患者的铵水平明显低于对照组患者。与对照组有重叠(图1b⇑)和铵值与疾病严重程度之间没有关联,因此,EBC铵不太可能作为哮喘的独立炎症标志物。亨特等。21此前曾报道,与对照组相比,急性哮喘成人的单个样本中EBC铵水平较低。目前急性疾病,纵向评估哮喘患者的铵值高于对照值,远高于Hunt报道的值等。21。然而,他们的对照组(中位数(范围)327 μM(14 - 1220))的结果与当前作者的对照组(中位数(范围)428 μM(112 - 1300))的结果分布相似,因此技术很可能是一致的。在哮喘患儿中,糖皮质激素的上调可能比谷氨酰胺酶的炎症抑制更重要,尽管这只是推测,需要儿科气道细胞培养评估。据报道,CF患儿和成人在稳定期和加重期的EBC铵值都较低34;特别是,患有CF的儿童在呼吸恶化期间没有经历非常高水平的EBC铵,这提示有口腔污染。此外,一项针对无呼吸道疾病的健康成年人的研究报告称,口服氨对EBC的口服污染的重要性可以忽略不计29。虽然不能排除急性呼吸困难的哮喘儿童对样品的污染,但考虑到目前作者在急性不适的CF儿童中取得的成功,它不被认为是所提出结果的可能原因34。本研究的EBC铵值范围与Hunt的相同等。21表明在未来的EBC铵研究中可能需要更多的患者。
用惰性气体脱气(即。二氧化碳是空气中的主要酸化剂,在脱气过程中被去除,然而减少呼出的二氧化碳50%对EBC pH没有显著影响35因此,除气的作用仍不清楚。用氩气(n = 38)去除当前样品的曝气,使用两种方法发现pH值之间存在很强的相关性(r = 0.589;p < 0.0001);曝气和脱气样品的pH值之间的密切相关性已被其他人证实25。Rosias等。25显示哮喘患儿通气前后肺功能或呼出no的相关性没有变化,而Ojoo等。30.注意到在不通气的情况下气道pH值有显著变化。采集后,EBC pH值随时间变化,因此需要立即评估样本(如本研究所选)。30.,让其自然脱气2-3小时25或de-aerated24。
这项研究表明,与对照组相比,稳定型哮喘儿童呼出冷凝物中的铵含量较低,尽管两组之间存在重叠。然而,pH值并不能帮助区分稳定哮喘儿童与对照组,也不能反映该组哮喘的严重程度。与成人的研究相反,儿童急性哮喘患者的pH值和铵离子均未降低,在治疗急性哮喘的过程中也未表现出一致的变化。
- 收到了2004年9月10日
- 接受5月3日。
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