Kliniczne znaczenie pomiarów stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym w chorobach układu oddechowego

Transkrypt

1 SZKOLENIE PODYPLOMOWE 215 Kliniczne znaczenie pomiarów stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym w chorobach układu oddechowego Exhaled nitric oxide measurements in the diagnosis of respiratory diseases ZIEMOWIT ZIĘTKOWSKI 1, ELŻBIETA ZIĘTKOWSKA 2,3, ANNA BODZENTA-ŁUKASZYK 1 1 Klinika Alergologii i Chorób Wewnętrznych Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku Kierownik Kliniki: Prof. dr hab. n. med. Anna Bodzenta-Łukaszyk 2 Uniwersytecki Szpital Kliniczny w Białymstoku 3 Państwowa Wyższa Szkoła Informatyki i Przedsiębiorczości w Łomży - Instytut Medyczny w Łomży Streszczenie Pomiar stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym (FENO) jest prostym i nieinwazyjnym badaniem diagnostycznym. U chorych na astmę wykazano wzrost ekspresji indukowalnej syntazy NO oraz wzrost stężenia FENO. U chorych na astmę FENO dobrze koreluje z innymi wskaźnikami procesu zapalnego, związanego z naciekiem eozynofilowym, jest czułym wskaźnikiem procesu zapalnego szybko reagującym na włączone leczenie lub zaostrzenie choroby. Należy podkreślić szczególną przydatność pomiarów FENO w monitorowaniu leczenia wziewnymi steroidami. Wzrost stężenia FENO u chorych z alergicznym nieżytem nosa może wiązać się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia astmy. Stwierdzenie u chorych na przewlekłą obturacyjną chorobę płuc (POChP) podwyższonych wartości FENO może wskazywać na współistniejącą astmę. Pomiary stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym powinny znaleźć szersze zastosowanie w diagnostyce i monitorowaniu leczenia pacjentów z dolegliwościami ze strony układu oddechowego, zwłaszcza chorych na astmę. Słowa kluczowe: tlenek azotu w powietrzu wydychanym, astma, alergiczny nieżyt nosa, POChP. Summary The measurement of nitric oxide is a simple and noninvasive diagnostic test. In patients with asthma the increase in concentration of exhaled nitric oxide (FENO) has been demonstrated. In these patients FENO correlates well with other inflammatory process indicators related to eosinophilic infiltration; it is a sensitive index to inflammatory process, quickly responding to treatment or exacerbation of a disease. It should be emphasized that FENO is particularly useful in monitoring the therapy with the use of inhaled corticosteroids. The increased concentration of FENO in patients with allergic rhinitis might be associated with the higher risk of asthma. The elevated values of FENO in patients with chronic obstructive pulmonary disease may indicate coexisting asthma. The measurement of exhaled nitric oxide should be used more extensively in diagnostics and monitoring of the treatment of patients who suffer from respiratory diseases, especially those with asthma. Key words: exhaled nitric oxide, asthma, allergic rhinitis, COPD. Alergia Astma Immunologia 2009, 14 (4): Nadesłano: Adres do korespondencji / Address for correspondence Dr hab. n. med. Ziemowit Ziętkowski Klinika Alergologii i Chorób Wewnętrznych Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku ul. Skłodowskiej 24A, Białystok tel.: (85) z.zietkowski@wp.pl WSTĘP Tlenek azotu (NO) jest cząsteczką o wysokiej aktywności biologicznej, odgrywającą istotną rolę w fizjologii i patologii organizmu. Działanie NO ściśle zależy od jego stężenia w miejscu reakcji. W niskich stężeniach reguluje on homeostazę układu krwionośnego, oddechowego, odpornościowego, przewodnictwo w układzie nerwowym, natomiast w wysokich ma działanie prozapalne i cytotoksyczne, bezpośrednio lub za pośrednictwem aktywnych pochodnych (azotynu, trójtlenku azotu, nadtlenoazotynu, nitrozonadwęglanu) [1,2]. Biosynteza tlenku azotu odbywa się przy udziale enzymów należących do rodziny syntaz NO, które katalizują utlenowanie grupy guanidowej L-argininy do NO i L-cytruliny. Reakcja przebiega dwuetapowo z wytworzeniem przejściowego produktu N-hydroksy-L-argininy. Badania immunohistologiczne pozwoliły stwierdzić 3 izoformy NOS: enos śródbłonkowa syntaza NO (typ III NOS) jej obecność potwierdzono na komórkach śródbłonka naczyń, nabłonka oskrzeli, błony śluzowej nosa oraz pneumocytach typu II

2 216 Alergia Astma Immunologia 2009, 14 (4): nnos neuronalna NOS (typ I NOS) jej obecność wykazano w neuronach ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego, na komórkach nabłonka oskrzeli, w zakończeniach włókien hamujących inanc, obecnych w drogach oddechowych od tchawicy do drobnych oskrzeli, unerwiających mięśnie gładkie oskrzeli inos indukowalna syntaza NO (typ II NOS) jej ekspresję wykazano na komórkach nabłonka oskrzeli, komórkach nacieku zapalnego (makrofagach, eozynofilach, neutrofilach, komórkach tucznych), komórkach śródbłonka, fibroblastach, pneumocytach typu II i miocytach [3]. Dwie konstytutywne izoformy NOS (śródbłonkowa i neuronalna) biorą udział w fizjologicznej regulacji czynności układu oddechowego i wytwarzają w ciągu kilku sekund pikomolowe ilości tlenku azotu. U chorych na astmę obserwuje się upośledzenie ich funkcji, co ma wpływ na rozwój nadreaktywności oskrzeli, upośledzenie sprawności oczyszczania dróg oddechowych, nieswoistej obrony przed patogenami oraz powstawanie zmian strukturalnych w oskrzelach [4]. Indukowalna syntaza NO uczestniczy w procesach zapalnych oraz w odpowiedzi na zakażenia [5]. INOS jest odpowiedzialna za syntezę wielokrotnie większej (1000x) ilości NO niż konstytutywne izoformy tego enzymu, komórkowe wytwarzanie trwa przez wiele godzin, a nawet dni [5]. U chorych na astmę wykazano zwiększoną ekspresję indukowalnej formy syntazy NO oraz wzrost ilości NO w powietrzu wydychanym [6]. Ekspresja inos jest indukowana czynnikami endo- i egzogennymi, takimi jak: bakteryjne lipopolisacharydy, prozapalne cytokiny (IL-1β, INF-γ, TNF-α), ekspozycja na alergeny oraz oksydanty (odpowiedź na zanieczyszczenia atmosferyczne ozon i dwutlenek azotu) [7]. Syntazy NO, oprócz tlenku azotu, mają zdolność do wytwarzania anionu ponadtlenkowego (O 2 ). Zmniejszenie dostępności L-argininy u chorych na astmę powoduje wzrost wytwarzania O 2, a jednoczesne powstawanie NO i O 2 sprzyja powstawaniu nadtlenoazotynu (ONOO ). INOS w astmie przyczynia się do nasilenia procesu zapalnego poprzez wytworzenie znacznych ilości NO, który powoduje wzrost przepuszczalności drobnych naczyń krwionośnych, zwiększone wydzielanie śluzu, uszkodzenie i złuszczenie komórek nabłonka oskrzeli, surfaktantu, oraz upośledza pobieranie tlenu przez pneumocyty typu 2. Większość tych niekorzystnych efektów wiąże się z powstawaniem nadtlenoazotynu i wolnych rodników azotowych [8]. Jako pierwszy obecność tlenku azotu w powietrzu wydychanym (FENO) potwierdził Gustafsson w 1991 roku [9]. Podwyższone stężenia wydychanego tlenku azotu w astmie opisał Alving w 1993 roku. Wykazał on 2-3-krotnie wyższe wartości u chorych na astmę alergiczną w porównaniu z grupą zdrowych ochotników [7]. Wkrótce doniesienia te potwierdził Kharitonov, który wykazał zależność pomiędzy ekspozycją alergenową a wzrostem stężenia FENO [6]. W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie możliwością zastosowania pomiarów FENO jako wskaźnika procesu zapalnego błony śluzowej oskrzeli, przydatnego w monitorowaniu leczenia przeciwzapalnego. W porównaniu z innymi badaniami diagnostycznymi, takimi jak: bronchofiberoskopia, indukowana plwocina, nadreaktywność drzewa oskrzelowego, pomiary stężenia wydychanego tlenku azotu są proste, bezpieczne i nie powodują nasilenia objawów astmatycznych. Znaczenie FENO w astmie Podstawą wprowadzenia oceny FENO do diagnostyki chorób układu oddechowego okazało się wykazanie korelacji z wynikami innych badań. Al-Ali i wsp. wykazali u niepalących chorych na astmę alergiczną dodatnią korelację pomiędzy wzrostem stężenia FENO a nieswoistą nadreaktywnością oskrzeli (BHR) [10]. Ludviksdottir i wsp. oceniali FENO i BHR u zdrowych ochotników oraz u chorych na astmę alergiczną i niealergiczną. Podwyższone FENO oraz korelację z BHR wykazali jedynie w grupie chorych na astmę alergiczną [11]. Opublikowano również szereg badań, w których autorzy nie potwierdzili korelacji pomiędzy FENO i BHR, ani u dzieci [12], ani u dorosłych pacjentów z łagodną astmą [13]. Proces zapalny błony śluzowej drzewa oskrzelowego chorych na astmę jest często związany ze wzrostem odsetka eozynofilów [14]. Jatakanon i wsp. opisali istotną statystycznie korelację pomiędzy liczbą eozynofilów w plwocinie indukowanej a stężeniem wydychanego NO u chorych na astmę, nie poddanych leczeniu przeciwzapalnemu [15]. Ta sama grupa badaczy wykazała ścisłą zależność pomiędzy wzrostem stężenia FENO, dobową zmiennością PEF i liczbą eozynofilów w plwocinie a obniżeniem FEV1 (natężonej pojemności wydechowej 1-sekundowej) oraz porannego PEF w grupie pacjentów, u których w następstwie redukcji dawki steroidów wziewnych wystąpiło zaostrzenie astmy [16]. Silvestri i wsp. u dzieci z astmą alergiczną zaobserwowali zależność pomiędzy FENO a obwodową eozynofilią [17]. Lenz i wsp. wykazali, że u dzieci FENO jest bardziej swoistym wskaźnikiem zaostrzenia astmy oraz odpowiedzi na leczenie steroidami w porównaniu ze stężeniem ECP i rozpuszczalnej formy receptora dla interleukiny 2 (sil2r) [18]. W innych badaniach uzyskano podobne wyniki. Piacentini i wsp. wykazali korelację pomiędzy FENO a eozynofilią w indukowanej plwocinie zwłaszcza u chorych nie przyjmujących steroidów wziewnych [19]. Mattes i wsp. potwierdzili korelację pomiędzy FENO a wskaźnikami procesu zapalnego błony śluzowej oskrzeli związanego ze zwiększeniem liczby eozynofilów u dzieci ze steroidozależną astmą [20]. Berry i wsp. w grupie 566 niepalących chorych na astmę o różnym stopniu ciężkości wykazali korelację FENO z liczbą eozynofilów w plwocinie indukowanej. FENO charakteryzował się 71% czułością i 72% swoistością w identyfikacji eozynofilii w plwocinie indukowanej > 3%. U 9% (58) chorych nie powiodła się indukcja plwociny, a 0,4% (3) chorych nie było w stanie wykonać pomiaru FENO. Autorzy sugerują, że pomiary FENO są bardzo przydatną metodą dla oceny zapalenia związanego ze zwiększeniem liczby eozynofilów [21]. Badanie wycinków błony śluzowej drzewa oskrzelowego pobranych w czasie bronchofiberoskopii oraz ocena popłuczyn oskrzelowo-pęcherzykowych (BAL) dają bezpośrednią odpowiedź co do obecności i nasilenia procesu

3 Ziętkowski Z i wsp. Kliniczne znaczenie pomiarów stężenia tlenku azotu zapalnego, nie są jednak pozbawione działań niepożądanych i nie mogą być stosowane rutynowo. Niezwykle cenne okazało się przeprowadzenie badań, w których potwierdzono korelację pomiędzy wynikami uzyskanymi z wykorzystaniem powyższych metod a stężeniem FENO. Lim i wsp., oceniając wpływ leczenia steroidami wziewnymi, opisali zmniejszenie nacieku eozynofilowego w błonie śluzowej oskrzeli, stężenia wskaźników procesu zapalnego w BAL-u oraz ilości wydychanego NO [22]. Van den Toorn i wsp. wykazali ścisłą korelację pomiędzy gęstością głównego białka zasadowego (MBP) w wycinkach błony śluzowej oskrzeli, a stężeniem FENO [23]. W 1999 roku opublikowano wytyczne Amerykańskiego Towarzystwa Oddechowego (ATS), w których omówiono zasady pomiarów FENO w powietrzu wydychanym [24]. Wieloletnie badania pozwoliły na poznanie zakresu wartości uznawanych za prawidłowe oraz zasad interpretacji podwyższonych wartości w różnych jednostkach chorobowych. Aktualne wytyczne dotyczące interpretacji pomiarów FENO przedstawiono w tabeli 1 i 2 [25]. Pomiary stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym należy interpretować indywidualnie u każdego pacjenta, przy uwzględnieniu danych z wywiadu, badania przedmiotowego oraz innych badań dodatkowych. Wykazanie prawidłowych wartości FENO nie wyklucza rozpoznania astmy, zwłaszcza niealergicznej. Wysokie wartości przy odpowiednich danych z wywiadu cechują się wysoką swoistością w rozpoznaniu astmy, zwłaszcza o fenotypie eozynofilowym. W tabeli I i III przedstawiono schorzenia, w których pomiary FENO mogą mieć znaczenie diagnostyczne, a w tabeli IV czynniki wpływające na stężenie wydychanego tlenku azotu. Tabela I. Przydatność kliniczna pomiarów FENO w diagnostyce przewlekłych objawów ze strony układu oddechowego [25] FENO ppb Dorośli 5 25 Dzieci (<12 r.ż.) 5-20 Dorośli Dzieci (<12 r.ż.) Dorośli >50 Dzieci (<12 r.ż.) >35 Ocena Zapalenie eozynofilowe niski mało prawdopodobne Dorośli Do rozważenia: astma neutrofilowa przewlekłe zapalenie zatok GERD choroby układu krążenia średni obecne, ale w Interpretacja oparta na objawach łagodnym stopniu klinicznych wysoki istotne Do rozważenia: astma alergiczna eozynofilowe zapalenie oskrzeli zespół Churg Strauss Pozytywna odpowiedź na wziewne steroidy jest bardzo prawdopodobna. Dzieci Do rozważenia: wheezy bronchitis GERD mukowiscydoza pierwotna dyskineza rzęsek (<5ppB) wady wrodzone niedobory odporności Interpretacja oparta na objawach klinicznych Jeśli występują objawy odwracalnej obturacji, astma jest bardzo prawdopodobna. Pozytywna odpowiedź na wziewne steroidy jest bardzo prawdopodobna. Tabela II. Przydatność kliniczna pomiarów FENO w astmie [25] FENO ppb Dorośli 5 25 Dzieci (<12 r.ż.) 5-20 Dorośli Dzieci (<12 r.ż.) Dorośli >50 Dzieci (<12 r.ż.) >35 niski średni Ocena Wysoki (również wzrost o >60% w porównaniu do poprzednich pomiarów) Zapalenie eozynofilowe mało prawdopodobne obecne, ale w łagodnym stopniu istotne Dorośli Dzieci Jeśli występują objawy weryfikacja diagnozy. Jeśli bez objawów leczony wziewnymi steroidami: dobry efekt leczenia zmniejszyć dawkę wziewnych steroidów, a jeżeli jest mała, można rozważyć ich odstawienie Jeżeli występują objawy: Jeżeli występują objawy rozważyć infekcję lub ekspozycję jak dorośli alergenową jako przyczynę Sprawdzić przyczyny rozważyć zwiększenie dawki nieskuteczności wziewnych wziewnych steroidów lub steroidów: dodanie innych leków compliance Jeżeli bez objawów: zła technika inhalacji nie zmieniać dawki wziewnych zły dobór inhalatora steroidów, jeżeli pacjent Jeżeli bez objawów jak jest stabilny dorośli Jeżeli występują objawy rozważyć: niedostateczne leczenie wziewnymi steroidami: sprawdzić compliance, technikę inhalacji możliwa niedostateczna dawka wziewnych steroidów lub wysoka ekspozycja alergenowa możliwe rozpoczynające się zaostrzenie astmy (mniej prawdopodobne, gdy chory nie przyjmuje wziewnych steroidów) rozważyć oporność na steroidy Jeżeli bez objawów: nie zmieniać dawki wziewnych steroidów, jeżeli pacjent jest stabilny

4 218 Alergia Astma Immunologia 2009, 14 (4): Tabela III. Choroby, w których pomiary FENO mogą mieć znaczenie diagnostyczne Podwyższone FENO Zmienne doniesienia Obniżenie FENO Astma Zespół Churg-Straussa Alergiczny nieżyt nosa Infekcje wirusowe Marskość wątroby Odrzucenie przeszczepu płuc Rozstrzenia oskrzeli POChP Sarkoidoza Twardzina układowa Zwłóknienie pęcherzyków płucnych Mukowiscydoza Pierwotna dyskineza rzęsek Nadciśnienie płucne HIV ARDS Tabela IV. Czynniki wpływające na stężenie wydychanego tlenku azotu Podwyższają FENO Wirusowe infekcje układu oddechowego [Murphy 1998] Alergiczny nieżyt nosa [Henriksen 1999] Dieta bogata w nitraty [Olin 2001] Obniżają FENO Manewry spirometryczne [Sikoff 1999] Wysiłek [Tekada 2001] Skurcz oskrzeli [Terada 2001, Piacentini 2002] Dym tytoniowy [Verieden 1999] Zawsze należy wykonywać pomiary FENO przed innymi testami układu oddechowego. Zawsze należy pytać o infekcje, palenie papierosów, dietę. U palaczy (nie chorujących na astmę) obserwujemy najczęściej obniżenie FENO do 2-10ppB, podwyższone wskazuje na eozynofilowe zapalenie, prawidłowe jest trudne do interpretacji. W badaniach własnych przeprowadzonych w dużej grupie chorych nieleczonych steroidami wziewnymi, stężenie FENO u chorych na astmę alergiczną było znamiennie wyższe w porównaniu z grupą chorych na astmę niealergiczną (84 ± 51 ppb vs 46 ± 33 ppb). W grupie zdrowych ochotników stężenie FENO (12 ± 5 ppb) było istotnie niższe w porównaniu z chorymi na astmę. Wartości FENO uznawane za prawidłowe (poniżej 20 ppb) stwierdzono u 9% chorych na astmę alergiczną i u 31% chorych na astmę niealergiczną. Rozkład uzyskanych wyników przedstawiono graficznie na rycinie 1. W pracy wykazano znamienną statystycznie korelację pomiędzy FENO a stopniem odwracalności obturacji oskrzeli, nieswoistą nadreaktywnością oskrzeli na histaminę, stężeniem ECP w surowicy, jak również eozynofilią we krwi obwodowej w obu badanych grupach chorych na astmę. Przeprowadzone FENO ppb FENO ppb Ryc. 1. Rozkład stężenia tlenku azotu u chorych na astmę alergiczną i niealergiczną nie leczonych wziewnymi steroidami w badaniach własnych [26]

5 Ziętkowski Z i wsp. Kliniczne znaczenie pomiarów stężenia tlenku azotu badania wykazały wysoką przydatność diagnostyczną pomiarów FENO u chorych na astmę nieleczonych wziewnymi steroidami, zwłaszcza u chorych z alergicznym podłożem choroby [26]. U dzieci obserwuje się niższe, zależne od wieku wartości FENO. Stężenie wydychanego NO wzrasta wraz z wiekiem i wzrostem zdrowych dzieci. Zwiększenie wzrostu ze 120 do 180 cm powoduje wzrost FENO od 7 do 14 ppb. Ma to związek z wielkością i przekrojem oskrzeli, jak również powierzchnią układu oddechowego [27]. FENO wzrasta z wiekiem również u dorosłych. W niektórych badaniach wykazano wzrost stężenia NO w powietrzu wydychanym o 100% pomiędzy 20. a 70. rokiem życia [27]. Badania przeprowadzone u dzieci chorych na astmę potwierdziły przydatność pomiarów FENO zarówno w diagnostyce, jak i monitorowaniu leczenia. Praktyczne wskazówki dotyczące zastosowania pomiarów FENO u dzieci przedstawiono w tabeli I i II. Pomiary FENO mogą okazać się przydatne w monitorowaniu leczenia chorych na astmę w okresie stabilnym, jak również w czasie zaostrzeń. Krótko i długo działające preparaty β2-agonistów nie wpływają na stężenie wydychanego NO u chorych na astmę [28]. Steroidy hamują inos (poprzez blokowanie czynnika transkrypcyjnego NfkapaB) na komórkach nabłonka błony śluzowej oskrzeli i zmniejszają ilość wydychanego NO [29]. Lim i wsp. opisali w czasie 4-tygodniowego okresu leczenia budesonidem istotną statystycznie redukcję FENO, która korelowała z poprawą kliniczną, poprawą parametrów spirometrycznych, zmniejszeniem nieswoistej nadreaktywności oskrzeli, liczby eozynofilów w plwocinie i wycinkach pobranych w czasie biopsji oskrzeli [22]. Podobne wyniki uzyskali van Rensen i wsp. Po przerwaniu leczenia steroidami wziewnymi, stężenie FENO ponownie wzrosło po 2 tygodniach, a do wartości wyjściowych powróciło po 4 tygodniach. Opisane zmiany korelowały z innymi wskaźnikami procesu zapalnego, co wskazuje na możliwość wykorzystania pomiarów FENO w monitorowaniu leczenia przeciwzapalnego [13]. Zależną od dawki wziewnych steroidów redukcję stężenia wydychanego NO opisali również Kharitonov i wsp., a istotne zmiany zaobserwowali już w 3. dobie leczenia [30]. Bardzo przydatne jest wykorzystanie pomiarów FENO w monitorowaniu leczenia chorych z zaostrzeniem astmy. Massaro i wsp. wykazali spadek stężenia FENO już po 48 godzinach od włączenia do leczenia doustnych steroidów [31]. Zastosowanie budesonidu w nebulizacji u dzieci z zaostrzeniem astmy powoduje istotne obniżenie FENO po 6 godzinach [32]. W badaniach własnych u chorych z ciężkim zaostrzeniem astmy, którzy wymagali włączenia do leczenia doustnych steroidów, wykazano istotne obniżenie stężenia wydychanego FENO. Zmiany w stężeniu FENO korelowały z poprawą kliniczną i zostały zaobserwowane wcześniej niż poprawa parametrów spirometrycznych [33]. Bisgaard i wsp. wykazali 20% redukcję stężenia FENO po 2 tygodniach leczenia montelukastem (15% spadek FENO zaobserwowano już po 2 dniach) [34]. Lipworth i wsp. wykazali, że dodanie zafirlukastu do dotychczasowego leczenia wziewnymi steroidami powoduje istotne statystycznie zmniejszenie stężenia FENO już po 1 tygodniu obserwacji. Podobnego efektu nie obserwowano po dodaniu do leczenia długo działającego preparatu β2-agonisty [35]. U chorych z ciężką postacią astmy, u których nie stwierdza się wyraźnie podwyższonego stężenia wydychanego NO, w błonie śluzowej oskrzeli można stwierdzić wzrost liczby neutrofilów przy braku zwiększonego odsetka eozynofilów. Chorzy ci często słabo reagują na leczenie wziewnymi i systemowymi steroidami [36]. Moody i wsp. na podstawie badań przeprowadzonych u pacjentów z dodatnimi testami skórnymi z alergenami roztoczy kurzu domowego (bez objawów klinicznych) sugerują, że wzrost stężenia FENO może być wyrazem obecności subklinicznego procesu zapalnego, charakterystycznego dla astmy [37]. Van den Toorn i wsp. wykazali u pacjentów w okresie remisji, u których w dzieciństwie występowały objawy astmy, obecność przewlekłego procesu zapalnego błony śluzowej oskrzeli korelującego z podwyższonym stężeniem wydychanego NO. Autorzy uważają, że stanowi to istotny czynnik ryzyka powrotu objawów astmatycznych w późniejszym okresie życia i traktują pomiary wydychanego NO za wskaźnik procesu zapalnego oraz przebudowy oskrzeli u chorych na astmę, cenny zarówno w okresie objawowym, jak i bezobjawowym choroby [23]. Znaczenie pomiarów FENO w alergicznym nieżycie nosa Badania epidemiologiczne [38] dostarczyły wielu dowodów na częste współistnienie astmy i alergicznego nieżytu nosa (ANN). ANN stanowi czynnik ryzyka rozwoju astmy [39]. Objawy ANN często poprzedzają wystąpienie astmy, a ich pojawienie się w pierwszych latach życia jest wyrazem podatności na choroby atopowe [38]. Settipane i wsp. wykazali, że ryzyko rozwoju astmy jest 3-krotnie większe u chorych na ANN w porównaniu z grupą kontrolną [39]. U wielu chorych na ANN obserwuje się zwiększoną wrażliwość oskrzeli na metacholinę lub histaminę [40]. W patogenezie astmy i ANN kluczową rolę odgrywa proces zapalny. Komórki zapalne stwierdzone w indukowanej plwocinie są nie tylko w drogach oddechowych chorych na astmę, ale również w oskrzelach chorych na alergiczny sezonowy nieżyt nosa (ASNN) poza okresem pylenia [41]. Gratziou i wsp. opisali wzrost stężenia NO w powietrzu wydychanym u chorych na ASNN zarówno przed, jak i w trakcie sezonu pylenia, co może wiązać się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia astmy [42]. Doniesienia te potwierdzili Olin i wsp., którzy wykazali podwyższone stężenia FENO u chorych na ASNN przed sezonem pylenia w porównaniu z grupą zdrowych ochotników bez cech atopii oraz chorymi na niealergiczny nieżyt nosa [43]. W badaniach własnych stężenie wydychanego NO przed okresem pylenia było istotnie wyższe u chorych na ASNN w porównaniu z grupą zdrowych ochotników. Badania powtórzone w czasie trwania sezonu pylenia traw wykazały istotny statystycznie wzrost stężenia FENO. Obserwowane zmiany korelowały z występowaniem i stopniem

6 220 Alergia Astma Immunologia 2009, 14 (4): nasilenia objawów astmatycznych, ale nie korelowały z nasileniem objawów ASNN. Badania wykazały, że ocena stężenia FENO jest przydatnym badaniem w monitorowaniu zapalenia dolnych dróg oddechowych u chorych na ASNN [44]. Znaczenie pomiarów FENO w POChP Badania stężenia NO w powietrzu wydychanym u chorych na POChP nie przyniosły jednoznacznych wyników. Kanazawa i wsp. zaobserwowali u pacjentów w niestabilnym okresie choroby wyższe stężenia NO niż u palaczy z przewlekłym zapaleniem oskrzeli oraz zdrowych ochotników [45]. W innych badaniach Clini i wsp. wykazali u chorych na ciężką, stabilną postać POChP wartości FENO znacznie niższe niż u ludzi zdrowych [46]. Rutgers i wsp. nie znaleźli różnic w stężeniu FENO pomiędzy chorymi na POChP, a osobami zdrowymi [47]. W badaniach własnych wykazano istotne statystycznie wyższe stężenia FENO u chorych na POChP w porównaniu z osobami zdrowymi dobranymi pod względem ekspozycji na dym tytoniowy. Wykazano również korelację FENO z częściową odwracalnością obturacji oskrzeli po β2-mimetykach oraz poprawą po wziewnych steroidach [48]. Zasadnicze znaczenie w powstawaniu opisywanych rozbieżności może mieć odmienny charakter procesu zapalnego w poszczególnych grupach chorych na POChP. Chorzy, u których stwierdzono zwiększoną liczbę eozynofilów w wycinkach błony śluzowej drzewa oskrzelowego oraz plwocinie i podwyższone stężenie FENO, mogą pozytywnie reagować na leczenie steroidami oraz wykazywać częściową odwracalność po β2-mimetykach [49]. Oznaczanie FENO u chorych z POChP może okazać się szczególnie przydatne w celu rozpoznania chorych ze współistniejącą astmą, u których korzystne będzie zastosowanie wziewnych steroidów [50]. PODSUMOWANIE Pomiar stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym jest prostym, nieinwazyjnym, przyjaznym dla pacjenta badaniem diagnostycznym, szczególnie przydatnym u chorych na astmę. FENO dobrze koreluje z innymi wskaźnikami procesu zapalnego związanego z naciekiem eozynofilowym, ocenianymi w materiale pobranym drogą biopsji, płynie uzyskanym z płukania oskrzelowopęcherzykowego, czy też w plwocinie indukowanej. NO w powietrzu wydychanym jest czułym wskaźnikiem procesu zapalnego, szybko reagującym na włączone leczenie lub zaostrzenie choroby. Należy podkreślić szczególną przydatność pomiarów FENO w monitorowaniu leczenia wziewnymi steroidami. Pomiary wydychanego NO wykazują wyższość nad konwencjonalnymi testami, które są rekomendowane w diagnostyce i monitorowaniu leczenia chorych na astmę i powinny być szerzej wykorzystywane w praktyce klinicznej. Wzrost stężenia FENO u chorych z alergicznym nieżytem nosa może wiązać się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia astmy. Stwierdzenie u chorych na POChP podwyższonych wartości FENO może wskazywać na współistniejącą astmę co powinno mieć istotny wpływ na zastosowane leczenie. Piśmiennictwo 1. Kroncke KD, Fehsel K, Kolb-Bachofen W. Inducible nitric oxide synthase and its product nitric oxide, a small molecule with complex biological activities. Biol Chem 1995; 376: Nussler AK, Billiar TR. Inflammation, immunoregulation and inducible nitric oxide synthase. J Leukoc Biol 1993; 54: Klink M, Cedzyński M. Tlenek azotu jako regulator niektórych funkcji układu odpornościowego. Postępy Biologii Komórki 1999; 26: Hamid Q, Springall DR, Riveros-Moreno V. Induction of nitric oxide synthase in asthma. Lancet 1993; 342: Geller DA, Billiar TR. Molecular biology of nitric oxide synthases. Cancer Metastasis Rev 1998; 17: Kharitonov SA, Yates DH, Robbins RA i wsp. Increased nitric oxide in exhaled air of asthmatic patients. Lancet 1994; 343: Alving K, Weitzberg E, Lundberg M. Increased amount of nitric oxide in exhaled air of asthmatics. Eur Respir J 1993; 6: Heiss LN, Lancaster JR Jr, Corbett JA i wsp. Epithelial autotoxicity of nitric oxide: Role in the respiratory cytopathology of nitric oxide. Proc Natl Acad Sci 1994; 91: Gustafsson LE, Leone AM, Persson MG i wsp. Endogenous nitric oxide is present in the exhaled air of rabbits, guinea pigs and humans. Biochem Biophys Res Commun 1991; 181(2): Al-Ali MK, Eames C, Howarth PH. Exhaled nitric oxide; relationship to clinicophysiological markers of asthma severity. Respir Med 1998; 92: Ludviksdottir D, Janson C, Hogman M i wsp. Exhaled nitric oxide and its relationship to airway responsiveness and atopy in asthma. BHR Study Group. Respir Med 1999; 93: Silvestri M, Spallarossa D, Battistini E i wsp. Dissociation between exhaled nitric oxide and hyperresponsiveness in children with mild intermittent asthma. Thorax 2000; 55: van Rensen E, Straathof KC, Veselic-Charvat MA i wsp. Effect of inhaled steroids on airway hyperresponsiveness, sputum eosinophils, and exhaled nitric oxide levels in patients with asthma. Thorax 1999; 54: Bousquet J, Chanez P, Lacoste JY i wsp. Eosinophilic inflammation in asthma. N Engl J Med 1990; 323: Jatakanon A, Lim S, Kharitoniv SA i wsp. Correlation between exhaled nitric oxide, sputum eosinophils, and methacholine responsiveness in patients with mild asthma. Thorax 1998; 53: Jatakanon A, Lim S, Barnes PJ. Changes in sputum eosinophilic predict loss of asthma control. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: Silvestri M, Spallarossa D, Frangova V i wsp. Orally exhaled nitric oxide levels are related to the degree of blood eosinophilia in atopic children with mild-intermittent asthma. Eur Respir J 1999; 13: Lanz MJ, Leung DY, McCormick DR i wsp. Comparison of exhaled nitric oxide, serum eosinophilic cationic protein and soluble interleukin-2 receptor in exacerbations of pediatric asthma. Pediatr Pulmonol 1997; 24:

7 Ziętkowski Z i wsp. Kliniczne znaczenie pomiarów stężenia tlenku azotu Piacentini GL, Bodini A, Costella S i wsp. Exhaled nitric oxide and sputum eosinophil markers of inflammation in asthmatic children. Eur Respir J 1999; 13: Mattes J, Storm van s Gravesande K, Reining U i wsp. NO in exhaled air is correlated with markers of eosinophilic airway inflammation in corticosteroid-dependent childhood asthma. Eur Respir J 1999; 13: Berry MA, Shaw DE, Green RH i wsp. The use of exhaled nitric oxide concentration to identify eosinophilic airway inflammation: an observational study in adults with asthma. Clin Exp Allergy 2005; 35: Lim S, Jatakanon A, John M i wsp. Effect of inhaled budesonide on lung function and airway inflammation. Assessment by various inflammatory markers in mild asthma. Am J Respir Crit Care Med; 1999: 159, Van den Toorn LM, Overbeek SE, de Jongste JC i wsp. Airway inflammation is present during clinical remission of atopic asthma. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164: American Thoracic Society/American Lung Association Recommendations for On-line Measurement of Exhaled Nitric Oxide in Adults and the Recommendations for On-line, Offline and Nasal Expired Nitric Oxide Measurements in Children. Am J Respir Crit Care Med 1999; 160: Taylor DR. Nitric oxide as a clinical guide for asthma management. J Allergy Clin Immunol 2006; 117: Ziętkowski Z, Bodzenta-Łukaszyk A, Tomasiak MM i wsp. Comparison of exhaled nitric oxide measurement with conventional tests in steroid-naive asthma patients. J Investig Allergol Clin Immunol 2006; 16 (4): Tsang KW, Ip SK, Leung R i wsp. Exhaled nitric oxide: the effects of age, gender and body size. Lung 2001; 179: Yates DH, Kharitoniv SA, Barnes PJ. Effect of short- and longacting inhaled β2-agonists on exhaled nitric oxide in asthmatic patients. Eur Respir J 1997; 10: Yates DH, Kharitonov SA, Robbins RA i wsp. Effect of nitric oxide synthase inhibitor and a glucocorticosteroid on exhaled nitric oxide. Am J Resp Crit Care Med 1995; 152: Kharitonov SA, Donnelly LE, Corradi M i wsp. Dose-dependent onset and duration of action of 100/400mcg budesonide on exhaled nitric oxide and related changes in other potential markers of airway inflammation in asthma. Eur Respir J 2000; 16(Suppl 31): 340S. 31. Massaro AF, Gaston B, Kita D i wsp. Expired nitric oxide levels during treatment of acute asthma. Am J Resp Crit Care Med 1995; 152: Tsai YG, Lee MY, Yang KD i wsp. A single dose of nebulized budesonide decreases exhaled nitric oxide in children with acute asthma. J Pediatr 2001; 139: Ziętkowski Z, Bodzenta-Łukaszyk A. Stężenie tlenku azotu (NO) w powietrzu wydychanym w monitorowaniu leczenia chorych z zaostrzeniem astmy oskrzelowej. Polski Merkuriusz Lekarski 2004; 16 (92): Bisgaard H, Loland L. NO in exhaled air of asthmatic children is reduced by the leukotriene receptor antagonist montelukast. Am J Respir Crit Care Med 1999; 160: Lipworth BJ, Dempsey OJ, Aziz i wsp. Effect of adding a leukotriene antagonist or a long-acting beta(2)-agonist in asthmatic patients with the glycine 16 beta(2)-adrenoreceptor genotype. Am J Med 2000; 109: Stirling RG, Kharitonov SA, Campbell D i wsp. Increase in exhaled nitric oxide levels in patients with difficult asthma and correlation with symptoms and disease severity despite treatment with oral and inhaled corticosteroids. Asthma and Allergy Group. Thorax 1998; 53: Moody A, Fergusson W, Wells A i wsp. Increased nitric oxide production in the respiratory tract in asymptomatic Pacific Islanders: an association with skin prick reactivity to house dust mite. J Allergy Clin Immunol 2000; 105: Wright AL, Holberg CI, Martinez FD i wsp. Epidemiology of physician-diagnosed allergic rhinitis in childhood. Pediatrics 1994; 94: Settipane RJ, Hagy GW, Settipane GA. Long-term risk factors for developing asthma and allergic rhinitis: 23-year follow-up study of college students. Allergy Proc 1994; 15: Townley RG, Ryo UY, Kolotkin BM i wsp. Bronchial sensitivity to methacholine in current and former asthmatic and allergic rhinitis patients and control subjects. J Allergy Clin Immunol 1975; 56: Foresi A, Leone C, Pelucchi A i wsp. Eosinophils, mast cells and basophils in induced sputum from patients with seasonal allergic rhinitis and perennial asthma: relationship to methacholine responsiveness. J Allergy Clin Immunol 1997; 100: Gratziou C, Lignos M, Dassiou M i wsp. Influence of atopy on exhaled nitric oxide in patients with stable asthma and rhinitis. Eur Respir J 1999;14: Olin AC, Andersson M, Granung G i wsp. Atopic subjects without respiratory symptoms have normal exhaled NO. Am J Respir Crit Care Med 2001; 163: Ziętkowski Z, Bodzenta-Łukaszyk A, Tomasiak MM. Tlenek azotu w powietrzu wydychanym u chorych na alergiczny sezonowy nieżyt nosa. Alergia Astma Immunologia 2004; 9(2): Kanazawa H, Shoji S, Yoshikava T i wsp. Increased production of endogenous nitric oxide in patients with bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Clin Exp Allergy 1998; 28: Clini E, Bianchi L, Pagani M i wsp.: Endogenous nitric oxide in patients with stable COPD: correlates with severity of disease. Thorax 1998; 53: Rutgers SR, van der Mark TW, Coers W i wsp. Markers of nitric oxide metabolism in sputum and exhaled air are not increased in chronic obstructive pulmonary disease. Thorax 1999; 54: Ziętkowski Z, Kucharewicz I, Bodzenta-Łukaszyk A. The influence of inhaled corticosteroids on exhaled nitric oxide in stable chronic obstructive pulmonary disease. Respiratory Medicine 2005; 99 (7): Papi A, Romagnoli M, Baraldo S i wsp. Partial revesibility of airflow limitation and increased exhaled NO and sputum eosinophilia in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2000; 162: Ferreira IM, Hazari MS, Gutierrez C i wsp. Exhaled nitric oxide and hydrogen peroxide in patients with chronic obstructive pulmonary disease: effects of inhaled beclomethasone. Am J Respir Crit Care Med 2001; 164:

8 222 Alergia Astma Immunologia 2009, 14 (4): Pytania 1. Wzrost stężenia tlenku azotu w powietrzu wydychanym związany jest ze wzrostem ekspresji: a. endotelialnej syntazy NO b. neuronalnej syntazy NO c. indukowalnej syntazy NO d. nie ma związku z ekspresją enzymów należących do rodziny syntaz NO e. endotelialnej i neuronalnej syntazy NO 2. Ekspozycja na dym tytoniowy powoduje: a. wzrost stężenia wydychanego NO b. spadek stężenia wydychanego NO c. nie ma wpływu na stężenie wydychanego NO d. ma korzystne działanie poprzez obniżenie stężenia wydychanego NO e. uniemożliwia wykonanie badania 3. Stężenie wydychanego tlenku azotu w powietrzu wydychanym 150ppB u chorego na astmę leczonego preparatem Flixotide 250 mcg raz na dobę może wskazywać na: a. zaostrzenie astmy b. znaczną ekspozycję alergenową c. zbyt małą dawkę wziewnych steroidów d. nieregularne przyjmowanie leków e. wszystkie prawidłowe 4. Wykazanie niskich wartości NO w powietrzu wydychanym u dzieci poniżej 12 roku życia w czasie diagnostyki przewlekłych objawów ze strony układu oddechowego może wskazywać na: a. mukowiscydozę b. pierwotną dyskinezę rzęsek c. refluks żołądkowo-przełykowy d. częste infekcje układu oddechowego e. wszystkie odpowiedzi prawidłowe 5. Do leków, które obniżają stężenie wydychanego NO nie należą: a. wziewne steroidy b. leki antyleukotrienowe c. doustne steroidy d. wziewne B2-mimetyki e. żadne z powyższych Odpowiedzi na ww. pytania ukażą się w następnym numerze czasopisma.