Stężenie tlenku azotu w powietrzu wydychanym koreluje ze zmianą FEV1 w próbie odwracalności obturacji oskrzeli u dzieci chorych na astmę

ARTYKUŁY ORYGINALNE 203 Stężenie tlenku azotu w powietrzu wydychanym koreluje ze zmianą FEV1 w próbie odwracalności obturacji oskrzeli u dzieci chorych na astmę Fractional exhaled nitric oxide correlates with FEV1 in bronchial reversibility test in children with asthma DANIELA GJUROW-PODLECKA, PAWEŁ MAJAK, IZABELA KAŁUZIŃSKA-PARZYSZEK, JOANNA JERZYŃSKA, IWONA STELMACH Oddział Kliniczny Interny Dziecięcej i Alergologii III Katedry Pediatrii UM w Łodzi, Wojewódzki Szpital Specjalistyczny im. M. Kopernika w Łodzi Streszczenie Wprowadzenie. Dostępnych jest wiele doniesień wskazujących na pomiar stężenia tlenku azotu w wydychanym powietrzu (FeNO) jako parametru korelującego z nasileniem zapalenia w drogach oddechowych, rzeczywiste znaczenie kliniczne tego markera jednak nie zostało jednoznacznie potwierdzone. Cel. Celem badania była ocena zależności pomiędzy FeNO a ΔFEV1 w próbie rozkurczowej oraz nasileniem objawów klinicznych i jakością życia ocenionych w punktowej skali opartej o Pediatryczny Kwestionariusz Badający Jakość Życia (PAQLQ(S)) według Juniper u dzieci chorych na astmę. Materiał i metody. Do badania zakwalifikowano 101 dzieci, w wieku 7-18 lat, chorych na astmę, leczonych co najmniej 6 miesięcy przed pierwszą wizytą. U dzieci wykonano badanie spirometryczne z próbą odwracalności obturacji, dokonano pomiaru FeNO oraz oceniono jakość życia dziecka przy pomocy PAQLQ(S). Wyniki. Wykazano istotną statystycznie korelację pomiędzy ΔFEV1% w próbie odwracalności obturacji oraz FeNO. Zależność ta była większa u pacjentów ze współistniejącym ANN. Analizę uzupełniono o ocenę krzywej ROC, wykazując znamienną zależność pomiędzy FeNO a istotnym (>12%) wzrostem FEV1. Istotny wzrost FEV1 determinował wyższe wartości FeNO, szczególnie u pacjentów ze współistniejącym ANN. Nie wykazano istotnych zależności pomiędzy PAQLQ(S) a ΔFEV1% oraz wartościami FeNO. Stwierdzono obecność ujemnej korelacji pomiędzy ΔFEV1% i domeną aktywności kwestionariusza (R=-0,271; P=0,006) wraz z większą względną zmianą FEV1% obserwowano większe ograniczenia aktywności fizycznej. Wnioski. Pomiar FeNO może być pomocny w monitorowaniu astmy u dzieci, jednak wynik tego pomiaru powinien być interpretowany zawsze w aspekcie konkretnej sytuacji klinicznej z uwzględnieniem fenotypu astmy i chorób współistniejących, takich jak alergiczny nieżyt nosa. Słowa kluczowe: astma, dzieci, odwracalność obturacji, FeNO Summary Introduction. There are many studies about FeNO measurement as the marker of inflammation in airways, however clinical significance of this parameter is still not proven. Aim. The objective of this study was to determine correlation between FeNO and changes in FEV1 in bronchial reversibility test and clinical symptoms/quality of life recorded in questionnaire (PAQLQ according to Juniper) in children. Material and methods. 101 children, aged 7-18 yrs, with asthma, treated at least 6 months prior to first visit, participated in the study. The children underwent spirometry with bronchial reversibility test, FeNO measurement and recorded symptoms in PAQLQ questionnaire. Results. The results showed significant correlation between ΔFEV1% in bronchial reversibility test and FeNO. This correlation was stronger in patients with AR. ROC curves revealed correlation between FeNO and the significant increase of FEV1 (>12%). The significant increase of FEV1 determined higher measurements of FeNO, especially in children with AR. There was no significant correlation stated between PAQLQ(S) and ΔFEV1% and FeNO. There was negative correlation between ΔFEV1% and activity domain in questionnaire (R=-0,271; P=0,006) higher changes in FEV1% correlated with lower physical activity. Conclusions. FeNO measurement can be very helpful in monitoring asthma in children, however it should be considered always with clinical symptoms, asthma phenotype and concomitant disorders, e.g. allergic rhinitis. Key words: astma, children, bronchial reversibility test, FeNO Alergia Astma Immunologia 2010, 15 (4): 203-207 www.alergia-astma-immunologia.eu Przyjęto do druku: 23.11.2010 Adres do korespondencji / Address for correspondence Prof. dr hab. med. Iwona Stelmach Oddział Kliniczny Interny Dziecięcej i Alergologii WSS im M. Kopernika, ul. Pabianicka 62, 93-513 Łódź tel.: 48 42 689 59 72, fax: 48 42 689 59 73 e-mail: alergol@kopernik.lodz.pl

204 Alergia Astma Immunologia 2010, 15 (4): 203-207 Wstęp Rozpoznanie astmy oskrzelowej u dzieci opiera się przede wszystkim na precyzyjnie zebranym wywiadzie i reakcji na zastosowane leczenie przeciwzapalne. Obraz choroby uzupełnia badanie przedmiotowe pacjenta, które bardzo często nie wykazuje odchyleń od stanu prawidłowego, zwłaszcza w okresie pomiędzy zaostrzeniami choroby [1]. Dodatkowych informacji o rzeczywistym stanie dróg oddechowych dzieci chorych na astmę poszukuje się w badaniach dodatkowych, oceniających subkliniczne zaburzenia drożności oskrzeli. Jednak z uwagi na konieczność dobrej współpracy pacjenta przy wykonywaniu badań czynności płuc, wiarygodne i powtarzalne wyniki uzyskuje się zwykle u dzieci powyżej 6. roku życia. W związku z tym, że astma jest chorobą przewlekłą i wymaga długotrwałego podawania leków, często obserwuje się zmienność nasilenia objawów choroby w czasie, co stwarza konieczność monitorowania jej przebiegu. Wszystkie powyższe problemy kliniczne skłaniają do ciągłego poszukiwania markerów o wysokiej wartości diagnostycznej, mogących wspomóc proces rozpoznawania i leczenia astmy dziecięcej. Chociaż dostępnych jest wiele doniesień wskazujących na pomiar stężenia tlenku azotu w wydychanym powietrzu (fractional exhaled nitric oxide, FeNO) jako parametru korelującego z nasileniem zapalenia w drogach oddechowych [2-5], rzeczywiste znaczenie kliniczne tego markera nie zostało jednoznacznie potwierdzone [6]. Celem badania była ocena zależności pomiędzy stężeniem tlenku azotu w powietrzu wydychanym a wielkością względnej zmiany FEV1% w próbie rozkurczowej z salbutamolem oraz nasileniem objawów klinicznych i jakością życia ocenionych w punktowej skali opartej o Pediatryczny Kwestionariusz Badający Jakość Życia (PAQLQ(S)) u dzieci chorych na astmę oskrzelową [7]. MATERIAŁ I METODY Pacjenci Do badania zakwalifikowano 101 dzieci obojga płci, w wieku 7-18 lat, chorych na astmę, będących pod opieką Poradni Alergologicznej przy Oddziale Alergologii i Interny Dziecięcej III Katedry Pediatrii UM w Łodzi. Kryteria włączenia do badania: leczenie przewlekle astmy, co najmniej 6 miesięcy przed wizytą pierwszą oraz współpraca dzieci przy badaniu czynności płuc. U każdego pacjenta przeprowadzono badanie ogólnolekarskie, wykonano badanie spirometryczne z próbą odwracalności obturacji, dokonano pomiaru stężenia tlenku azotu w wydychanym powietrzu oraz oceniono jakość życia dziecka przy pomocy Pediatrycznego Kwestionariusza Badającego Jakość Życia u Osoby z Astmą ze Standaryzowanymi Czynnościami (PAQLQ(S)) według Juniper [7]. Na jego zastosowanie uzyskano pisemną zgodę prof. Elizabeth Juniper McMaster University Medical Centra, Ontario, Kanada. Badania czynnościowe Ocena czynności płuc Spirometria spoczynkowa została przeprowadzona przy użyciu spirometru firmy Jaeger (MasterScreenBody; E Jaeger GmbH; Wurzburg, Germany) z oceną odwracalności obturacji po podaniu 200 mcg Salbutamolu. Badanie wykonywano w pozycji siedzącej, w godzinach porannych (między 8:00-11:00), przy zachowaniu adekwatnej przerwy od zastosowania leków przeciwastmatycznych [8]. Wzrost FEV1 >12% i >200ml uznano za znamienny [9]. FeNO Pomiar stężenia NO w powietrzu wydychanym wykonywano za pomocą analizatora NO, model 280i firmy Sievers Instruments, Inc (USA), zgodnie z zaleceniami American Thoracic Society [10,11]. Badania były wykonywane z wykorzystaniem techniki REB (Restricted Exhaled Breath), w której badany wykonuje spokojny, maksymalnie długi wydech przez ustnik z indywidualnie dobranym oporem (powoduje to uniesienie podniebienia miękkiego i pozwala na uniknięcie wpływu powietrza z jam nosowych w wyniku badania). Wynik wyrażono wartością średnią z trzech kolejnych pomiarów, podanych w ppb (parts per billion). W celu zmniejszenia ryzyka uzyskania fałszywie zaniżonych wartości FeNO, co mogłoby być spowodowane uprzednią hiperwentylacją w trakcie badania spirometrycznego, pomiar stężenia tlenku azotu w wydychanym powietrzu poprzedzał wykonanie badania spirometrycznego. Pediatryczny Kwestionariusz Badający Jakość Życia u Osoby z Astmą ze Standaryzowanymi Czynnościami (PAQLQ(S)) według Juniper Kwestionariusz zawiera 23 pytania obejmujące trzy domeny: objawy, ograniczenie aktywności oraz problemy emocjonalne. Odpowiedź na każde pytanie punktowana jest w skali od 1 do 7, gdzie 1 oznacza maksymalne nasilenie objawów/dolegliwości/emocji, natomiast 7 brak objawów/problemów z aktywnością lub problemów emocjonalnych. Analiza statystyczna Podczas statystycznej analizy zebranych danych zastosowano test korelacji liniowych Pearsona. Ocenę zależności pomiędzy znamiennym wzrostem FEV1 w próbie odwracalności obturacji a wielkością FeNO uzupełniono o analizę krzywych ROC (receiver operating characteristics), porównując wielkości pola pod krzywą ROC z polem hipotetycznym = 0,5. Dla wszystkich wykorzystanych testów statystycznych przyjęto poziom istotności α=0,05. Analizę statystyczną wykonano przy użyciu programu STATISTICA. WYNIKI Badanie zakończyły wszystkie dzieci do niego zakwalifikowane (75 chłopców i 26 dziewcząt). Średni wiek badanej grupy wynosił 9,73±2,16 lat. Charakterystykę podstawową badanych pacjentów przedstawiono w tabeli I. U prawie

Gjurow-Podlecka D i wsp. Stężenie tlenku azotu w powietrzu wydychanym... 205 wszystkich dzieci (95/101) na podstawie wywiadu, badania klinicznego oraz badań dodatkowych rozpoznano astmę oskrzelową IgE-zależną. Współistniejący alergiczny nieżyt nosa (ANN) stwierdzono u 30 pacjentów (29%). Średnia wartość należnej FEV1 przed próbą odwracalności z salbutamolem wynosiła 97,37±13,10%, natomiast średnia względnej zmiany FEV1 w próbie odwracalności obturacji wynosiła 8,97±9,16%. Wykazano istotną statystycznie korelację liniową pomiędzy względną zmianą FEV1% w próbie odwracalności obturacji (ΔFEV1%) oraz stężeniem FeNO. Analiza w podgrupach wykazała, że zależność ta była wyraźnie większa u pacjentów ze współistniejącym alergicznym nieżytem nosa (tabela II). Analizę uzupełniono o ocenę krzywej ROC, wykazując znamienną zależność pomiędzy wartościami FeNO, a istotnym (>12%) wzrostem FEV1 w próbie Tabela I. Charakterystyka podstawowa pacjentów Średnia Odchylenie standardowe Wiek 9,73 2,16 Płeć męska N (%) 75 (74,3) Skala jakości życia (domena emocje) [punkty] 47,73 13,14 Skala jakości życia (domena aktywność) [punkty] 22,63 5,72 Skala jakości życia (ogółem) [punkty] 70,37 18,42 FEV1 przed próbą odwracalności [% wartości należnej] 97,43 13,10 Względna zmiana FEV1 w próbie odwracalności [%] 8,97 9,16 Tabela II. Matryca korelacji liniowych badanych zmiennych (zastosowano dwustronny test Persona) (domena emocje) (domena aktywność) (ogółem) Względna zmiana FEV1 w próbie odwracalności FeNO Skala jakości życia (domena emocje) Skala jakości życia (domena aktywność Skala jakości życia (ogółem) Względna zmiana FEV1 w próbie odwracalności FeNO R - 0,821 0,984-0,061-0,080 P. <0,001 <0,001 0,547 0,428 R 0,821-0,901-0,271-0,111 P <0,001. <0,001 0,006 0,269 R 0,984 0,901 - -0,087-0,096 P <0,001 <0,001. 0,387 0,337 R -0,061-0,178-0,087-0,332 P 0,547 0,075 0,387. 0,001 R -0,080-0,111-0,096 0,332 - P 0,428 0,269 0,337 0,001.

206 odwracalności obturacji oskrzeli. Zaobserwowano również, że istotny wzrost FEV1 determinuje wyższe wartość FeNO, szczególnie u pacjentów ze współistniejącym alergicznym nieżytem nosa (tabela III, ryc. 1). Dokonano również analizy korelacji pomiędzy jakością życia pacjenta, badaną za pomocą (PAQLQ(S)) według Juniper, a wartościami FeNO i ΔFEV1%. Nie wykazano istotnych zależności pomiędzy PAQLQ(S) a ΔFEV1% oraz wartościami FeNO. Stwierdzono natomiast obecność ujemnej korelacji pomiędzy ΔFEV1% i domeną aktywności kwestionariusza według Juniper (R=-0,271; P=0,006) wraz z większą względną zmianą FEV1%, obserwowano większe ograniczenia aktywności fizycznej. Nie obserwowano podobnej korelacji dla domeny oceniającej emocje. DYSKUSJA W prezentowanym badaniu wykazano, że stężenie tlenku azotu w powietrzu wydychanym koreluje z wielkością zamiany FEV1 w próbie odwracalności obturacji oskrzeli u dzieci chorych na astmę oskrzelową. Stężenie tlenku azotu w wydychanym powietrzu jest oceniane jako marker stanu zapalnego dróg oddechowych, badany w sposób nieinwazyjny nawet u mniej współpracujących pacjentów [12]. Wiele badań potwierdza jego przydatność [2,4,13,14], choć należy pamiętać, że na wynik badania mogą mieć wpływ: dieta (bogata w związki azotu, orzechy, pomidory), hiperwentylacja, infekcje rinowirusowe, dym tytoniowy czy też ph w drogach oddechowych [12,15,16]. Tylko część tych czynników jest modyfikowalna i trudno określić wielkość ich wpływu na wynik testu. Alergia Astma Immunologia 2010, 15 (4): 203-207 W piśmiennictwie istnieje wiele pośrednich dowodów na obecność korelacji między wielkością FeNO a względną zmianą FEV1%. W wielu badaniach potwierdzono zależność FeNO i odsetka eozynofilów w indukowanej plwocinie [17-20]. Wzrost odsetka eozynofilów w indukowanej plwocinie może poprzedzić zaostrzenie astmy oskrzelowej, kiedy pomiary FeNO są znacznie wyższe. Covar i Ulrik w swoich badaniach udowodnili, że wyniki testu odwracalności obturacji korelują z eozynofilią w indukowanej plwocinie i wielkością FeNO [19,20]. W innym badaniu w populacji dziecięcej [17] wykazano, że obniżenie odsetka eozynofilów w indukowanej plwocinie oraz obniżenie FeNO poprzedzają poprawę FEV1 po doustnym leczeniu prednizonem, co sugeruje, że FeNO może być bardziej czułym parametrem w monitorowaniu astmy dziecięcej niż parametry czynności płuc. Obserwowano również, że nawet niewielki wzrost FEV1 po podaniu krótkodziałającego beta-2 mimetyku wiąże się z ograniczeniem aktywności fizycznej dzieci, ocenionej przy pomocy kwestionariuszy [21]. Co więcej, ograniczenie aktywności u tych pacjentów było subkliniczne i nie zawsze dostrzegane przez ich rodziców lub lekarzy. Wyniki naszego badania potwierdzają, że wzrost FEV1 w próbie odwracalności obturacji związany jest z gorszą aktywnością fizyczną u dzieci, mierzoną przy pomocy PAQLQ(S) według Juniper. Jednak niektórzy badacze nie wykazali obecności istotnej statystycznie korelacji nie tylko pomiędzy FeNO oraz nasileniem objawów astmy, ale również i wynikami próby rozkurczowej [6]. Było to jednak badanie obejmujące grupę pacjentów dorosłych, wśród których znaleźli się również palacze. Oczywiste różnice w badanych populacjach utrudniają porównywanie wyników. Tabela III. Analiza pola powierzchni pod krzywą ROC dla grupy pacjentów bez oraz ze współistniejącym alergicznym nieżytem nosa (ANN) Powierzchnia -95%CI +95%CI P^ Grupa bez ANN 0,731 0,577 0,886 0,020 Grupa z ANN 0,857 0,689 1,025 0,002 ^ Hipoteza zerowa: powierzchnia prawdziwa = 0,5 ROC receiver operating characteristics Ryc. 1. Korelacje liniowe pomiędzy % zmiany FEV1 i FeNO w grupie z (lewy panel) i bez ANN (prawy panel)

Gjurow-Podlecka D i wsp. Stężenie tlenku azotu w powietrzu wydychanym... 207 Ważny z punktu widzenia klinicznego wydaje się wynik obecnego badania wskazujący na istotnie silniejszą korelację pomiędzy wielkością FeNO a ΔFEV1% w populacji dzieci ze współistniejącym ANN w porównaniu z dziećmi bez ANN. Nasuwa się pytanie, czy różnice te wynikają z cięższego zapalenia w dolnych drogach oddechowych przy współistnieniu ANN, czy związane są bezpośrednio ze stanem zapalnym w górnych drogach oddechowych, co trudno zweryfikować bez równoczesnej oceny różnych frakcji FeNO pochodzących z dolnych i górnych dróg oddechowych. Pomimo powyższych ograniczeń, wyniki uzyskane w prezentowanym badaniu wydają się być zgodne ze stanowiskiem ARIA (Allergic Rhinitis and its Impact on Asthma) [22], podkreślającym, że obecność alergicznego nieżytu nosa pogarsza przebieg astmy i ma wpływ na wzrost wielkości FeNO i względnej zmiany FEV1%. Warto również zauważyć, że w zaostrzeniu astmy oskrzelowej ze współistniejącym ANN obturacja oskrzeli może pojawiać się tylko okresowo, w związku z tym badanie spirometryczne może mieć ograniczoną wartość [23]. Szefler i wsp. wykazali jednakże, że monitorowanie i leczenie pacjenta tylko na podstawie wyników FeNO może doprowadzić do zwiększonego zużycia glikokortykosteroidów wziewnych bez osiągnięcia lepszych końcowych efektów klinicznych [24]. Wyniki prezentowanego badania sugerują, że pomiar FeNO może być pomocny w monitorowaniu astmy u dzieci, jednak wynik tego pomiaru powinien być interpretowany zawsze w aspekcie konkretnej sytuacji klinicznej z uwzględnieniem fenotypu astmy i chorób współistniejących, takich jak alergiczny nieżyt nosa. Piśmiennictwo 1. Bręborowicz A, Emeryk A, Kulus M i wsp. Postępowanie diagnostyczne i terapeutyczne w astmie oskrzelowej u dzieci. Astma Alergia Immunologia 2007; 12: 129-141. 2. Warke TJ, Fitch PS, Brown V i wsp.warke TJ i wsp. Exhaled nitric oxide correlates with airway eosinophils in childhood asthma. Thorax 2002; 57: 383-387. 3. Berkman N, Avital A, Breuer R i wsp. Exhaled nitric oxide in the diagnosis of asthma: comparison with bronchial provocation tests. Thorax 2005; 60: 383-388. 4. Chałubiński M. Nitric oxide in heath and disease of the respiratory system. Physiol Rev 2004; 84: 731-765. 5. Sippel JM, Holden WE, Tilles SA i wsp. Exhaled nitric oxide levels correlate with measures of disease control in asthma. J. Allergy Clin Immunol 2000; 106: 645-650. 6. Tworek D, Bocheńska-Marciniak M, Kupczyk M i wsp. Brak korelacji między stężeniem tlenku azotu w powietrzu wydychanym (eno) a klinicznymi wskaźnikami nasilenia choroby i jakością życia w grupie chorych na astmę oskrzelową. Pneumonol Alergol Pol 2006; 74: 391-395. 7. Juniper EF, Guyatt GH, Feeny DH, Minimum skills required by children to complete health-related quality of life instruments for asthma: comparison of measurement properties. Eur Respir J. 1997; 10: 2285-2294. 8. Global Initiation for Asthma. National Heart, Lung and Blood Institute. World Health Organization; www.ginaasthma.com. 9. Miller MR, Hankinson J, Brusasco V i wsp. Standardisation of spirometry. Eur Respir J. 2005; 26: 319-38. 10. Recommendations for standardized procedures for the on-line and off-line measurement of exhaled lower respiratory nitric oxide and nasal nitric oxide in adults and children-1999. This official statement of the American Thoracic Society was adopted by the ATS Board of Directors, July 1999. Am J Respir Crit Care Med. 1999; 160: 2104-2117. 11. American Thoracic Society Workshop. ATS Workshop Proceedings: Exhaled nitricoxide and nitric oxide oxidative metabolism in exhaled breath condensate:executive summary. Am J Respir Crit Care Med. 2006; 173: 811-813. 12. Jerzyńska J, Brzozowska A, Bobrowska-Korzeniowska M i wsp. Przydatność badania kondensatu powietrza wydychanego do oceny wskaźników procesu zapalnego w drogach oddechowych u dzieci chorujących na astmę oskrzelową. Pediatria Polska 2009; 5: 84-87. 13. Ziętkowski Z, Bodzenta-Łukaszyk A, Tomasiak MM. Tlenek azotu w powietrzu wydychanym u chorych na alergiczny sezonowy nieżyt nosa. Alergia Astma Immunologia 2004; 9: 93-98. 14. Smith AD, Cowan JO, Brassett KP i wsp. Use of exhaled nitric oxide measurements to guide treatment in chronic asthma. N Engl J Med 2005; 26: 2163-2173. 15. Puckett JL. Proximal and distal airway nitric oxide reveals inflammatory phenotypes in pediatric asthma. University of California, Irvine 2009; 183. 16. Paraskakis E, Brindicci C, Fleming L i wsp. Measurement of bronchial and alveolar nitric oxide production in normal children and children with asthma. Amer J Respir Crit Care Med. 2006; 174: 260-267. 17. Rantawati R., Thomas PS. Exhaled nitric oxide in pediatric asthma. Chronic Respiratory Disease 2005; 2: 163-174. 18. Sapp J, Niven AS. Making the most pulmonary function testing in the diagnosis of asthma. J. Respir Dis. 2008; 29: 157-169. 19. Covar RA, Spahn JD, Martin RJ i wsp. Safety and application of induced sputum analysis in childhood asthma. J Allergy Clin Immunol 2004; 114: 575-582. 20. Ulrik CS, Backer V. Nonreversible airflow obstruction in life-long nonsmokers with moderate to severe asthma. Eur Respir J 1999; 14: 892-896. 21. Brasholt M, Baty F, Bisgaard H. Phisical activity in young children is reduced with increasing bronchial responsiveness. J Allergy Clin Immunol 2010; 4: 13-16. 22. Bousquet J, Khaltaev N, Cruz AA i wsp. Allergic Rhinitis and its Impact on Asthma (ARIA) 2008 update (in collaboration with the World Health Organization, GA(2)LEN and AllerGen). Allergy. 2008; 63 Suppl 86: 8-160. 23. Capasso M, Varricchio A, Ciprandi G. Impact of allergic rhinitis on asthma in children: effects on bronchodilatation test. Allergy 2010; 65: 264-268. 24. Szefler SJ, Mitchell H, Sorkness CA i wsp. Management of asthma based on exhaled nitric oxide in addition to guideline-based treatment for inner-city adolescents and young adults: a randomized controlled trial. Lancet 2008: 372: 1065-1072.