欢迎扫码观看
文章视频简介
支气管哮喘（哮喘）是一种慢性气道炎症性病，具有不同的临床表型，其中过敏性哮喘占一半以上，随着重度支气管哮喘表型引导治疗策略的提出，其表型识别的生物标志物日益得到重视。一氧化氮（nitric oxide，NO），1992年Science的年度明星分子[1]，是体内分子最小的生物活性物质，在多种炎症反应中担任信使分子。呼出气一氧化氮（fractional exhaled NO，FeNO）被认为是一种2型炎症的标志物，在临床上成为哮喘诊断、预后和疗效评估的指标，应用FeNO识别炎症的机制对重症哮喘患者的治疗具有重要意义。近年来，FeNO检测技术在临床上逐步得到广泛的应用。但关于FeNO 在哮喘发病机制中的作用的认识尚少，临床应用中诊断界值的评定模糊。本文就FeNO 产生的免疫机制、在哮喘发病中的意义以及FeNO检测在哮喘诊治中的应用进展做一综述。
1 NO的产生机制
NO是一种无色无味的中性小分子，由一个氧原子和一个氮原子组成，容易自由进出细胞膜，在细胞间发挥生物作用。NO是一个广泛的信号分子，其活性取决于氧应激水平、抗氧分子摄入的速度以及NOS的活性和含量。
在正常状态下，iNOS生理性地低水平表达于气道上皮细胞，通过肺泡上皮液层的干扰素-γ（interferon gamma，IFN-γ）激活Janus激酶（Janus kinases，JAK）及信号转导和转录激活子-1（signal transducer and transcription activator-1，STAT-1）产生生理水平的NO[5]，这个过程不受糖皮质激素的影响。健康成人基线的FeNO水平在10~17 ppb（part per billion，十亿分之一），平均值在13 ppb左右。
但同样作为2型炎症的关键细胞因子IL-5，它对NO的产生却没有作用。与IL-4/IL-13不同，IL-5主要激活STAT-3，诱导嗜酸性粒细胞（eosinophils，EOS）的增高。这3个关键细胞因子在染色体5q31的共同部位一起表达，所以痰或者外周血EOS和气道FeNO的增高经常一致。虽然FeNO与气道EOS存在相关性，但两者并不完全一致。
2 NO在支气管哮喘中的作用
NO与哮喘患者中气道EOS炎症相关，其增高和EOS保持相当高的一致性。诱导痰EOS作为气道2型炎症的“金标准”，FeNO在预测成人哮喘患者诱导痰中EOS的准确性可与外周血EOS相比，不受其他因子如病情严重程度、过敏程度和吸烟与否的影响[12]。
3 FeNO 检测的注意事项和数据解读
FeNO被首次报道于1991年[19]，欧洲在二十世纪90年代晚期开始临床应用，美国则在2003年获批临床开展用于哮喘的抗感染治疗检测。
FeNO的来源是上下呼吸道形成的NO，通过弥散作用依据浓度梯度差从气道向管腔弥散，其中包含部分口咽部来源NO，而肺泡NO非常低。鼻部NO明显较下呼吸道高，检测下呼吸道NO时必须排除鼻部NO的污染。上下呼吸道的FeNO浓度显著依赖于呼气流速[20]。
受设备和技术影响，FeNO的检测值差异很大，因此欧洲呼吸协会（European Respiratory Society，ERS）和美国胸科协会（American Thoracic Society，ATS）在2005年联合发表了关于FeNO检测的标准化流程指南[21]。依据指南，FeNO 的检测在呼气50 mL/s的恒定流速下进行，结果以FeNO50表示。选择这个流速是出于高特异性和患者舒适度最佳的选择，且其可重复性高。
尽管不同的临床指南有着不同的界值，成人FeNO水平<25 ppb或者儿童FeNO水平<20 ppb目前被认为正常或者偏低，而成人FeNO水平>50 ppb或者儿童>35 ppb被认为高度提示2型炎症。FeNO水平为25~50 ppb则依据临床病史及用药进行解释。
FeNO50的检测主要是大气道炎症，随着FeNO检测技术的临床广泛应用，2017年ERS又推荐并规范了小气道FeNO200（200 mL/s流速时的FeNO浓度）、肺泡NO水平（concentration of nitric oxide of alveolar region，CaNO）和上气道NO（fractional concentration of nasal nitric oxide，FnNO）的检测，使得气道炎症的检测更全面。但目前还缺乏相关的指南，需要更多的循证医学证据来确定其界值。而FeNO 检测系统也逐步升级到实用型、耐用型、手提式和简易式，适用于门诊使用。
4 FeNO 水平的影响因素
在儿童中，FeNO水平随着年龄增长而增高，12岁以上接近成人。成年男性的FeNO水平高于女性[22]。肺功能检测、气道的狭窄可以引起FeNO水平降低；支气管扩张剂可以增高FeNO水平。糖皮质激素可降低FeNO水平，检测前需要停止激素使用，以减弱激素的效应，停药时间从丙酸氟替卡松的8 d到糠酸氟替卡松的21 d。呼吸道病毒感染时FeNO水平可有增高，需要治愈后至少3~4周检测。哮喘急性发作后至少4周后进行检查。共患病如过敏性鼻炎、阿司匹林哮喘、鼻息肉等也可引起FeNO水平增高。富含L-精氨酸饮食可增加FeNO水平，硝酸盐可增加FeNO的数值；短期或者长期吸烟、酒精摄入可以引起FeNO的下降。检测前2 h禁止摄入任何富含氮的食物或者酒精饮料；4 h前禁烟。缺氧、运动均可影响FeNO水平，检测前1 h避免剧烈的运动。
5 FeNO在支气管哮喘诊治中的临床价值
作为2型炎症标志物，FeNO可以为诊断哮喘，预测患者对吸入糖皮质激素的反应和依从性提供信息。同时，FeNO也对近年来临床逐步上市的生物制剂的选择有所帮助[23]。
5.1 FeNO在支气管哮喘诊断中的价值
关于FeNO检测对于哮喘诊断的价值目前仍有争议。全球哮喘防治创议（Global Initiative for Asthma，GINA）对于哮喘的诊断，有一套标准化流程，依据病史怀疑哮喘可能，首先进行气流受限可逆性检测，也就是支气管舒张试验，其次进行支气管气道激发试验。激发试验是诊断哮喘的重要手段，被作为金标准，而FeNO 检测目前并未被列入GINA中哮喘的诊断流程[24]。2024年GINA提出FeNO并不能用于明确或排除哮喘的诊断，FeNO高于20 ppb对2型炎症有提示意义，可帮助我们定义2型炎症哮喘类型。但它在一些非哮喘的气道2型炎症如嗜酸细胞支气管炎、过敏性鼻炎、慢性鼻窦炎和鼻息肉中也有增高，而在一些非2型炎症的哮喘如中性粒细胞哮喘中没有增高。此外，FeNO在潮湿、霉菌和过敏原暴露环境下增高，并在糖皮质激素治疗时快速下降。
5.2 评估哮喘患者对糖皮质激素治疗的反应
关于将FeNO作为检测哮喘治疗反应的指标的意见更为统一。大多数研究都支持FeNO作为一个生物标志物来调整治疗方案，最大优化糖皮质激素的使用，从而减少急性发作的次数，帮助达到更有效的哮喘治疗。最新的ATS指南提议初始治疗时评估基线FeNO水平，在未来随访时通过监测FeNO水平引导治疗[29]。
FeNO可以为糖皮质激素治疗剂量调整提供指导。一项关于成人哮喘治疗的荟萃分析显示，应用FeNO水平调整用药与依据症状调整或者哮喘指南指导药物治疗相比较，前者治疗方案发生哮喘急性发作的次数显著少于后两者[30]。FeNO水平与哮喘的症状和急性发作次数相关，高FeNO水平意味着急性发作次数相关[31-32]，这种相关性比外周血EOS的预测性更强。研究显示，76%经历哮喘急性发作的患者在基线的FeNO 高于28 ppb。因此，基线水平高于30 ppb被认为与未控制哮喘显著相关。数个哮喘管理的研究显示依据FeNO水平调整药物剂量可显著降低未来的发作风险[28,33]。在美国的一个单中心观察性研究中，对哮喘患者先依据症状、临床检查和肺功能初始治疗，然后依据FeNO值进行治疗的调整。结果发现，没有FeNO的检测，医师对于气道炎症的评估错误率高达50%，而36%的患者依据FeNO的检测结果改变治疗，如药物的增减，这个依据FeNO改变药物治疗剂量的决策与标准方案的治疗相比可减少每年629美元的人均治疗费[34]。另一项有337个哮喘诊疗中心参与的真实世界研究显示，FeNO的检测有助于医师评估潜在的气道炎症，并引导治疗计划的修正。临床的评估与FeNO检测一致的患者仅占56%，依据FeNO的结果，31%的患者改变了治疗计划，90%的患者改变了ICS的处方量[35]。英国的一项随机对照研究显示，FeNO水平在基线和治疗后有着显著的差别，提示治疗反应力度依赖于基线FeNO水平。基线FeNO每下降10 ppb，可观察到ACQ-7评分增加0.07[36]。FeNO在孕妇哮喘中的管理比其他成人患者更有效。在一项随机双盲的研究中，依据哮喘孕妇FeNO水平和ACQ评分制定的治疗策略可使得哮喘急性发作次数的显著下降和β2受体激动剂应用的减少，显著改善了女性哮喘引起的新生儿体质量下降、早产和住院率[37]。儿童哮喘患者的研究也显示同样的结果[38]。
成人哮喘患者FeNO水平> 50 ppb是对ICS敏感的强有力的预测指标[39]。FeNO在治疗后较基线增加或者下降20%考虑为临床显著性改善。当患者基线FeNO水平 < 50 ppb时，10 ppb的改变量即可认为临床显著改变。这个归于FeNO可以反映气道炎症状态的变化，尤其是早期。而停止激素应用后，FeNO升高10 ppb则有80%~90%的可能性有急性发作的风险。
5.3 FeNO作为哮喘治疗选择生物制剂的生物标志物
近年来，靶向针对哮喘炎症通路的各种生物制剂如抗IgE单抗（奥马珠单抗）、抗IL-5单抗（美泊利珠单抗、瑞利珠单抗）、抗IL-5受体α单抗（贝纳利珠单抗），抗IL-4受体α单抗（度普利尤）等相继上市。FeNO 水平也可为选择特定生物制剂提供参考。
FeNO似乎对奥马珠单抗治疗的反应没有明显的预测作用。一项关于奥马珠单抗的研究显示，中重度哮喘患者在奥马珠单抗治疗后其高FeNO、外周血EOS和骨膜素与其更好的疗效相关[40]，但另一项真实世界研究显示87%的中重度哮喘患者对奥马珠单抗有良好反应，无论FeNO高或低[41]。最新的一项研究发现，重症成人哮喘患者在奥马珠单抗治疗后FeNO在早期可能下降，但这个下降与后续长期奥马珠单抗治疗的疗效并无相关性[42]。因此，FeNO作为奥马珠单抗的治疗反应预测指标仍不明确。美泊利珠单抗、瑞利珠单抗和贝纳利珠单抗的作用靶点都聚焦于EOS，美泊利珠单抗的临床研究显示FeNO对它的治疗并无反应，但事后后续分析显示在高基线EOS的中重度哮喘患者中，高FeNO的患者疗效好于低FeNO的患者，但在低基线EOS的患者中，FeNO的水平高低并不影响治疗的效果[43]。而度普利尤的治疗则显著降低FeNO的水平以及其他的2型炎症标志物如IgE的水平。增高的基线外周血EOS≥150/µL和FeNO水平>25 ppb则对度普利尤的治疗反应如降低发作风险，改善FEV1有着更强的预测作用[44]。
因此，在生物制剂的选择上，高FeNO水平可用于度普利尤治疗选择的生物标志物。
6 结语与展望
FeNO的检测可以帮助临床医师更好地定义哮喘患者的表型和监测患者的治疗反应或者依从性。从分子角度来说，它是一个很好的IL-4和IL-13过度表达的生物标志物。从临床的应用来说，它可以帮助医师更好地选择治疗途径和个体化药物，可以早期识别控制不佳和急性发作的患者。同时，FeNO检测简单快捷，安全性好，临床的开展可以大大节约医疗资源。