摘要
据报道,在囊性纤维化(CF)中,呼出的一氧化氮(NO)含量减少和内皮介导的功能障碍。本研究的目的是寻找与血流无关的NO交换参数(支气管NO通量(J”啊,没有)及肺泡NO浓度(C一个,没有)和肺功能测试,显示气流受限和肺血管床(毛细血管血容量和生理死区/潮气量(VD/VT运动比例)。
共有34例CF患者(16例儿童,18例成人),无静息肺动脉高压,接受肺活量测定、呼气NO测量(多重恒流分析法)、气体传递评估(一氧化碳和NO,允许计算毛细血管体积和膜电导)和带摄氧量的分级运动试验(V”O2)、二氧化碳的产生(V”有限公司2)和动脉血气评估。
这两个J”啊,没有和C一个,没有与气流限制呈正相关。C一个,没有与毛细血管/肺泡容积呈正相关。在运动过程中,部分参加运动限制的患者表现出轻度肺血管疾病的标准(生理、生理、心理、生理、心理、生理、心理、生理、心理等方面呈负相关)VD/VT和峰值V”O2)。C一个,没有静息时与运动时浪费通气参数正相关VD/VT,分钟通气量(V”E)/V”有限公司2在通气阈值和V”E/V”有限公司2坡)。
与血流无关的呼出NO参数与CF患者的气道和早期血管疾病有关。
在囊性纤维化(CF)患者肺功能明显下降之前,需要新的检测方法来检测细微的变化。1.有几条证据表明,一氧化氮(NO)可能是CF病理生理的关键介质,因为它具有广谱杀菌特性、调节上皮离子转运的作用以及支气管血管舒张和抗增殖功能2.有趣的是,一氧化氮可以在呼出气体中测量到,但其来源(细胞和酶)、作用和与疾病标志物的关系仍存在争议。由于这个信使的活动范围很广,人们可以假设它的测量可以反映或可能与CF肺病的各个方面有关。
沿着这条线,发现CF患者的上(鼻)气道NO分数降低,而呼出的NO分数(F伊诺)从婴儿期到成年期均为零至中度下降3.- - - - - -7.呼出NO的可变减少与2型诱导NO合酶表达缺陷有关,这可能参与了对铜绿假单胞菌感染(杀菌功能)8.呼出NO的减少也与CF患者鼻电位差受损(上皮离子运输)有关。9.最后,只有一项研究描述了CF患者呼出NO与气流受限之间的负相关(与重构相关的抗增殖功能丧失)。4而其他研究没有发现这种关系5- - - - - -7.
因此,我们的目的是评估呼气NO测量是否与休息和运动时获得的肺功能参数相关,这些参数反映了CF疾病引起的气道和血管损伤。为此,我们对呼出的NO进行了详细的分析,给出了与其生理相关的NO交换动力学的流动无关参数。在单个呼气流速下的呼出NO测量是一个全局评估,因为呼出NO输出是肺泡和导气管NO输出的总和10.我们假设呼出NO的两种来源可能与不同的肺功能参数有关,反映了CF病理生理的不同方面。因此,本前瞻性观察研究的目的是通过划分其来源(肺泡和传导气道)来描述呼出的NO,以进一步评估与流量无关的NO交换参数(肺泡NO浓度(C一个,没有)及最大导气管NO通量(J”啊,没有(基于一氧化氮交换双室模型)和肺功能参数。假设传导气道的呼出NO交换参数可能与气流限制有关,而C一个,没有可能与描述休息和运动时肺泡-毛细血管气体传递的测试有关。肺泡NO分数在CF患者中呈降低或升高的趋势6,7.内皮细胞起源C一个,没有仍然是一个有争议的话题;然而,内皮介导的血管舒张经常受损体外终末期肺部疾病的CF患者肺动脉环的变化,这可能发生在明显的肺动脉高压之前11.一氧化氮依赖性血流介导的扩张损伤可能损害肺血管床在运动时的扩张能力12,导致生理死区体积增加(VD)/潮量(VT)的比例。因此,一个目的是评估是否C一个,没有可能与运动时浪费通风的标准有关。为此,仅纳入无严重气流受限和肺动脉高压的患者进行前瞻性观察研究,以评估呼出NO参数是否可构成支气管和肺血管损伤的标志物。
方法
病人
患有CF的儿童或成人从三个CF中心(Cochin、Trousseau和Necker医院,所有援助公共医院- Hôpitaux de Paris,法国巴黎)招募。研究方案的伦理批准来自研究伦理委员会(comit
纳入标准为通过汗液试验确诊CF(氯化物浓度超过60 mmol·L)−1)和/或CF跨膜传导调节因子(CFTR)基因两次突变,临床状况稳定,无肝硬化或哮喘,免疫球蛋白E水平<200 UI·L−1,超声心动图无肺动脉高压,年龄≥10岁。所有功能测试均在一周内完成。
呼出不
所有呼出的一氧化氮和气体转移测量均在蓬皮杜欧洲医院(巴黎)进行。由于先前使用基于相同NO交换动力学模型的不同分析方法描述了有关肺泡NO测量的不一致结果6,7,我们在我们的患者中使用了两种分析方法,这两种方法之前已经详细描述和比较过13.
的依赖性F伊诺呼气流速可以用一个简单的肺双室模型来解释,这个模型已经被几个研究小组使用。这个双室模型描述了两个室,气道和肺泡区呼出的一氧化氮,使用三个与流量无关的交换参数:一个描述肺泡区(稳态)C一个,没有),两个描述气道区域(气道NO弥散能力和最大J'啊,没有或气道壁NO浓度)。
文献中描述了两种分析方法来估计与流量无关的NO参数:多恒流法(MCF)和动态变化流法。简要描述了他们的方法。
MCF方法。
MCFJ'啊,没有和C一个,没有用化学发光分析仪(ENDONO 8000;Seres,艾克斯普罗旺斯,法国),在不同的呼气流速(4到6次在50到200 mL·s之间的呼气流量)下获得了几个呼出的NO测量值−1),使用前面描述的线性方法10.每次呼出一氧化氮测量所用的标准均为国际准则中推荐的标准14.我们使用了这个线性方法的效度标准(r2≥0.64),如前所述13.自F伊诺在50 mL·s−1在多次呼气法中,结果为F伊诺0.05 L·s−1(F伊诺,0.05)。
动态变流法
该方法包括吸气至总肺活量,屏气10秒,然后缓慢(5-8秒)呼气至7.5 cmH的功能剩余肺活量2呼气正压阀。对NO和流量模拟信号进行数字化处理;参数(动态变化流)的数学估计C一个,没有气道NO弥散能力和DCFJ'啊,没有)已经详细描述13.
CO和NO的转移
肺对NO和CO的转移因子(T我,没有和TL,有限公司,分别)通过两次单独的测量得到。佩里罗描述的单次、快速、最大的恒流量呼气法et al。15用于测量T我,没有.用于测量TL,有限公司根据最新的国际指南,采用自动化设备(MasterScreen Body;积家,维尔茨堡,德国)16.
膜导率及肺毛细血管血容量(Vc可用于气体交换的),根据拉夫顿和福斯特方程计算17并根据Glenet选择不同常数因子的值et al。18.
肺量测定法
在每个中心进行肺活量测定。测量和理论值遵循最近的国际准则19.
运动测试
两位研究者(F. Aubourg和C. Delclaux)进行了症状受限的增量运动试验。所有的测试包括5分钟的休息,3分钟的热身(20 W),增量工作率周期和3分钟的休息恢复。采用斜坡方案,增加速率为5-15 W·min−1由操作员判断。运动试验在症状限制时终止。用脉搏血氧仪测量动脉血氧饱和度,用心电图监测心率和间接血压计测量血压。当受试者通过嘴片(带鼻夹)呼吸时,收集每次呼吸的数据。计算机软件(SensorMedics,约巴林达,CA, USA)计算分钟通气量(V”E)、摄氧量(V”O2)、二氧化碳的产生(V”有限公司2)、潮末CO2紧张,VT呼吸频率。山坡上的V”O2/功率W,心率/V”O2,V”E/V”O2,V”E/V”有限公司2计算无氧阈值(通气阈值,采用v斜率法)。在休息时和运动结束前进行动脉采样(血气和乳酸分析),以便计算动脉负潮汐末CO2紧张(P(资产)有限公司2)和生理的VD/VT比率(值VD/VT比值>0.25可视为异常20.)。在测试过程中,受试者被要求使用博格量表对他们的呼吸困难感和肌肉用力/疲劳感进行评分。的预测值V”O2是根据儿童和成人的参考方程计算的21.通气量以预测最大自主通气量(MVV)的百分比表示:
((MVV -V”E) / MVV)
预测MVV为40 × 1 s用力呼气量(FEV)1)21.
统计分析
我们纳入了34例患者,因为使用这个样本量Ho等.4表明呼出NO与气流限制之间存在显著关系。所有结果均以中位数(25 - 75百分位)表示。由于不能推断参数之间关系的形状,因此只确定了Spearman相关系数(ρ值给出)。定性变量比较采用Mann-Whitney u检验或Kruskall-Wallis检验。p≤0.05为差异有统计学意义。
结果
总共34例患者被前瞻性纳入;其临床特征见表1⇓它们的功能特征如表2所示⇓(静息函数)和表3⇓(运动功能)。关于表2⇓,苏瑞等.7采用MCF法观察22例囊性纤维化(CF)患儿呼出NO中位值(范围):C一个,没有2.2 (0.6-5.6) ppbJ'啊,没有27 (4-75) nL·min−1.胫骨et al。6采用DCF法观察9例CF患儿呼气NO值:C一个,没有十亿分之2.0±1.2,J'啊,没有36±39 nL.min−1,D”啊,没有1.06±0.73 nL.min−1.ppb−1和C”啊,没有38±25磅。
呼出不
MCF法显示,所有患者的呼气流量与呼出NO量呈线性相关(见r2值,表2⇑)提示双室模型充分描述了CF患者呼出NO的输出。两种分析方法的结果呈线性相关(r2= 0.63和r2= 0.47C一个,没有和J'啊,没有分别;两组比较P <0.0001)。必须指出的是,MCF方法给出了更高的值C一个,没有而较低的J'啊,没有与DCF法比较(p<0.01)。由于两种分析方法给出了非常相似的结果(表2)⇑),为了简单起见(由于该方法被广泛使用),进一步报道了用MCF方法获得的相关性,并且只给出了用DCF方法获得的附加结果。
呼出的NO值(C一个,没有和J'啊,没有胰腺功能不全(F伊诺,0.057.6 (5.2-15.9) ppb与无不足17.7 (10.7-23.5)ppb;P = 0.20)、糖尿病、吸入皮质类固醇(F伊诺,0.0512.1 (6.0-18.2) ppb与不含类固醇7.7 (5.9-13.6)ppb;P = 0.52)或吸入β2-激动剂治疗(F伊诺,0.057.1 (5.0-16.9) ppb与不含9.1 (6.8-15.3)ppb;P = 0.69),细菌定植或突变组。
肺毛细血管血容量及膜导度
平均而言,TL,有限公司在我们的CF患者中保留(表2⇑)。由于NO可以与细菌发生反应,我们评估了肺部细菌定植是否会改变T我,没有在有或没有气道细菌定植的患者中显示出相似的值(数据未显示)。
运动测试
总体而言,轻度运动能力受损(表3)⇑)。峰V”O2%预测值与FEV相关1% pred (ρ = 0.37, p = 0.034)。运动高峰时的生理死亡空间与肺功能测试(FEV)无关1或TL,有限公司,数据未显示)。的VD/VT无氧阈值和无氧峰值似乎与运动性能损害有关V”O2(氧脉冲趋势ρ = -0.37, p = 0.066)与生理指标呈负相关VD/VT比值(图1⇓)。通气/灌注比(V' /问在一些患者中存在不平等现象,动脉氧张力(P啊,一个2),P(资产)有限公司2在运动高峰时(ρ = -0.45, p = 0.024)。
![图1 -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/34/1/117/F1.medium.gif)
浪费的通风会影响运动表现。峰值生理死区体积(VD)/潮量(VT)比率和a)无氧阈值(ρ = -0.47, p = 0.025)和b)运动性能(ρ = -0.50, p = 0.012)。V”O2:峰值摄氧量;pred:预测。
总的来说,26名患者中有10名的生理指标有所增加VD/VT峰值运动比率>0.25(4 / 26 >0.30)。
不依赖流量的呼出NO交换参数与休息和运动时功能测试的关系
表征传导气道的参数
MCFJ'啊,没有和F伊诺,0.05与气流限制(FEV)呈正相关1和FEV1/用力肺活量;图2⇓)。在未吸入皮质类固醇的患者(n = 18)中,这些关系仍然显著(ρ = 0.62,两组比较p = 0.013),而在吸入皮质类固醇的患者(n = 16)中,这些关系没有统计学意义。
呼出一氧化氮(NO)的减少与气流限制有关。气流限制与1 s用力呼气量(FEV)的关系1)和FEV1/用力肺活量(FVC))和a)支气管最大气道NO通量(J'啊,没有;ρ = 0.64, p = 0.0006), b和d)总呼出NO分数(F伊诺,0.05;B) ρ = 0.51, p = 0.006;d) ρ = 0.63, p = 0.0007), c)肺泡NO浓度(C一个,没有;ρ = 0.43, p = 0.21)。采用多次恒流法获得呼出NO参数。FEV1% pred也与J'啊,没有(ρ = 0.52, p = 0.005)。% pred:预测的%。
之间的关系得到了证明J'啊,没有和基线P啊,一个2(ρ = 0.55, p = 0.005)。DCF法还表明,气道壁NO浓度(而不是气道NO扩散能力)也与气流限制相关(ρ = 0.51, p = 0.011)。
C一个,没有
有统计学意义的关系C一个,没有和FEV1/静止FVC(图2)⇑)。在未吸入糖皮质激素的患者(n = 18)中,这一关系仍然显著(ρ = 0.55, p = 0.027),而在吸入糖皮质激素的患者(n = 16)中,这一关系无统计学意义。之间呈正相关C一个,没有和Vc/肺泡容积(V一个;ρ = 0.55, p = 0.027)。
在锻炼过程中,有显著的关系C一个,没有浪费通风参数:生理VD/VT比值ρ = 0.44, p = 0.046;V”E/V”有限公司2厌氧阈值ρ = 0.49, p = 0.009;和V”E/V”有限公司2斜率(图3⇓)。
![图3 -](http://www.qdcxjkg.com/content/erj/34/1/117/F3.medium.gif)
肺泡一氧化氮浓度升高(C一个,没有)与运动时浪费的通气增加有关。之间的关系C一个,没有分钟通风(V”E)/二氧化碳排放量(V”有限公司2)斜率为。ρ = 0.61, p = 0.002。
讨论
本生理研究的第一个结果表明,与血流无关的NO交换参数与年轻CF患者的气流限制有关。第二个发现表明,CF患者存在肺血管招募/扩张缺陷,与气流限制的严重程度无关,由此产生的浪费通气可能轻度损害运动能力。第三个结果表明C一个,没有休息与运动时浪费的通风有关。
呼出NO的分区
当呼气流量和NO输出之间存在线性关系(与理论模型一致)时,可以认为NO交换动力学的双室模型是有效的。22,这种线性关系在所有CF患者中都得到证实。我们的价值观F伊诺,0.05是否与以前的报告一致,认为与健康受试者相比无下降或轻度下降5- - - - - -7.基于相同的双室模型,使用了两种分析呼出NO数据的方法。如前所述,两种方法得到的结果是相关的,但不是等效的13.的值越高C一个,没有可能与该方法中NO轴向扩散的影响较大有关23.我们的结果与申的结果不一致et al。6(DCF法),从9例CF患儿中获得,与Suri的结果一致et al。7(MCF)方法。前一组研究人员证实气道NO弥散能力升高,气道壁NO浓度和C一个,没有与健康受试者相比减少,给予正常F伊诺值使用DCF方法。值得注意的是,他们所有的CF患者都有特应性,正在接受沙丁胺醇治疗,9名患者中有7名患有反应性气道疾病,正在接受吸入类固醇治疗,这可能影响了他们的结果。苏瑞的研究et al。7使用呼出NO的多重流量测量,显示CF患者肺泡NO增加。在健康和CF受试者中,呼出NO的酶和细胞来源在很大程度上仍然未知。然而,NO合成酶2 (NOS2)和气道上皮细胞似乎是呼出NO的支气管来源的主要贡献者,并且在CF中已证实支气管上皮中NOS2表达减少8.健康受试者肺泡NO的浓度接近于零,其来源尚未确定;但在健康状况下,有观点认为是上皮细胞而不是内皮细胞的起源。C一个,没有至少由于巨噬细胞和/或内皮/上皮的刺激,炎症部位增加10.
呼出一氧化氮的减少与气流限制有关
我们的研究表明,表征导电气道的NO交换参数与气流限制程度有关。在我们的研究中,F伊诺,0.05是否也与支气管阻塞有关,正如之前的一项研究所表明的那样4.其他研究者没有发现这样的关系,这可能与支气管的参与有关F伊诺,这取决于所选择的呼气流速值。此外,我们排除了一些可能支持这种关系的潜在混杂因素(特应性、哮喘和肝硬化)。我们还表明,在接受吸入皮质类固醇的患者中,这种关系的统计学意义消失了。我们的结果提示,自Grasemann以来,传导气道NO缺乏可能参与了支气管阻塞et al。24已经证明了这一点吗l-精氨酸不仅能显著提高呼出一氧化氮浓度,还能持续改善FEV1有趣的是,在后一项研究中,吸入l-精氨酸,这表明NO对V' /问匹配(我们发现两者之间的关系)P啊,一个2和J'啊,没有)24.我们没有发现细菌定植与较低水平的F伊诺,0.05或与流量无关的NO交换参数,这与Keen得到的结果不一致等.5.Girgis等.25已经观察到F伊诺肺动脉高压患者。有趣的是,他们观察到波生坦逆转了这种缺陷,这表明一氧化氮的抑制可能是由内皮素引起的。沿着这条思路,我们最近发现CF中的内皮功能障碍似乎是由内皮素途径的激活介导的11.
CF肺内气体的转移
CF患儿的弥散能力常被保留,尽管气流受限26.据我们所知,最近只有一项研究报告了Vc可用于气体交换和T我,没有/TL,有限公司CF患者比率27.我们的结果与Dressel一致等.27研究结果显示,保存完好Vc比例略有下降,这可能表明肺泡血屏障厚度增加18.在休息,C一个,没有正相关Vc/V一个这可能与一氧化氮相关的血管舒张或一氧化氮的血管释放有关12.
运动试验结果提示CF疾病对血管的影响
CF患者的峰值运动能力降低,这似乎部分与轻至中度疾病患者的非肺因素有关28.在更严重的患者(FEV)1<40%),通气受限似乎成为运动的主要限制因素28.据我们所知,CF患者中很少有间接评估肺血管募集/扩张(生理)的数据VD/VT比,P(资产)有限公司2肺泡-动脉氧张力差)。通常,CF不被认为是一种对肺血管有重要影响的疾病。然而,肺动脉高压可在CF中发生,对生存有显著的负面影响29.在明显的血管重构导致血管阻力增加和高血压之前,可能发生肺动脉内皮功能障碍。沿着这条线,莫瑞et al。11最近的研究表明,这种内皮功能障碍在终末期CF疾病中很常见,即使没有静息性肺动脉高压也可能存在。此外,CFTR在肺动脉中的血管扩张特性也已被证实30..因此,我们假设内皮功能障碍可能与运动时肺血管舒张缺陷有关。我们的研究结果表明,由于肺泡的明显扩张,运动时存在扩张缺陷VD可在一些CF患者的运动高峰测量(26例中有4 ~ 10例)。此外,这种有缺陷的血管舒张往往会损害氧脉冲(表明运动时卒中量减少),与无氧阈值降低和表现受损(峰值)有关V”O2),并导致呼吸困难(通气需求增加)。因此,这种血管损伤似乎具有临床意义。我们的研究结果与其他研究者一致,他们已经证明,在没有明显肺动脉高压的CF患者中,通过运动,肺动脉高压和卒中容量减少可能发生31.在运动时,反映肺泡死腔通气的参数与C一个,没有在休息的时候。我们可以假设增加C一个,没有可能由于远端肺部炎症过程和/或肺泡-毛细血管屏障增厚而发生。这种浓度的增加可能会增加可用于气体交换(保存)的毛细血管血容量Vc尽管肺泡体积减少,但在休息时,可能与血管舒张功能缺陷(生理上增加)有关VD/VT由于无法进一步增加NO的释放(内皮功能障碍)而减少运动。进一步的纵向研究是必要的,以评估前瞻性的能力C一个,没有发现CF患者的早期血管疾病。
本研究的局限性
考虑到这里研究的患者数量较少,我们的结果必须被认为是初步的。由于技术限制,我们在最年轻和最严重的患者中没有获得整个组的所有肺功能检查。在轻度至中度气流限制患者的运动试验中,我们没有证据表明动态恶性膨胀,但运动时的吸气能力仅在一个中心测量(乔治蓬皮杜,数据未显示)。因此,不能排除所有CF患者的动态通气力学异常,并可能在一定程度上参与了其功能限制。部分患者接受吸入治疗(皮质类固醇和长效β2-激动剂),可能改变呼出的NO。然而,在CF的情况下,吸入皮质类固醇治疗的患者呼出NO的减少是适度的32.我们的分析方法没有考虑到传导气道的喇叭状形态或从支气管源到肺泡的轴向扩散。后一种效应在导电的CF环境中可能是最不重要的J”啊,没有没有升高。是否我们的C一个,没有真实反映肺泡NO分数超出了本临床研究的范围。描述一氧化氮交换动力学的参数的不完善是由它们描述有用临床终点的能力来平衡的。
综上所述,我们的研究表明,血流无关的NO交换参数与CF的支气管和肺血管损伤有关,即气流限制程度(传导气道上皮NO浓度)和与肺泡容积相关的毛细血管血容量(C一个,没有)。
支持声明
本研究由Vaincre La mucovisidose协会(法国巴黎)提供部分资金,并由巴黎公共卫生和健康发展援助研究方向- Hôpitaux (NO-CF研究,P051101;Hôpital法国巴黎圣路易)。
利益声明书
C. Delclaux的兴趣声明可以在www.www.qdcxjkg.com/misc/statements.dtl
致谢
D. Hubert:公共援助- Hôpitaux巴黎,Hôpital Cochin,资源和黏液管理中心,巴黎,法国。F. Aubourg和A. T. Dinh-Xuan:援助公共机构- Hôpitaux de Paris, Hôpital Cochin, Service de Physiologie,法国巴黎。B. Fauroux和A. climment:巴黎公共援助- Hôpitaux, Hôpital阿曼德·特鲁索,mucoviscosity资源和公司中心,INSERM UMR-893设备12和法国巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学。L. Trinquart:援助公共机构- Hôpitaux巴黎,巴黎笛卡尔大学,Hôpital欧洲的乔尔斯·蓬皮杜,法国巴黎的临床研究机构和有关的公共机构。L. Trinquart, G. Lenoir, A. T. Dinh-Xuan和C. Delclaux:巴黎大学,巴黎,法国。1 . Sermet和G. Lenoir:公共援助- Hôpitaux巴黎,Hôpital内克尔-马拉德斯儿童,资源和黏液净化中心,巴黎,法国。B. Louis: INSERM uniteu841 Equipe 13,法国克莱姆,克莱姆,克莱姆。B. Mahut和C. Delclaux:公共援助组织- Hôpitaux de Paris, Hôpital europsamen Georges Pompidou,生理服务处,la dyspensame诊所,巴黎,法国。
作者要感谢:参与研究的患者;里克尔梅先生、勒比汉先生、博库阿萨先生和戈蒂埃先生(蓬皮杜医院生理科,公共援助- Hôpitaux巴黎,法国巴黎)提供专家技术援助;G. Chatellier, B. Chevalier-Bidaud, I. Sauret, D. Mariolle, j . f。Leforestier和N. Lucas(蓬皮杜医院、公共援助中心- Hôpitaux巴黎公共援助中心)负责数据收集和管理;H. Mebarek和Y. Vacher(诊所和公共援助发展研究指导- Hôpitaux巴黎)。
- 收到了2008年10月30日。
- 接受2009年1月13日。
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