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编号:10213989
一氧化氮、内皮素与支气管哮喘气道高反应性的关系
http://www.100md.com 《湖南医科大学学报》 1999年第5期
     作者:向旭东 周淮英 陈 平 伍汉文

    单位:第二附属医院内科 长沙 410011

    关键词:支气管哮喘;一氧化氮;内皮素;气道高反应性*

    湖南医科大学学报990513 提要 为了解哮喘患者支气管肺泡灌洗液(BALF)中内皮素(ET)、一氧化氮(NO)在气道高反应性(BHR)形成过程中的意义,用FEV1%值下降20%所需的Mch的浓度(MchPC20)评估支气管哮喘患者气道高反应性,用放射免疫法和镀铜镉还原法分别测定BALF中ET和NO浓度并计算ET/NO值。对15例轻、中度过敏性支气管哮喘发作期患者,8例缓解期患者,7名健康自愿受试者进行了分析。结果发现:哮喘发作期患者BALF中NO,ET和ET/NO值升高,FEV1%,MchPC20降低,后者与NO呈正相关,与ET呈负相关,除ET/NO值外,余与缓解期患者比较差异均有显著性;缓解期患者BALF中NO,ET值均降低,但ET/NO值明显升高,FEV1%,MchPC20轻度降低,与健康受试者比较差异均有显著性。提示NO,ET分别具有改善或加重哮喘患者BHR的作用;缓解期患者轻度异常的BHR可能与BALF中ET/NO值异常有关。
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    中国图书分类号 R562.25

    A role of nitric oxide and endothelin in bronchial hyperreactivity

    in patients with mild and middle asthma

    Xiang Xudong Zhou Huaiying Chen Ping Wu Hanwen

    (Department of Internal Medicine, The Second Affiliated Hospital,Hunan Medical University, Changsha 410011)

    Objectives: To probe into a role of nitric oxide(NO) and endothelin(ET) in bronchial hyperreactivity(BHR) in patients with mild and middle asthma. Methods: MchPC20 was used as an index to evaluate BHR in the asthmatic patients. Endothelin and NO level in bronchial alveolar lavage fluid(BALF) obtained from 15 patients with attacking asthma(Group Ⅰ), 8 patients with stable asthma (Group Ⅱ) and 7 healthy control subjects (Group Ⅲ) were examined by radioimmunoassay and copper coated cadminum reduction method, respectively. Results: ① MchPC20 and FEV1% in Group Ⅲ were slightly higher than those in Group Ⅰ(P<0.05), and lower than those in Group Ⅲ (P<0.05), respectively; ② NO and ET levels in BALF from Group Ⅰ were higher than those from Group Ⅱ and Group Ⅲ(P<0.05), respectively; ③ ET/NO ratio in Group Ⅰ was higher than that in Group Ⅲ (P<0.05) and lower than that in Group Ⅱ (P>0.05); ④ NO and ET level in BALF from Group Ⅰ were positively and negatively correlated with MchPC20, respectively(r=0.83, P<0.01; r=0.75, P<0.01); the correlation of NO and ET level in BALF from Group Ⅰ was negative (r=0.70,P<0.01); ⑤ NO and ET levels in BALF and ET/NO ratio from Group Ⅱ were slightly higher than those from Group Ⅲ (P<0.05), respectively. Conclusion: NO may improve and ET exacerbate BHR in patients with mild and middle asthma. Bronchial hyperreactivity of the patients with stable asthma displays lightly abnormal, which may be due to mild abnormality of NO, ET levels and ET/NO ratio in BALF.
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    Key words asthma; nitric oxide; endothelin; bronchial hyperreactivity

    气道高反应性(bronchial hyperreactivity, BHR)是支气管哮喘(简称哮喘)最重要的临床特征之一[1],其发生机制十分复杂,仍未完全清楚。关于一氧化氮(NO)、内皮素(ET)在BHR的病理生理过程中的作用目前已受重视。一般认为,ET强烈而持久的支气管平滑肌收缩作用参与气道壁的炎症反应过程及促进气道壁的增厚[2]是形成哮喘时BHR的重要因素。Kips的动物实验发现NO可降低气道的BHR[3]。对于哮喘患者支气管肺泡灌洗液(BALF)中NO,ET的变化及其相互关系对BHR的影响却未见报道。由于NO,ET在生物学效应、合成与释放中具有相互调节的作用,推测NO和ET可能以不同的生物学意义参与了哮喘BHR的过程。笔者观察了哮喘发作期、缓解期患者BHR及BALF中NO与ET的变化,旨在探讨其相互关系。
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    1 资料与方法

    1.1 临床一般资料

    轻、中度过敏性哮喘发作期组(发作组)15例,男8例,女7例,平均年龄(31±6)岁,平均病程(12±10)月。哮喘缓解期患者(缓解组)8例,男3例,女5例,平均年龄(30±4)岁,平均病程(34±13)月。诊断标准参照“支气管哮喘的定义、诊断、严重分级及疗效判断标准(修订方案)”[4]。健康对照组为自愿受试者7名,男5名,女2名,平均年龄(32±5)岁。观察对象均来自我院呼吸专科门诊及病房。所有受试者均不吸烟,近一月内无呼吸道感染史。对照组受试者无过敏性疾病史。缓解组患者经综合治疗缓解3~5个月。测定基础肺机能、心电图、胸片、血小板、出血及凝血时间、嗜酸性细胞计数和血清IgE。哮喘患者检查前12h停用茶碱类药物和β2-受体激动剂,局部吸入糖皮质激素;检查前48h停用抗组胺药物。

    1.2 主要仪器和试剂
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    药物雾化器由美国科罗拉多州立大学医学中心犹太医院惠赠;ET放免试剂盒购自北京东亚免疫技术研究所;乙酰甲胆碱(Mch)、镉粒、N-1-萘乙二胺盐酸盐、亚硝酸钠标准品均购自Sigma公司;AS-600型肺功能仪、Olympus BF 1T10纤维支气管镜、GL-2D型高速低温离心机、7060自动分析仪均购自日本;722型分光光度计购自上海医用光学仪器二厂;Rach-Beta-1217型自动液体闪光烁计数仪购自芬兰Wallace公司。

    1.3 方法

    1.3.1 支气管激发实验 参照Sterk法[5]进行。

    1.3.2 支气管肺泡灌洗(BAL) 参照Walker的方法改良[6]:术前12h禁食,前2h口服科福乐20mg,舒氟美0.2g,安定5mg;前0.5h肌注阿托品0.5mg,雾化吸入2%利多卡因10ml,随后雾化吸入喘康速400μg,鼻导管给氧2L.min-1。经鼻腔插入纤维支气管镜,于声门、气管、隆突、右主支气管、右中叶支气管及其分支注入2%利多卡因10~20ml作局麻用。镜端嵌于右中叶,快速注入37℃的生理盐水50ml于所嵌入的支气管腔内,共2次,片刻回抽液体至硅化的塑料容器内,回抽压力小于0.02mPa。回收BALF的容器置于冰上,1h内处理;用两层无菌纱布过滤BALF,记录回收量;再以1200r.min-1,4℃离心10min。收集上清液0.5ml于2h内用于NO的测定;1ml加入含400IU抑肽酶的试管中-70℃保存,用于ET的测定;1ml -70℃保存用于 总蛋白测定。细胞成分用D-Hank's液洗涤2次, 1200r.min-1,4℃离心10min,最后用1640液5ml制成 细胞悬液,于白细胞计数板内低倍镜下计细胞总数。
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    1.3.3 BALF中ET的测定 按北京东亚免疫技术研究所提供的说明书进行,采用竞争免疫非平衡法(单管)。所测值单位为pg.ml-1;用BAL液中总蛋白浓度换算成每mg蛋白含ET的pg数(pg.mg-1)。批内变异系数5.2%;批间变异系数8.6%。

    1.3.4 BALF中NO的测定 采用镀铜镉还原法测定NO-2/NO-3[7]

    1.3.5 BALF中总蛋白测定 用7060自动分析仪Biuret方法测定。精确到小数点后2位。单位mg.ml-1

    1.4 统计学处理

    实验数据用±s表示。在方差齐性的基础上行方差分析及q检验,MchPC20行Log(1+X)变换达到方差齐性。对有相关趋势者行直线相关分析,t检验证实。
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    2 结 果

    2.1 MchPC20及1s用力呼气容积/用力肺活量%(FEV%)的变化

    MchPC20及1s用力呼气容积(FEV1%)发作组二值最低,缓解组次之,对照组最高;各组间差异均有显著性(均为P<0.05,表1)。

    表1 MchPC20,FEV1%及BAL液回收量、细胞总数、总蛋白浓度的变化(±s) 组别

    MchPC20(mg.ml-1)

    FEV1(%)
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    回收量(%)

    细胞总数(1×105.ml-1)

    总蛋白浓度(mg.ml-1)

    对照组

    1.44±0.14

    86.00±4.80

    54.17±5.09

    1.21±0.16

    0.90±0.13

    缓解组
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    0.95±0.35①②

    8.10±2.80①②

    50.78±5.95

    1.33±0.25

    0.96±0.08

    发作组

    0.59±0.10

    74.09±7.57

    47.22±4.03

    1.47±0.31
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    1.00±0.08

    ①与对照组比较,②与发作组比较:均为P<0.052.2 BALF回收量、细胞总数及总蛋白浓度的变化

    表1示,BAL液回收量及总蛋白浓度三组间均无统计学差异(均为P>0.05);发作组细胞总数高于对照组(P<0.05)。

    2.3 BAL液中NO,ET水平的变化

    发作组BAL液中NO,ET水平升高,但以ET水平升高为明显;缓解组NO,ET水平降低,但均高于正常水平,其ET/NO值仍较高;发作组和缓解组的ET/NO均较对照组为高,差异均有显著性(均P<0.05);缓解组ET/NO值虽高于发作组但无统计学差异(P>0.05,表2)。

    表2 BALF中NO,ET及NO/ET值的变化(±s) 组别
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    NO

    ET(pg.mg-1)

    NO/ET值

    对照组

    6.08±1.46

    31.34±8.61

    4.20±1.68

    缓解组

    9.86±1.98①②

    48.59±9.75①②

    6.24±2.05
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    发作组

    15.03±2.41

    81.39±10.74

    5.93±0.78

    ①与对照组比较,②与发作组比较:均为P<0.05

    2.4 NO,ET水平与MchPC20,FEV1%的关系

    发作组BALF中ET分别与MchPC20和FEV1%呈负相关(r=-0.75,-0.72;P<0.05);NO分别与MchPC20和FEV1%呈正相关(r=0.83,0.79;P<0.05)。
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    3 讨 论

    对BHR的评估目前多采用吸入支气管收缩剂(Mch或组织胺)的非特异性激发实验,通过观察FEV1%值的变化,并以FEV1%值下降20%所需的Mch的浓度(即为MchPC20)为评估气道高反应的标准。虽然也有不同的观点,但Perpina等[8]于1993年再度评价了MchPC20在哮喘中的诊断价值,认为其敏感性为0.84,特异性为0.86,结合临床资料它仍然是诊断哮喘的重要依据,目前我国亦用其作诊断实验之一。BAL作为一种了解支气管肺泡中生物活性物质的技术仍有许多不足,如不确实的标本来源位点、回收BALF的变化及生物活性物质的稀释等均系影响因素。但通过尽量严格控制相关因素,使之达到近似的齐同,在此基础上寻找生物活性物质的差别仍具有现实意义。哮喘发作期患者行BAL检查有一定风险,需要认真做好术前准备,包括以雾化吸入为主的满意的气道局部麻醉,术前半小时肌注阿托品0.5mg,口服安定5mg,科福乐20mg,舒氟美0.2g,雾化吸入喘康速400μg,术中持续吸氧等。实验发现BAL液三组间均无统计学差异。为了克服BAL技术上的不足,对其中ET和NO的测定采用了比较敏感的方法,如ET用放射免疫分析法。由于ET是一种多肽类物质,哮喘者的气道粘膜炎症反应时ET可能来源于血浆渗出而支气管肺泡中ET有可能被吸收及被BAL技术稀释,故采用Anthony[2]的方法将BALF中总蛋白浓度校正ET浓度,发现总蛋白浓度发作组>缓解组>对照组(但无统计学差异)。本文ET值的单位采用pg.mg-1,意即BALF中每mg蛋白质含ET的pg数。用镀铜镉还原法测定亚硝酸盐浓度是间接法中较为敏感的方法,它有利于消除干扰或抑制物的影响。NO的半衰期很短,在体液中很快转化为NO-2/NO-3,且其比值恒定,可作为NO合成的指标。
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    哮喘发作期患者BAL液中ET水平升高,分别与MchPC20和FEV1%呈负相关,说明ET参与了气道阻塞性通气机能障碍及BHR的过程。作为一个“损伤性”因子,ET1与ETA受体结合后产生强烈而持久的支气管平滑肌收缩,ET的直接致炎作用和促进自由基的产生,加重了气道炎症反应,与哮喘的迟发反应过程有关。重要的是ET促进气道壁的增厚[1];气道壁的增厚不仅使气道阻塞加重,对舒张支气管的药物反应降低,更主要的是与BHR有关。NO作为一个重要的“保护”因子对哮喘是有利的[9]。哮喘发作期患者BALF中NO水平升高分别与MchPC20和FEV1%呈正相关,说明NO具有改善通气机能和降低BHR的作用。这可能系由于NO的强烈舒张支气管平滑肌,灭活自由基,抑制气道壁增厚及ET的合成与释放,从而有利于减轻气道壁的炎症反应、改善通气机能、提高MchPC20值和降低BHR。这与Kips动物实验报道的NO能降低BHR的观点相符。缓解期患者的MchPC20较发作期患者升高,而BALF中的NO及ET水平均较发作期患者为低,但ET/NO值仍明显升高。上述各项指标与对照组比较差异均有显著性,提示缓解期患者仍存在BHR及BALF中的ET,NO仍处于一个低水平的异常状态。故认为ET促进或加重了BHR,而NO具有改善哮喘BHR的作用;缓解期患者轻度BHR可能与BALF中ET,NO低水平的异常状态及ET/NO值的异常有关。
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    参考文献

    1 Boushey HA, Holtzman MJ, Sheller JR, et al. Bronchial hyperreactivity. Am Rev Respir Dis, 1980,121:389~413

    2 Redington AE, Springall DR, Ghatei MA, et al. Endothelin in bronchoalveolar lavage fluid and its relation to airflow obstruction in asthma. J Respir Crit Care Med, 1995,151:1034~1039

    3 Kips JC, Lefebvre RA, Peleman RA, et al. The effect of a nitric oxide synthase inhibitor on the modulation of airway responsiveness in rats. Am J Respir Crit Care Med, 1995,151:1165~1169
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    4 中华医学会呼吸病学分会.哮喘学组.支气管哮喘的定义、诊断、严重度分级及疗效判断标准(修订方案).中华结核和呼吸杂志,1993,16(哮喘增刊):5~8

    5 Sterk PJ, Fabbi LM, Qunnjer PH, et al. Airway responsiveness: standardized challenge testing with pharmacological, physical and sensitizing stimuli in adults. Eur Respir J, 1993,6(Suppl 6):153~183

    6 Walker C, Bode E, Boer L, et al. Allergic and nonallergic asthmatics have distinct patterns of T-cell activation and cytokine production in peripheral blood and bronchoalveolar lavage. Am Rev Respir Dis, 1992,146:109~115
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    7 方建珍,高洁生,吴轰,等.实验性大鼠肝纤维化NO动态变化及意义.免疫学杂志,1997,13(1):26~28

    8 Perpina M, Pellicer C, Diego AD, et al. Diagnostic value of the bronchial provocation test with methacheline in asthma. Chest, 1993,104:149~154

    9 Persson MG. Zetterstrom O, Agrenius V, et al. Single-breath nitric oxide measurements in asthmatic patients and smokers. Lancet, 1994,343:146~147, http://www.100md.com