穩(wěn)定期COPD患者呼出氣一氧化氮與外周血嗜酸性粒細(xì)胞水平的相關(guān)性分析

張彩云，韓志海，孟激光，賴?yán)蚍遥瑒?方，李泳群

解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心 呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科，北京 100048

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)作為呼吸系統(tǒng)常見(jiàn)疾病，已成為全球第四大死亡原因，且患病率逐年上升。2018年王辰等[1]發(fā)布的流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示我國(guó)20歲以上成人的COPD發(fā)病率為8.6%，40歲以上人群達(dá)到13.7%，是一種嚴(yán)重危害健康的常見(jiàn)病。COPD是一種高度異質(zhì)性疾病，部分患者可經(jīng)吸入糖皮質(zhì)激素(inhaled corticosteroids，ICS)治療獲益，而吸入糖皮質(zhì)激素的時(shí)機(jī)及治療指征一直存在爭(zhēng)議。目前ICS在COPD患者中的應(yīng)用主要遵循2020年全球慢性阻塞性肺疾病倡議(Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease，GOLD)的建議，即外周血嗜酸性粒細(xì)胞(eosinophils，EOS)計(jì)數(shù)＞300/μL加用吸入糖皮質(zhì)激素治療可能使患者獲益。呼出氣一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide，F(xiàn)eNO)作為一種非侵入性的、簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法，可以很好地鑒別氣道嗜酸性炎癥。臨床上FeNO檢測(cè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于支氣管哮喘及其他各種氣道炎癥性疾病的診斷、鑒別診斷及療效評(píng)估中[2]。既往研究已經(jīng)表明支氣管哮喘患者痰液中嗜酸性粒細(xì)胞與FeNO呈正相關(guān)，但血嗜酸性粒細(xì)胞與FeNO的相關(guān)性尚不完全明確，相關(guān)研究較少。FeNO在COPD患者特別是穩(wěn)定期COPD患者中的應(yīng)用價(jià)值尚不明確[3]。外周血EOS是被指南推薦用于COPD患者ICS治療的指標(biāo)，本研究主要觀察穩(wěn)定期COPD患者FeNO與血EOS的相關(guān)性，探討FeNO在COPD患者中的應(yīng)用價(jià)值。本研究選取哮喘患者作為對(duì)照，以進(jìn)一步明確FeNO在COPD患者和哮喘患者中的不同特征。

資料與方法

1 資料來(lái)源 回顧性研究2017年3月- 2020年3月在我中心門(mén)診及住院隨訪的COPD和哮喘患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：1)年齡＞40歲且＜90歲；2)其中COPD患者符合GOLD2020版指南推薦的慢性阻塞性肺疾病診斷標(biāo)準(zhǔn)(反復(fù)咳嗽、咳痰、活動(dòng)后氣短癥狀，有吸煙或吸入其他有害顆粒或有毒氣體史，肺功能FEV1/FVC＜0.7)；支氣管哮喘患者符合GINA指南推薦的診斷標(biāo)準(zhǔn)(反復(fù)咳嗽、喘息發(fā)作，可自行緩解或吸入支氣管舒張劑后緩解，支氣管舒張?jiān)囼?yàn)或激發(fā)實(shí)驗(yàn)陽(yáng)性)；3)COPD和支氣管哮喘患者均持續(xù)穩(wěn)定3個(gè)月以上，3個(gè)月內(nèi)無(wú)抗生素使用史及藥物升階梯治療史；4)已行肺功能檢查，臨床資料完整；5)無(wú)嚴(yán)重呼吸衰竭、嚴(yán)重心功能不全及其他嚴(yán)重基礎(chǔ)疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：1)COPD與哮喘可疑存在重疊的患者；2)肺功能檢查結(jié)果標(biāo)注患者配合欠佳，結(jié)果不可靠的患者。

2 檢測(cè)方法 FeNO檢測(cè)：所有患者檢測(cè)前禁煙24 h以上，避免進(jìn)食西蘭花等影響FeNO檢測(cè)的食物，完善檢查前24 h暫不使用吸入及靜脈糖皮質(zhì)激素治療。使用納庫(kù)侖Sunvou P100(無(wú)錫市尚沃醫(yī)療電子股份有限公司)呼氣分析儀檢測(cè)FeNO值。肺功能檢測(cè)：使用德國(guó)耶格爾公司生產(chǎn)的Master Screen肺功能儀，對(duì)患者各容量指標(biāo)及流速指標(biāo)進(jìn)行檢查。

3 分析指標(biāo) 1)兩組一般情況比較；2)兩組外周血EOS與FeNO相關(guān)性分析；3)COPD組FeNO值升高(＞25 ppb)危險(xiǎn)因素的logistic回歸分析；4)根據(jù)氣道阻塞程度(FEV1pred%)及過(guò)度充氣程度(RVpred%：150%及RVpred%：200%)將COPD患者分為FEV1pred%＞50%組及FEV1pred%≤50%組、RVpred%＞150組及RVpred%≤150組、RVpred%＞200組及RVpred%≤200組，共6個(gè)亞組，分別進(jìn)行外周血EOS與FeNO相關(guān)性分析；5)COPD組、哮喘組及FEV1pred%＜50%COPD組血嗜酸性粒細(xì)胞預(yù)測(cè)氣道嗜酸性炎癥(FeNO值＞50 ppb)的鑒別效能分析。

4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS26.0軟件，計(jì)量資料以±s表示，兩組間比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)；相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)分析方法，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1 納入患者一般情況 共納入患者156例，其中COPD患者113例，男90例，女23例，平均年齡(69.04±9.59)歲，其中吸煙者92例，不吸煙者21例；支氣管哮喘患者43例，男31例，女12例，平均年齡(68.37±9.45)歲，其中吸煙者31例，不吸煙者12例。兩組患者在性別、年齡、吸煙史方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＞0.05)；肺功能指標(biāo)：COPD患者深吸氣量(inspiratory capacity，IC)、FEV1/FVC較哮喘患者降低，RVpred%較哮喘患者升高(P＜0.05)；COPD患者FeNO及外周血EOS均較哮喘患者降低(P＜0.05)。見(jiàn)表1。

表1 COPD組與支氣管哮喘組患者一般情況比較Tab. 1 Comparison of general condition between the COPD group and the asthma group

2 兩組患者外周血EOS與FeNO值相關(guān)性分析

散點(diǎn)圖提示COPD組FeNO水平與血EOS計(jì)數(shù)之間無(wú)明顯線性關(guān)系，兩者無(wú)相關(guān)性(r=0.104，P=0.272)。而支氣管哮喘組FeNO值與血EOS計(jì)數(shù)散點(diǎn)圖提示兩者呈線性關(guān)系，提示FeNO值與血EOS呈正相關(guān)(r=0.439，P＜0.001)。見(jiàn)圖1。

圖1 支氣管哮喘組(A)與COPD組(B)外周血EOS與FeNO值相關(guān)性分析Fig.1 Peripheral blood EOS and FeNO value in asthma group and the COPD group

3 COPD組FeNO值升高危險(xiǎn)因素的logistic回歸分析 二元logistic回歸分析COPD患者FeNO值升高的危險(xiǎn)因素，以FeNO值是否升高為因變量，以性別、年齡、吸煙史、IC(L)、RVpred%、嗜酸性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)為自變量進(jìn)行多因素logistic回歸分析，發(fā)現(xiàn)吸煙史為FeNO升高的危險(xiǎn)因素，RVpred%為FeNO升高的保護(hù)性因素。見(jiàn)表2。

表2 COPD患者FeNO升高的危險(xiǎn)因素logistic回歸分析Tab. 2 Logistic regression analysis of risk factors for elevated FeNO in COPD patients

4 不同氣道阻塞程度及不同過(guò)度充氣嚴(yán)重程度COPD患者外周血EOS與FeNO值的相關(guān)性 繪制FEV1pred%≤50%組(39例)及FEV1pred%＞50%組(74例)血EOS計(jì)數(shù)與FeNO值散點(diǎn)圖，可見(jiàn)FEV1pred%≤50%組患者血EOS計(jì)數(shù)與FeNO值呈線性關(guān)系，提示FEV1pred%≤50%的COPD患者FeNO值與血EOS有一定正相關(guān)(r=0.370，P=0.02)，F(xiàn)EV1pred%＞50%組FeNO值與血EOS無(wú)相關(guān)性(r=0.051，P=0.664)，見(jiàn)圖2。繪制散點(diǎn)圖可見(jiàn)RVpred%＞150%組(57例)及RVpred%≤150%(56例)組患者外周血EOS與FeNO值均無(wú)線性關(guān)系，提示無(wú)相關(guān)性(r=0.151，P=0.264；r=0.017，P=0.901)；RVpred%＞200%組(24例)及RVpred%≤200%組(89例)外周血EOS與FeNO值亦無(wú)相關(guān)性(r=0.058，P=0.788；r=0.11，P=0.307)，見(jiàn)圖3。

圖2 不同氣道阻塞程度COPD組患者外周血EOS與FeNO值相關(guān)性分析A：FEV1pred%≤50% COPD組EOS與FeNO值散點(diǎn)圖 ；B：FEV1pred%＞50% COPD組EOS與FeNO值散點(diǎn)圖Fig.2 Correlation analysis of peripheral blood EOS and FeNO value in COPD patients with different degrees of airway obstructionA: Scatter plot of EOS and FeNO in COPD patients with FEV1pred%≤50%; B: Scatter plot of EOS and FeNO in COPD patients with FEV1pred%＞50%

圖3 不同過(guò)度充氣程度的COPD組患者外周血EOS與FeNO值相關(guān)性分析A：RVpred%＞150% COPD組 EOS與 FeNO值散點(diǎn)圖；B：RVpred%≤150% COPD組EOS與FeNO值散點(diǎn)圖 ；C：RVpred%＞200%COPD組EOS與FeNO值散點(diǎn)圖 ；D：RVpred%≤200% COPD組EOS與FeNO值散點(diǎn)圖Fig.3 Correlation analysis of peripheral blood EOS and FeNO value in COPD patients with different degrees of hyperaeration A: Scatter plot of EOS and FeNO in COPD patients with RVpred%＞150% ; B:Scatter plot of EOS and FeNO in COPD patients with RVpred%≤150%; C: Scatter plot of EOS and FeNO in COPD patients with RVpred%＞200%; D:Scatter plot of EOS and FeNO in COPD patients with RVpred%≤200%

5 COPD組、哮喘組及FEV1pred%＜50% COPD組血嗜酸性粒細(xì)胞預(yù)測(cè)FeNO值升高的鑒別效能分析 分別繪制三組患者血嗜酸性粒細(xì)胞預(yù)測(cè)FeNO值升高的ROC曲線，發(fā)現(xiàn)COPD組血嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)FeNO值幾乎無(wú)鑒別效能，AUC為0.518(95%CI：0.335 ～ 0.682)，敏感度為0.28，特異性為0.89；哮喘組血嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)FeNO有較好的鑒別效能，AUC：0.869(95%CI：0.721 ～1.018)，敏感度為0.83，特異性為0.90；FEV1 pred%＜50% COPD組血嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)FeNO有一定的鑒別效能，AUC：0.688(95%CI：0.444 ～0.931)，敏感度為0.56，特異性為0.90。見(jiàn)圖4、表3。

圖4 COPD組(A)、哮喘組(B)及FEV1pred%＜50% COPD組(C)嗜酸性粒細(xì)胞預(yù)測(cè)FeNO值升高(＞25 ppb)的ROC曲線Fig.4 ROC curves of peripheral blood eosinophils predicting elevated FeNO value in COPD group (A), asthma group (B) and COPD group with FEV1pred%＜50% (C)

表3 COPD組、哮喘組及FEV1pred%＜50% COPD組嗜酸性粒細(xì)胞預(yù)測(cè)FeNO值升高的相關(guān)指標(biāo)Tab. 3 Relevant indexes of eosinophils for predicting elevated FeNO value in COPD group, asthma group and COPD group with FEV1pred%＜50%

討 論

COPD是一種氣道慢性炎癥性疾病，其炎癥機(jī)制主要以中性粒細(xì)胞為主，也包括Tc1、Th1、Th17和ILC3細(xì)胞在內(nèi)的淋巴細(xì)胞參與，但近年有研究發(fā)現(xiàn)部分患者也存在嗜酸性粒細(xì)胞參與[4]。這可能是COPD患者ICS應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。但如何篩選出這類COPD患者，一直是臨床難題。已有研究表明，COPD患者血EOS增高預(yù)示著患者對(duì)支氣管擴(kuò)張劑和皮質(zhì)類固醇的治療反應(yīng)更佳[5-6]，并提示可能與哮喘共存[7-9]，血EOS≥150/μL的患者加用ICS后其急性加重次數(shù)及病情惡化程度更低[10]。因此，2020年GOLD提出對(duì)于血EOS≥300/μL的COPD患者，以及每年有2次中度加重或在前1年至少有1次嚴(yán)重惡化需要住院且血EOS＞100/μL的患者，可以考慮進(jìn)行吸入LABA/ICS治療。但應(yīng)用血EOS評(píng)估COPD患者氣道炎癥水平并進(jìn)一步指導(dǎo)ICS治療也存在一定問(wèn)題。血EOS需要遷移到組織器官內(nèi)才能在組織局部引發(fā)嗜酸性炎癥。因此血EOS增多并不意味著氣道的嗜酸性炎癥一定加重。一項(xiàng)大型回顧性隊(duì)列研究分析表明，痰嗜酸性粒細(xì)胞相比血EOS在評(píng)估COPD嚴(yán)重程度、急性加重次數(shù)上更加敏感[11]。

FeNO檢測(cè)是目前廣泛應(yīng)用的一種簡(jiǎn)單、非侵入性評(píng)估氣道嗜酸性炎癥的檢測(cè)方法。FeNO產(chǎn)生于氣道上皮細(xì)胞，主要參與氣道的神經(jīng)傳遞、血管擴(kuò)張和免疫調(diào)節(jié)[12]。此外，F(xiàn)eNO也廣泛參與了氣道疾病的病理生理過(guò)程，在哮喘、肺動(dòng)脈高壓和囊性纖維化等炎癥性肺部疾病中均發(fā)現(xiàn)FeNO水平升高，其在支氣管哮喘的診斷和病情監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用價(jià)值已被廣泛證實(shí)[13-14]。在單純COPD患者及COPD合并支氣管哮喘患者(既往稱ACOS)鑒別診斷上，也可作為一項(xiàng)良好的鑒別標(biāo)志物[15]。有研究表明，在鑒定氣道慢性炎癥方面，F(xiàn)eNO與血EOS的評(píng)估價(jià)值相當(dāng)[16]，目前FeNO是評(píng)價(jià)氣道嗜酸性炎癥的有效指標(biāo)，臨床上以FeNO值＞50 ppb鑒定氣道嗜酸性炎癥。已有的研究表明，COPD急性加重期患者中，血EOS與FeNO值呈正相關(guān)，F(xiàn)eNO值可預(yù)測(cè)患者血EOS水平及肺功能損害嚴(yán)重程度[17]。但穩(wěn)定期COPD患者血EOS及FeNO的相關(guān)性尚不明確。本研究主要探討穩(wěn)定期COPD患者血EOS與FeNO的相關(guān)性，以期明確穩(wěn)定期COPD患者的診治中FeNO值是否有潛在的應(yīng)用價(jià)值。為了排除系統(tǒng)誤差導(dǎo)致的結(jié)果錯(cuò)誤，我們選用一組支氣管哮喘患者進(jìn)行對(duì)比研究，且為了排除兩種疾病重疊的交互作用，我們排除了兩組患者中哮喘-COPD重疊綜合征(ACOS)的患者。

本研究結(jié)果顯示支氣管哮喘組與COPD組在年齡、性別、吸煙史情況方面無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，支氣管哮喘組血EOS計(jì)數(shù)及FeNO值均明顯高于COPD組(P=0.008，P=0.001)。對(duì)支氣管哮喘患者血EOS計(jì)數(shù)與FeNO值行相關(guān)性分析，結(jié)果提示兩者呈中度正相關(guān)(r=0.439，P＜0.001)，而COPD組無(wú)明顯相關(guān)性(r=0.104，P=0.272)。這驗(yàn)證了支氣管哮喘患者氣道以嗜酸性炎癥為主，而COPD卻不同，可能由于COPD患者氣道炎癥不以嗜酸性炎癥為主，或存在嗜酸性粒細(xì)胞參與的特殊表型未被識(shí)別。對(duì)COPD組患者FeNO值升高的危險(xiǎn)因素進(jìn)行二元logistic回歸分析，發(fā)現(xiàn)吸煙史為COPD患者FeNO值升高的危險(xiǎn)因素，而RVpred%則是FeNO值升高的保護(hù)性因素。這一結(jié)果提示穩(wěn)定期COPD患者雖然總體上血EOS與FeNO無(wú)相關(guān)性，但具有某種特征的COPD患者血EOS可能與FeNO相關(guān)。

基于上述結(jié)果，我們進(jìn)一步對(duì)COPD患者進(jìn)行亞組分析，以RVpred% 150及RVpred% 200作為割點(diǎn)分組，均未提示血EOS計(jì)數(shù)與FeNO有相關(guān)性，這表明FeNO與嗜酸性粒細(xì)胞的相關(guān)性與肺過(guò)度充氣程度無(wú)關(guān)。而FEV1pred%以50%為割點(diǎn)進(jìn)行分組時(shí)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)EV1pred%≤50%的患者中血EOS與FeNO呈正相關(guān)(P=0.02，r=0.37)，這表明氣道阻塞嚴(yán)重的患者可能更加傾向于存在氣道嗜酸性炎癥。這是一個(gè)新的發(fā)現(xiàn)。這個(gè)結(jié)果提示對(duì)于FEV1pred%≤50%的COPD患者，F(xiàn)eNO與血EOS可能具有相似的應(yīng)用價(jià)值。

臨床上我們將FeNO正常值界定于≤25 ppb，而FeNO值＞50 ppb界定為存在氣道嗜酸性炎癥，為進(jìn)一步明確血嗜酸性粒細(xì)胞是否對(duì)FeNO值升高(＞50 ppb)存在一定的鑒別作用，我們分別對(duì)COPD組、哮喘組及FEV1pred%＜50% COPD組進(jìn)行ROC分析。研究發(fā)現(xiàn)COPD組血嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)FeNO值幾乎無(wú)鑒別效能，哮喘組血嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)FeNO值有較好的鑒別效能：AUC 0.869(95%CI：0.721 ～ 1.018)，敏感度為0.83，特異性為0.9。在FEV1pred%＜50% COPD組，血嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)FeNO也有一定的鑒別效能：AUC 0.688(95%CI：0.444 ～ 0.931)，敏感度為0.56，特異性為0.9。這提示在FEV1pred%＜50%的COPD患者中，用嗜酸性粒細(xì)胞鑒別氣道嗜酸性炎癥(FeNO＞50 ppb)時(shí)，真陰性率較高，即嗜酸性粒細(xì)胞正常，往往提示該患者無(wú)明顯氣道嗜酸性炎癥，但真陽(yáng)性率較低，即當(dāng)這組患者中嗜酸性粒細(xì)胞升高時(shí)，不一定代表氣道存在嗜酸性炎癥。血嗜酸性粒細(xì)胞升高可能合并有全身其他部位的嗜酸性炎癥而非氣道嗜酸性炎癥。

綜上，F(xiàn)eNO已在支氣管哮喘等多種氣道疾病中用于鑒別氣道是否存在嗜酸性炎癥，但在穩(wěn)定期COPD中的應(yīng)用價(jià)值尚不清楚。鑒于血EOS計(jì)數(shù)已被指南推薦為COPD吸入ICS治療的指征，本研究擬通過(guò)探討COPD患者FeNO值與血EOS的相關(guān)性，明確FeNO在COPD患者中是否也與血EOS具有同樣價(jià)值。但統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定期COPD中，這兩者并無(wú)相關(guān)性。這提示如果以血EOS計(jì)數(shù)作為穩(wěn)定期COPD吸入ICS治療的指征，那FeNO無(wú)法替代血EOS的價(jià)值。但基于logistic回歸給予的提示，我們進(jìn)一步研究分析了不同特征穩(wěn)定期COPD患者血EOS與FeNO值的相關(guān)性，結(jié)果通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)FEV1 pred%≤50%的穩(wěn)定期COPD患者，其血EOS與FeNO存在相關(guān)性。這提示FEV1 pred%≤50%的穩(wěn)定期COPD患者血EOS升高可能同時(shí)伴有FeNO升高，且ROC分析發(fā)現(xiàn)，在這組患者中血EOS對(duì)于FeNO值的升高具有一定的鑒別效能，兩者在一定程度上具有相似利用價(jià)值。

本研究為回顧性橫斷面研究，無(wú)法分析FeNO與血EOS在COPD患者疾病進(jìn)展過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，還需加大樣本量進(jìn)一步證實(shí)上述結(jié)論。