稳定期COPD患者呼出气一氧化氮与外周血嗜酸性粒细胞水平的相关性分析

张彩云，韩志海，孟激光，赖莉芬，刘 方，李泳群

解放军总医院第六医学中心 呼吸与危重症医学科，北京 100048

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)作为呼吸系统常见疾病，已成为全球第四大死亡原因，且患病率逐年上升。2018年王辰等[1]发布的流行病学调查结果显示我国20岁以上成人的COPD发病率为8.6%，40岁以上人群达到13.7%，是一种严重危害健康的常见病。COPD是一种高度异质性疾病，部分患者可经吸入糖皮质激素(inhaled corticosteroids，ICS)治疗获益，而吸入糖皮质激素的时机及治疗指征一直存在争议。目前ICS在COPD患者中的应用主要遵循2020年全球慢性阻塞性肺疾病倡议(Global Initiative for Chronic Obstructive Pulmonary Disease，GOLD)的建议，即外周血嗜酸性粒细胞(eosinophils，EOS)计数＞300/µL加用吸入糖皮质激素治疗可能使患者获益。呼出气一氧化氮(fractional exhaled nitric oxide，FeNO)作为一种非侵入性的、简便的检测方法，可以很好地鉴别气道嗜酸性炎症。临床上FeNO检测已经广泛应用于支气管哮喘及其他各种气道炎症性疾病的诊断、鉴别诊断及疗效评估中[2]。既往研究已经表明支气管哮喘患者痰液中嗜酸性粒细胞与FeNO呈正相关，但血嗜酸性粒细胞与FeNO的相关性尚不完全明确，相关研究较少。FeNO在COPD患者特别是稳定期COPD患者中的应用价值尚不明确[3]。外周血EOS是被指南推荐用于COPD患者ICS治疗的指标，本研究主要观察稳定期COPD患者FeNO与血EOS的相关性，探讨FeNO在COPD患者中的应用价值。本研究选取哮喘患者作为对照，以进一步明确FeNO在COPD患者和哮喘患者中的不同特征。

资料与方法

1 资料来源 回顾性研究2017年3月- 2020年3月在我中心门诊及住院随访的COPD和哮喘患者。纳入标准：1)年龄＞40岁且＜90岁；2)其中COPD患者符合GOLD2020版指南推荐的慢性阻塞性肺疾病诊断标准(反复咳嗽、咳痰、活动后气短症状，有吸烟或吸入其他有害颗粒或有毒气体史，肺功能FEV1/FVC＜0.7)；支气管哮喘患者符合GINA指南推荐的诊断标准(反复咳嗽、喘息发作，可自行缓解或吸入支气管舒张剂后缓解，支气管舒张试验或激发实验阳性)；3)COPD和支气管哮喘患者均持续稳定3个月以上，3个月内无抗生素使用史及药物升阶梯治疗史；4)已行肺功能检查，临床资料完整；5)无严重呼吸衰竭、严重心功能不全及其他严重基础疾病。排除标准：1)COPD与哮喘可疑存在重叠的患者；2)肺功能检查结果标注患者配合欠佳，结果不可靠的患者。

2 检测方法 FeNO检测：所有患者检测前禁烟24 h以上，避免进食西兰花等影响FeNO检测的食物，完善检查前24 h暂不使用吸入及静脉糖皮质激素治疗。使用纳库仑Sunvou P100(无锡市尚沃医疗电子股份有限公司)呼气分析仪检测FeNO值。肺功能检测：使用德国耶格尔公司生产的Master Screen肺功能仪，对患者各容量指标及流速指标进行检查。

3 分析指标 1)两组一般情况比较；2)两组外周血EOS与FeNO相关性分析；3)COPD组FeNO值升高(＞25 ppb)危险因素的logistic回归分析；4)根据气道阻塞程度(FEV1pred%)及过度充气程度(RVpred%：150%及RVpred%：200%)将COPD患者分为FEV1pred%＞50%组及FEV1pred%≤50%组、RVpred%＞150组及RVpred%≤150组、RVpred%＞200组及RVpred%≤200组，共6个亚组，分别进行外周血EOS与FeNO相关性分析；5)COPD组、哮喘组及FEV1pred%＜50%COPD组血嗜酸性粒细胞预测气道嗜酸性炎症(FeNO值＞50 ppb)的鉴别效能分析。

4 统计学方法 统计学分析采用SPSS26.0软件，计量资料以±s表示，两组间比较采用t检验；计数资料采用χ2检验；相关分析采用Pearson相关分析方法，P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

1 纳入患者一般情况 共纳入患者156例，其中COPD患者113例，男90例，女23例，平均年龄(69.04±9.59)岁，其中吸烟者92例，不吸烟者21例；支气管哮喘患者43例，男31例，女12例，平均年龄(68.37±9.45)岁，其中吸烟者31例，不吸烟者12例。两组患者在性别、年龄、吸烟史方面差异无统计学意义(P＞0.05)；肺功能指标：COPD患者深吸气量(inspiratory capacity，IC)、FEV1/FVC较哮喘患者降低，RVpred%较哮喘患者升高(P＜0.05)；COPD患者FeNO及外周血EOS均较哮喘患者降低(P＜0.05)。见表1。

表1 COPD组与支气管哮喘组患者一般情况比较Tab. 1 Comparison of general condition between the COPD group and the asthma group

2 两组患者外周血EOS与FeNO值相关性分析

散点图提示COPD组FeNO水平与血EOS计数之间无明显线性关系，两者无相关性(r=0.104，P=0.272)。而支气管哮喘组FeNO值与血EOS计数散点图提示两者呈线性关系，提示FeNO值与血EOS呈正相关(r=0.439，P＜0.001)。见图1。

图1 支气管哮喘组(A)与COPD组(B)外周血EOS与FeNO值相关性分析Fig.1 Peripheral blood EOS and FeNO value in asthma group and the COPD group

3 COPD组FeNO值升高危险因素的logistic回归分析 二元logistic回归分析COPD患者FeNO值升高的危险因素，以FeNO值是否升高为因变量，以性别、年龄、吸烟史、IC(L)、RVpred%、嗜酸性粒细胞计数为自变量进行多因素logistic回归分析，发现吸烟史为FeNO升高的危险因素，RVpred%为FeNO升高的保护性因素。见表2。

表2 COPD患者FeNO升高的危险因素logistic回归分析Tab. 2 Logistic regression analysis of risk factors for elevated FeNO in COPD patients

4 不同气道阻塞程度及不同过度充气严重程度COPD患者外周血EOS与FeNO值的相关性 绘制FEV1pred%≤50%组(39例)及FEV1pred%＞50%组(74例)血EOS计数与FeNO值散点图，可见FEV1pred%≤50%组患者血EOS计数与FeNO值呈线性关系，提示FEV1pred%≤50%的COPD患者FeNO值与血EOS有一定正相关(r=0.370，P=0.02)，FEV1pred%＞50%组FeNO值与血EOS无相关性(r=0.051，P=0.664)，见图2。绘制散点图可见RVpred%＞150%组(57例)及RVpred%≤150%(56例)组患者外周血EOS与FeNO值均无线性关系，提示无相关性(r=0.151，P=0.264；r=0.017，P=0.901)；RVpred%＞200%组(24例)及RVpred%≤200%组(89例)外周血EOS与FeNO值亦无相关性(r=0.058，P=0.788；r=0.11，P=0.307)，见图3。

图2 不同气道阻塞程度COPD组患者外周血EOS与FeNO值相关性分析A：FEV1pred%≤50% COPD组EOS与FeNO值散点图 ；B：FEV1pred%＞50% COPD组EOS与FeNO值散点图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%

图3 不同过度充气程度的COPD组患者外周血EOS与FeNO值相关性分析A：RVpred%＞150% COPD组 EOS与 FeNO值散点图；B：RVpred%≤150% COPD组EOS与FeNO值散点图 ；C：RVpred%＞200%COPD组EOS与FeNO值散点图 ；D：RVpred%≤200% COPD组EOS与FeNO值散点图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组、哮喘组及FEV1pred%＜50% COPD组血嗜酸性粒细胞预测FeNO值升高的鉴别效能分析 分别绘制三组患者血嗜酸性粒细胞预测FeNO值升高的ROC曲线，发现COPD组血嗜酸性粒细胞对FeNO值几乎无鉴别效能，AUC为0.518(95%CI：0.335 ～ 0.682)，敏感度为0.28，特异性为0.89；哮喘组血嗜酸性粒细胞对FeNO有较好的鉴别效能，AUC：0.869(95%CI：0.721 ～1.018)，敏感度为0.83，特异性为0.90；FEV1 pred%＜50% COPD组血嗜酸性粒细胞对FeNO有一定的鉴别效能，AUC：0.688(95%CI：0.444 ～0.931)，敏感度为0.56，特异性为0.90。见图4、表3。

图4 COPD组(A)、哮喘组(B)及FEV1pred%＜50% COPD组(C)嗜酸性粒细胞预测FeNO值升高(＞25 ppb)的ROC曲线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组、哮喘组及FEV1pred%＜50% COPD组嗜酸性粒细胞预测FeNO值升高的相关指标Tab. 3 Relevant indexes of eosinophils for predicting elevated FeNO value in COPD group, asthma group and COPD group with FEV1pred%＜50%

讨 论

COPD是一种气道慢性炎症性疾病，其炎症机制主要以中性粒细胞为主，也包括Tc1、Th1、Th17和ILC3细胞在内的淋巴细胞参与，但近年有研究发现部分患者也存在嗜酸性粒细胞参与[4]。这可能是COPD患者ICS应用的理论基础。但如何筛选出这类COPD患者，一直是临床难题。已有研究表明，COPD患者血EOS增高预示着患者对支气管扩张剂和皮质类固醇的治疗反应更佳[5-6]，并提示可能与哮喘共存[7-9]，血EOS≥150/µL的患者加用ICS后其急性加重次数及病情恶化程度更低[10]。因此，2020年GOLD提出对于血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次严重恶化需要住院且血EOS＞100/µL的患者，可以考虑进行吸入LABA/ICS治疗。但应用血EOS评估COPD患者气道炎症水平并进一步指导ICS治疗也存在一定问题。血EOS需要迁移到组织器官内才能在组织局部引发嗜酸性炎症。因此血EOS增多并不意味着气道的嗜酸性炎症一定加重。一项大型回顾性队列研究分析表明，痰嗜酸性粒细胞相比血EOS在评估COPD严重程度、急性加重次数上更加敏感[11]。

FeNO检测是目前广泛应用的一种简单、非侵入性评估气道嗜酸性炎症的检测方法。FeNO产生于气道上皮细胞，主要参与气道的神经传递、血管扩张和免疫调节[12]。此外，FeNO也广泛参与了气道疾病的病理生理过程，在哮喘、肺动脉高压和囊性纤维化等炎症性肺部疾病中均发现FeNO水平升高，其在支气管哮喘的诊断和病情监测中的应用价值已被广泛证实[13-14]。在单纯COPD患者及COPD合并支气管哮喘患者(既往称ACOS)鉴别诊断上，也可作为一项良好的鉴别标志物[15]。有研究表明，在鉴定气道慢性炎症方面，FeNO与血EOS的评估价值相当[16]，目前FeNO是评价气道嗜酸性炎症的有效指标，临床上以FeNO值＞50 ppb鉴定气道嗜酸性炎症。已有的研究表明，COPD急性加重期患者中，血EOS与FeNO值呈正相关，FeNO值可预测患者血EOS水平及肺功能损害严重程度[17]。但稳定期COPD患者血EOS及FeNO的相关性尚不明确。本研究主要探讨稳定期COPD患者血EOS与FeNO的相关性，以期明确稳定期COPD患者的诊治中FeNO值是否有潜在的应用价值。为了排除系统误差导致的结果错误，我们选用一组支气管哮喘患者进行对比研究，且为了排除两种疾病重叠的交互作用，我们排除了两组患者中哮喘-COPD重叠综合征(ACOS)的患者。

本研究结果显示支气管哮喘组与COPD组在年龄、性别、吸烟史情况方面无统计学差异，支气管哮喘组血EOS计数及FeNO值均明显高于COPD组(P=0.008，P=0.001)。对支气管哮喘患者血EOS计数与FeNO值行相关性分析，结果提示两者呈中度正相关(r=0.439，P＜0.001)，而COPD组无明显相关性(r=0.104，P=0.272)。这验证了支气管哮喘患者气道以嗜酸性炎症为主，而COPD却不同，可能由于COPD患者气道炎症不以嗜酸性炎症为主，或存在嗜酸性粒细胞参与的特殊表型未被识别。对COPD组患者FeNO值升高的危险因素进行二元logistic回归分析，发现吸烟史为COPD患者FeNO值升高的危险因素，而RVpred%则是FeNO值升高的保护性因素。这一结果提示稳定期COPD患者虽然总体上血EOS与FeNO无相关性，但具有某种特征的COPD患者血EOS可能与FeNO相关。

基于上述结果，我们进一步对COPD患者进行亚组分析，以RVpred% 150及RVpred% 200作为割点分组，均未提示血EOS计数与FeNO有相关性，这表明FeNO与嗜酸性粒细胞的相关性与肺过度充气程度无关。而FEV1pred%以50%为割点进行分组时发现，FEV1pred%≤50%的患者中血EOS与FeNO呈正相关(P=0.02，r=0.37)，这表明气道阻塞严重的患者可能更加倾向于存在气道嗜酸性炎症。这是一个新的发现。这个结果提示对于FEV1pred%≤50%的COPD患者，FeNO与血EOS可能具有相似的应用价值。

临床上我们将FeNO正常值界定于≤25 ppb，而FeNO值＞50 ppb界定为存在气道嗜酸性炎症，为进一步明确血嗜酸性粒细胞是否对FeNO值升高(＞50 ppb)存在一定的鉴别作用，我们分别对COPD组、哮喘组及FEV1pred%＜50% COPD组进行ROC分析。研究发现COPD组血嗜酸性粒细胞对FeNO值几乎无鉴别效能，哮喘组血嗜酸性粒细胞对FeNO值有较好的鉴别效能：AUC 0.869(95%CI：0.721 ～ 1.018)，敏感度为0.83，特异性为0.9。在FEV1pred%＜50% COPD组，血嗜酸性粒细胞对FeNO也有一定的鉴别效能：AUC 0.688(95%CI：0.444 ～ 0.931)，敏感度为0.56，特异性为0.9。这提示在FEV1pred%＜50%的COPD患者中，用嗜酸性粒细胞鉴别气道嗜酸性炎症(FeNO＞50 ppb)时，真阴性率较高，即嗜酸性粒细胞正常，往往提示该患者无明显气道嗜酸性炎症，但真阳性率较低，即当这组患者中嗜酸性粒细胞升高时，不一定代表气道存在嗜酸性炎症。血嗜酸性粒细胞升高可能合并有全身其他部位的嗜酸性炎症而非气道嗜酸性炎症。

综上，FeNO已在支气管哮喘等多种气道疾病中用于鉴别气道是否存在嗜酸性炎症，但在稳定期COPD中的应用价值尚不清楚。鉴于血EOS计数已被指南推荐为COPD吸入ICS治疗的指征，本研究拟通过探讨COPD患者FeNO值与血EOS的相关性，明确FeNO在COPD患者中是否也与血EOS具有同样价值。但统计结果发现在稳定期COPD中，这两者并无相关性。这提示如果以血EOS计数作为稳定期COPD吸入ICS治疗的指征，那FeNO无法替代血EOS的价值。但基于logistic回归给予的提示，我们进一步研究分析了不同特征稳定期COPD患者血EOS与FeNO值的相关性，结果通过相关分析发现FEV1 pred%≤50%的稳定期COPD患者，其血EOS与FeNO存在相关性。这提示FEV1 pred%≤50%的稳定期COPD患者血EOS升高可能同时伴有FeNO升高，且ROC分析发现，在这组患者中血EOS对于FeNO值的升高具有一定的鉴别效能，两者在一定程度上具有相似利用价值。

本研究为回顾性横断面研究，无法分析FeNO与血EOS在COPD患者疾病进展过程中的动态变化，还需加大样本量进一步证实上述结论。