抽象
呼出的一氧化氮(NO)的高含量预测对吸入的皮质类固醇在哮喘反应良好,但呼出NO或呼出气冷凝物(EBC)炎症标志物来预测在慢性阻塞性肺疾病(COPD)类固醇反应是不知道的能力。
我们测量肺泡和支气管NO输出,白三烯B的水平4(LTB4),cysteinyl leukotrienes (cysLTs) and 8-isoprostane in EBC, spirometry, body plethysmography and symptoms in 40 subjects with COPD before and after 4 weeks of treatment with inhaled fluticasone (500 μgb.i.d。)。
五个科(12.5%),慢性阻塞性肺病氟替卡松治疗期间曾在肺功能改善显著,而20例(50%)有症状显著下降。High baseline bronchial NO flux was associated with higher increase in forced expiratory volume in 1 s to forced vital capacity ratio (r = 0.334, p = 0.038) and more symptom relief (r = -0.317, p = 0.049) during the treatment. Baseline EBC levels of LTB4cysLTs或8-异前列腺素与氟替卡松治疗反应无关。吸入氟替卡松可降低支气管NO流量,但肺泡内NO浓度和EBC标志物无明显变化。
支气管NO水平高通量与吸入氟替卡松在COPD治疗期间相关症状缓解及气道阻塞的改善。在EBC炎症或氧化应激标志物是不相关的慢性阻塞性肺病类固醇反应。
慢性阻塞性肺病(COPD)的特征是慢性支气管炎和肺气肿引起的气流阻塞,其通过定义,以不完全可逆1。嗜中性粒细胞和巨噬细胞的高数量是典型的慢性阻塞性肺病气道炎症,但嗜酸性粒细胞也存在于一些科目2。由于吸入糖皮质激素(ICS)治疗通常是嗜酸细胞更有效地比中性粒细胞气道炎症,ICS的稳定COPD的治疗中的作用是有争议的。目前推荐用于重度COPD患者,频繁发作与ICS治疗1。慢阻肺治疗效果不如哮喘,但部分慢阻肺患者通过改善肺功能和健康状况而获益3.。高水平的嗜酸性粒细胞炎症标志物,如呼出NO浓度4和痰嗜酸粒细胞5,预测哮喘ICS良好的反应,并且这些标记也可以在滴定ICS是有用的剂量长期哮喘管理6,7。也有一些研究表明,在COPD中痰中嗜酸性粒细胞水平高预示着短期口服强的松龙的良好反应8或ICS9,10的,但在呼出气冷凝物(EBC)呼出NO或炎症标志物在预测COPD响应于ICS的作用是未知的。
呼出不has usually been measured at a single exhalation flow rate of 50 mL·s−111。通过测量不同流速下呼出的NO和计算肺泡内NO浓度(CA,NO)和支气管没有磁通(J′噢,NO)12- - - - - -14。慢性阻塞性肺病与发病率降低有关15或正常16,17J′噢,NO(NO从中央大气道)和增加的15,16或正常17CA,NO(NO从肺泡和小外周气道)。不同的结果可能是由在炎症状态和使用ICS的吸烟状况和异质性差异来解释。此外,CA,NOhas been shown to correlate negatively with forced expiratory volume in 1 s (FEV1)慢性阻塞性肺病15,这是在与小气道是气流受限在COPD的主要部位线。
气道炎症也可以通过收集EBC和分析冷凝物的生物标志物的水平来非侵入性评估。白三烯B 44(LTB4)是中性粒细胞的趋化因子18,并增加LTB水平4在中性粒细胞气道炎症如COPD的状态已被发现19,20。白三烯(cysLTs)已与嗜酸性炎症有关21在EBC和提高cysLT浓度已在哮喘患者被发现19,22。氧化应激的影响可以通过测量8-异前列腺素的EBC水平来评估,8-异前列腺素是脂质过氧化的标志23。
在横断面研究中,ICS被报道对LTB的EBC水平没有影响424,并略有下降15或者没有效果17对支气管NO输出。不过,也有关于ICS对非侵入性指标肺部炎症,或这些标记来预测COPD类固醇反应能力的影响没有干预研究。当前研究的目的是评估ICS对影响J′噢,NO和CA,NO,并在LTB水平4,cysLTs和COPD患者8-异在EBC,并研究是否这些标记可以预测ICS对肺功能和COPD症状的个体效应。
方法
主题
慢性阻塞性肺病患者是从芬兰坦佩雷大学医院呼吸内科转到初级保健进行诊断评估的受试者中招募的。纳入标准为符合COPD症状(咳嗽、咳痰、胸闷)、支气管扩张剂后FEV1/用力肺活量(FVC)比<0.7,吸烟史≥20包-岁,和肺气肿的肺的高分辨率计算机断层扫描(HRCT)。Exclusion criteria were history of asthma, significant diurnal variation in home peak expiratory flow monitoring, any other pulmonary disease, arterial oxygen tension <8.0 kPa or diabetes. Only reliever medication with short-acting β2受体激动剂是允许的。Possible ICS or theophylline were withdrawn for at least 4 weeks before the first measurements. The study was approved by the ethics committee of Tampere University Hospital and all subjects gave their written informed consent.
研究协议
Spirometry (Vmax 20C; SensorMedics, Yorba Linda, CA, USA) and body plethysmography (Autobox 6200, SensorMedics) were measured before and after inhaled salbutamol (400 μg). 2-week home peak expiratory flow monitoring was conducted to rule out asthma-like diurnal variation in airway obstruction. HRCT of the lungs was scanned (Siemens Somatom Plus 4; Siemens Medical, Erlangen, Germany). In addition, exhaled NO was measured, EBC was collected, and the subjects filled in a symptom questionnaire. The same measurements excluding HRCT were repeated after 4 weeks of treatment with inhaled fluticasone propionate (Flixotide Diskus 500 μgb.i.d。;葛兰素史克、器皿、英国)。
呼出不
呼出不was measured with a Sievers NOA 280 analyser (Sievers Instruments, Boulder, CO, USA) at exhalation flow rates of 50, 100, 200 and 300 mL·s−1。通过让患者通过一个连接到计算机控制的可调节流量限制器的质量流量计来实现所需的呼气流量,该流量限制器使流量稳定在所需的水平25,26。
CA,NO和J′噢,NOwere calculated with the linear method as previously described, using exhalation flow rates of 100, 200 and 300 mL·s−112,27。呼出NO输出(呼出NO浓度乘以呼气流速)被作图呼气流量和线性回归被设定(Microsoft Excel)中。回归直线的斜率和截距是C近似于A,NO和J′噢,NO分别。
NO从支气管腔室向肺泡轴向反向扩散可引起虚高CA,NO和错误的低J′噢,NO特别是在高科目J′噢,NO。CA,NO和J′噢,NO调整喇叭状气道和轴向扩散(CA,NO(TMAD)和J′噢,NO(TMAD),分别地)通过科德勒莉描述根据等式1和2计算等。28。
(1) (2)
J′噢,NO(TMAD)(NL·s的−1) = J′噢,NO(问·s−1)×1.7 (2)
C之间的差值A,NO和CA,NO(TMAD)依赖于个体J′噢,NO并有可能,因此,在C之间的结果谱的差异A,NO和CA,NO(TMAD)。相反,J′噢,NO(TMAD)恰好是。7倍J′噢,NO在每一个主题;因此,所有的相关性,以其他标记物或治疗变化J′噢,NO和J′噢,NO(TMAD)是完全一样的,但绝对值高出1.7倍J′噢,NO(TMAD)。
呼出的气息凝结
EBC was collected during 15 min of tidal breathing with Ecoscreen condenser (Ecoscreen; Jaeger, Hoechberg, Germany) while wearing nose clips. The samples were stored at -70°C until assayed. LTB4采用免疫分析法测定浓缩物中8-异前列腺素和cysLT的浓度,检测限为2pg·mL−1(美国密歇根州安娜堡开曼化学公司)
症状评分
受试者填写的芬兰语翻译圣乔治呼吸问卷(SGRQ)包含三个方面的问题和得分疾病(症状频率和严重程度,原因还是受限于呼吸困难的活动,和疾病的影响社会功能与心理障碍所引起的疾病)和一个总分。每一项评分范围从0到100,分数越高,病情越严重。≥4分的变化被认为是疾病状态的显著变化29。
统计数据
基于功率计算,40例所需的最终分析给研究力量∼90%检测0.5个标准差的变化在每个参数fluticasone治疗(效应值0.5)α为0.05。呼吸凝液中NO参数和炎症标志物的分布不正常,而肺功能参数和症状评分呈正态分布(Shapiro-Wilk检验)。使用正常数据的t检验、非正常数据的Mann-Whitney u检验和二元变量的Fisher精确检验对已戒烟者和正在戒烟者进行比较。采用配对t检验和Wilcoxon符号秩检验分析治疗过程中参数的变化。用Spearman秩相关分析基线炎症标志物与治疗期间肺功能或症状变化的相关性。采用SPSS 12.0.1软件(SPSS Inc., Chicago, IL, USA)进行统计分析。结果以均数±表示扫描电镜对于正态分布的数据和中位数(四分位数间距),用于非正常的数据。p值<0.05被认为是统计学显著。
结果
为了获得40例患者,说到底,需要55名患者被招募。四个科目被排除由于NO测量技术的问题,五在研究期间有症状加重,二级学科也不太愿意继续在学习,研究药物的时间和后续四个科是错误的。The 40 subjects included in the analysis had NO results of good quality and there was high linearity (r≥0.96) between NO output and flow rate in the range 100–300 mL·s−1。
The majority (n = 30) of the patients had moderate COPD (stage II) according to the Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease (GOLD) criteria1其中,3名患者为I期,6名患者为III期,1名患者为IV期COPD。在HRCT扫描中,所有的受试者都没有肺间质病变的迹象。
肺活量和体积描记术,根据目前的吸烟情况,EBC中没有参数和炎症标志物,见表1⇓。Current smokers had slightly better lung function, and lower fractional exhaled NO concentration at exhalation flow rate of 0.05 L·s−1(FeNO的0.05)和J′噢,NO与前吸烟者相比。有其他任何参数或电流和戒烟者之间的气冷凝炎性标记物没有差别。17名受试者中有FEV可逆性1≥12%和200毫升的沙丁胺醇吸入后,但在基线肺功能或任何炎症测量方面,有反应者和无反应者之间对沙丁胺醇没有差异(数据未显示)。
Five out of 40 subjects used ICS during the enrolment, and ICS were stopped for 4 weeks before entering the study. EBC levels of 8-isoprostane (16.1 (10.8–19.1)与9.1 (7.3 - -14.1)pg·毫升−1;p = 0.024) and CysLTs (30.0 (7.4–58.7)与2。8(1。0–12.7) pg·mL−1;p = 0.040) were higher in those who used ICS at the enrolment, but there were no differences in NO parameters, lung function or symptoms between those who used ICS at enrolment and those who did not.
Levels of inflammatory markers, spirometry and body plethysmography and symptom scores before and after fluticasone treatment are presented in table 2⇓。氟替卡松治疗降低J′噢,NO和FeNO的0.05但对C没有影响A,NO。有在LTB的气冷凝液水平没有变化4,cysLTs或8-异前列烷。
氟替卡松治疗降低residual volume but had no other effects on mean pulmonary function (table 2⇑)。然而,五出40例(12.5%)的FEV有改善1≥12% and 200 mL during the fluticasone treatment. The relative number of responders tended to be higher in ex-smokers (three out of 11 (27.3%)) than in current smokers (two out of 29 (6.9%); p = 0.117). BaselineJ′噢,NO与支气管扩张术后FEV的变化呈正相关1/FVC (r = 0.334, p = 0.038; fig. 1⇓),和this correlation was even stronger in ex-smokers (r = 0.621, p = 0.042), but nonsignificant in current smokers (r = 0.152, p = 0.432). Baseline CA,NO与75%肺活量呼气时用力呼气流量的相对变化呈负相关(FEF)75%)(r = -0.340, p = 0.037; fig. 1⇓),而基线ÇA,NO(TMAD),在FEF的相对变化呈负相关75%(r = −0.395, p = 0.014) and positively with the relative change in functional residual capacity (FRC) (r = 0.341, p = 0.036). Thus, low baseline CA,NO和CA,NO(TMAD)与较好的功能预后相关(FEF升高)75%减少FRC)。基线炎症指标与肺功能改变之间无其他显著相关性。
氟替卡松治疗降低了SGRQ测量的症状(表2)⇑)和20例(50%)在定义为的≥4点SGRQ总分减少症状显著降低。The relative number of responders was similar in ex-smokers (six out of 11 (54.5 %)) and current smokers (14 out of 29 (48.3%); p = 1.000). BaselineFeNO的0.05(r = -0.373, p = 0.013) andJ′噢,NO(r = -0.317, p = 0.049) correlated negatively with the change in SGRQ total score during fluticasone treatment,即。在治疗期间,高支气管NO输出的受试者症状明显减轻。这些相关性在戒烟者和现在吸烟者的亚组中相似。基线FeNO的0.05和J′噢,NOwere higher in those patients who gained a decrease of ≥4 points in SGRQ total score during fluticasone treatment (fig. 2⇓)。其他基线炎症标志物在治疗过程中是不相关的症状的变化。
讨论
在本研究中,我们发现,吸入氟替卡松下降J′噢,NO但对C没有影响A,NOCOPD患者。氟替卡松改善肺功能显著(增加FEV1≥12% and 200 mL) in only five out of 40 subjects, but 20 subjects had significant symptom relief. BaselineJ′噢,NO用支气管扩张剂后增加相关FEV1/ FVC和氟替卡松处理期间症状减少,而基线ÇA,NO在FEF的变化呈负相关75%在治疗过程中。的8-异,LTB水平4在EBC cysLTs没有受到氟替卡松治疗,而这些标记是不相关的肺功能或症状氟替卡松引起的变化。
所述多个流率的方法是呼出NO测量的有希望的扩展,因为它允许在较大的中心气道NO输出的单独的评估(J′噢,NO)和周围小气道/肺实质(CA,NO)12- - - - - -14。这种方法已经被证明是适合于在气道疾病和实质疾病测量中枢和外周炎症15- - - - - -17,25,27。该模型的进一步扩展在理论上模拟了肺部炎症的空间异质性的影响三十。
在COPD和哮喘,嗜酸性粒细胞,而不是中性粒细胞炎症活动预计到ICS反应良好5,8- - - - - -10。一氧化氮的输出主要与嗜酸性气道炎症有关31- - - - - -33,而LTB4(嗜中性粒细胞趋化因子)和8-异前列烷(脂质过氧化的标记物)与嗜中性粒细胞炎症相关18,23。这是,因此,可以理解的,没有参数,而不是EBC LTB4和8-异前列烷,氟替卡松处理期间降低和用的症状的反应和肺功能ICS相关联。这可能是中性粒细胞炎症活动的是指数,像LTB4EBC中的8-异前列腺素,可以更好地预测针对中性粒细胞炎症的药物治疗的反应。
我们发现,吸入氟替卡松下降J′噢,NO但对C没有影响A,NO。支气管NO输出的减少与氟替卡松治疗哮喘的作用一致34并提示在这些受试者的气道炎症中至少存在某些类固醇反应成分。的减少J′噢,NO氟替卡松治疗后可通过减少炎症介质来增加诱导型NO合成酶(iNOS)的表达,或糖皮质激素对iNOS表达的直接抑制作用来解释35,36。基于C缺乏的影响A,NO期间的氟替卡松处理表明要么有在小气道没有激素敏感iNOS表达/在COPD或从干粉吸入器的氟替卡松的沉积肺实质是不是在肺外周足够。全身应用糖皮质激素的试验能澄清这个问题,如口服强的松已经显示出减少ÇA,NO对哮喘患者进行常规ICS治疗37。
只有少数患者肺功能有显著改善(增加FEV1≥12% and ≥200 mL) during the fluticasone treatment, but half of the subjects had significant decrease in symptoms. This may be related to differences in the underlying causes of impaired lung function and symptoms in COPD. Airway obstruction in COPD is caused mainly by irreversible structural changes that are not related to current inflammatory activity (small airway fibrosis and loss of alveolar attachments due to emphysema)38和由炎症相关因素,如粘液分泌和粘膜水肿程度较轻。然而,咳嗽,咳痰由当前度炎症活动的影响。症状和肺功能受损之间的致病因素的这种差异可以解释为什么科目的症状,而不是肺功能方面都更加适应氟替卡松,为什么基线炎症标志物能够预测更好地氟替卡松的效果症状比肺癌功能。
基线较高J′噢,NO,较高的是支气管扩张剂后的FEV改善1/ FVC在戒烟。这表明,高J'噢,NO治疗其中与类固醇敏感的大的气道炎症相关联,改善肺功能。然而,基线C之间的负相关A,NO在FEF相对变化75%氟替卡松治疗期间(即。越高基线ÇA,NO,在降低FEF改善75%)更难以解释。一种解释可能是高CA,NO慢性阻塞性肺病不是由类固醇敏感的周围炎症引起的,而是由不可逆的结构变化引起的。CA,NO可以通过增加的外周的NO产生增加任一,或者通过降低NO的弥散能力从肺泡空气到肺循环(在肺实质或高通风到血流比值病理改变)12,39。肺气肿破坏可用肺组织用于气体传送并由此降低了NO的肺扩散能力,并可能,事实上,还增加ÇA,NO。因此,有更明显的肺气肿科目可能有较高的CA,NO在ICS治疗过程中,由于NO的扩散能力下降,但由于肺泡附着体的丧失,改善小气道功能的能力降低。
有关于ICS对炎症反应在COPD这些标志物的影响没有以前的干预研究,但我们的结果与对类固醇治疗的COPD患者降低支气管NO输出的趋势线,如由Brindicci剖面研究报告等。15。另一个横断面研究报告LTB的EBC水平无差异4COPD患者用或不用ICS24,这是我们当前的氟替卡松对EBC LTB负面影响的发现支持4。
吸烟与哮喘和慢性阻塞性肺病患者对ICS治疗的敏感性降低有关40。在目前的研究中,吸烟者在肺功能改善方面的敏感性往往低于戒烟者,但在症状缓解方面,目前和戒烟者并无差异。此外,高J′噢,NO预测症状减少响应于当前和戒烟ICS,但它与肺功能改善关联往往是在戒烟比在当前吸烟者更强。吸烟可能会因此有所不同,在COPD糖皮质激素的各种影响干扰。
在评估的作用呼出NO测量COPD排除哮喘,与更多的嗜酸性粒细胞和类固醇敏感的炎症威力结果偏差伴随哮喘是很重要的。据GOLD指南,COPD的特点是“气流受限不完全可逆”和COPD诊断与基于后支气管扩张相关病史的受试者FEV1/ FVC <0.71。Significant improvement (≥12% and 200 mL) in FEV1在使用支气管扩张剂后,哮喘和慢性阻塞性肺病的鉴别诊断不再被推荐1,因为这个测试不够敏感或具体41。此外,在大型临床试验中,超过与COPD受试者的一半显示FEV显著改善1下面最大支气管扩张,即使哮喘已被排除42。We believe that all the subjects in the present study really had COPD, as none of them had a previous diagnosis or clinical history of asthma or significant diurnal variation in home peak expiratory flow monitoring, and they all had a smoking history ≥20 pack-yrs and emphysema on HRCT. However, 17 of the 40 subjects had significant reversibility in FEV1沙丁胺醇吸入给药后,但在基础肺功能或任何的应答者和无反应者对沙丁胺醇的炎症的措施没有区别。
总之,高治疗前水平J′噢,NO吸入氟替卡松在COPD治疗过程中都涉及到症状缓解及气道阻塞的改善。的8-异,cysLTs和LTB水平4EBC与COPD中的类固醇反应无关。
支持声明
这项研究是由坦佩雷结核病基金会(芬兰Tampere),坦佩雷大学医院的研究基金(坦佩雷),Väinö和来拿凯威基金会(胡伊蒂宁,芬兰),芬兰防痨协会基金会(赫尔辛基,芬兰)和赠款支持芬兰科学院(赫尔辛基)。
感兴趣的语句
为L.Lehtimäki,H. Kankaanranta,S. Saarelainen,E. Moilanen兴趣报表,并为研究对象本身可以在发现www.www.qdcxjkg.com/misc/statements.dtl
致谢
作者感谢M-L。Lampen(坦佩雷大学,芬兰坦佩雷)和M. Soukkanen(坦佩雷大学医院,坦佩雷)提供技术帮助,H. Maatta(坦佩雷大学)提供秘书协助,葛兰素史克公司(埃斯波,芬兰)提供研究药物。
- 收到2008年11月23日。
- 接受2009年6月24日。
- ©ERS期刊有限公司