摘要
不同实验室的结果表明,无论是健康还是疾病,一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)都存在于人类的呼吸道中。这些气体存在于人类呼出的气体中,据报道,鼻腔气道中有高浓度的NO和CO。此外,气道炎症患者呼出的CO和NO增加。采用化学发光(NO)和红外(CO)技术在不同的固定流量下同时测量了18名健康受试者口腔呼出的空气和从鼻子取样的空气中的NO和CO。还研究了吸烟对气道NO和CO释放的急性影响。
所有受试者均检测到鼻腔NO,其浓度高度依赖于流量(平均±sem: 236±23和527±49 ppb),在2和0.5 L·min−1分别)。相比之下,没有证据表明,无论样品流速如何,CO在鼻腔气道中释放。事实上,额外的实验表明,当低水平的一氧化碳气体通过鼻腔时,会被净吸收。在吸烟后,鼻腔一氧化碳也无法检测到。一氧化氮(22±2ppb)和一氧化碳(1.1±0.1 ppm)在口腔呼出的空气中一致存在。CO,而不是NO,在吸烟后急剧增加。
作者得出结论,健康受试者气道中一氧化氮和一氧化碳的释放模式似乎有很大不同。口腔呼出的空气含有一氧化氮和二氧化碳,而鼻腔呼出的空气只含有一氧化氮。
这项研究得到了瑞典研究委员会、心肺基金会、卡罗林斯卡研究所和露丝与理查德·尤林斯基金会的资助。
气道源性一氧化氮(NO)的测量在过去十年中受到了广泛关注1- - - - - -3..哮喘患者呼出的NO增加2有人建议,这种无创性试验可以用来监测呼吸道炎症。在健康受试者中,下呼吸道中的NO释放量通常较低4.相比之下,在健康受试者的鼻腔中发现了高水平的NO4.鼻源性空气中发现的部分NO在副鼻窦中产生,在副鼻窦中不断表达一种高产率的诱导型NO合酶5.
健康和疾病时,呼吸系统会以不同水平释放NO,这一发现引发了人们对测量呼出气体中的其他气体化合物的兴趣。最近,有几篇关于气道炎症患者呼出一氧化碳(CO)水平升高的报道6- - - - - -17.此外,也有人认为CO是在健康人的鼻子和副鼻窦中释放的18.因此,似乎在健康和疾病的气道中都存在NO和CO。尽管对NO或CO的气道释放进行了相对大量的研究,但很少有人尝试使用标准化程序同时测量健康受试者的这两种气体。因此,本文作者决定研究健康受试者在不同呼吸道水平下的NO和CO水平。
材料和方法
研究对象
共有18名不吸烟或偶尔吸烟的志愿者(年龄24-46岁,7名女性)参与了这项研究。所有患者均健康,无持续感染或气道疾病史。在所有受试者中NO, CO和co2 (CO2)在鼻腔空气和口腔呼出的空气中测量。此外,其中7名受试者(偶尔吸烟,年龄33-37岁,一名女性)在吸烟5分钟后也测量了NO和CO的气道释放量。在研究前2天内没有人吸烟。本研究由当地伦理委员会批准,并获得每位志愿者的知情同意。
鼻气收集
一个紧密贴合的鼻橄榄被放入一个鼻孔。将橄榄连接到吸入泵上,并将流量调节到0.5、1或2 L·min−1.将吸入的空气导入不透水NO和CO的无反应聚氨酯袋(0.6 L)中。在采样过程中,受试者被要求屏住呼吸,紧闭嘴巴,迫使空气从一个鼻孔流向另一个鼻孔通过鼻咽。在经鼻吸气至总肺活量(TLC)后立即开始取样。为了确保CO和NO的输入水平为零,第二个橄榄被引入另一个鼻孔,并进一步连接到一个干净的空气储存器。通过Purafill干粉洗涤器和电子洗涤器(Alphagaz air flow, air Liquide Gas AB, Kista Sweden)向医疗呼吸空气(AGA AB,瑞典斯德哥尔摩)输送NO和CO - free空气。
其中5名受试者从一个鼻孔到另一个鼻孔的空气中也测量了CO含量(1.4 ppm CO)。吸气(0.5 L·min)−1)将CO分析仪(见下文)的取样管连接至橄榄枝,并将其引入一个鼻孔中。第二个橄榄被连接到袋子上,带有含CO的空气,并被引入另一个鼻孔。在取样过程中,要求受试者屏住呼吸。当测量鼻NO和CO时,吸烟后的流量为2 L·min−1是使用。
收集口腔呼出的空气
受试者从一个干净的空气库吸入TLC,屏气5秒后呼出。呼出的第一部分空气被丢弃,以40-50 mL·s的流速收集最后一部分空气−1在聚氨酯袋中,用于立即分析NO、CO和CO2.
一氧化氮、一氧化碳和二氧化碳的分析
在1小时内对聚氨酯袋中的气体进行分析 从CO开始的气道取样最小值2其次是NO和CO2用红外(IR)技术测量(Capnomac, Datex,瑞典),CO (NDIR分析仪,UNOR 610;mahak AG,汉堡,德国)和NO的化学发光(AM 77生态物理,瑞士)。样品空气在NO和CO分析前用萘酚膜除湿。CO的检出限2、CO和NO分别为0.2%、0.1% ppm和十亿分之一(ppb)/分别。在所有情况下,气囊中的空气量足以通过三个不同的分析仪完全恢复信号。在某些情况下,通过测量NO、CO和CO来测试聚氨酯袋中气体的稳定性2再一次3 分钟后得出相同结果(未显示数据)。使用医用呼吸空气(零点校准)和氮气中的合成气体混合物(10 百万分之二十 ppm CO和5%CO2, AGA AB, Lidingö,瑞典)。
在实验期间,NO和CO的环境水平从未超过10 ppb和0.1 分别为ppm。
结果
鼻腔取样
鼻腔NO具有流量依赖性,平均±sem为:236±23 ppb在2 L·min−1, 1l·min, 347±31 ppb−1527±49 ppb为0.5 L·min−1.鼻腔一氧化碳和一氧化碳2在所有流速下,每个受试者的信号都低于分析器的检测限(图1)⇓).吸烟后,CO水平仍然无法检测(图。 2.⇓).
当CO(1.4 ppm)从一个鼻孔冲洗到另一个鼻孔,CO信号降低0.3–0.8 ppm,平均值为0.54 ppm。
口吐空气
口腔呼出空气中NO含量为22±2ppb。所有受试者均检测到CO,平均值为1.1±0.1 ppm(范围0.3-2.1 ppm)。的有限公司2信号为4.8±0.1%。吸烟导致CO增加三倍(从1.2±0.2增加到3.7±0.5) 而NO保持不变(吸烟前为20±3与21±2 吸烟后的ppb)。
讨论
作者试图同时研究鼻腔空气和口腔呼出空气中的NO和CO。这是通过在袋子中收集气道样本,然后立即分析NO和CO来实现的。气体的在线测量将提供关于单次口腔呼出的动力学的更多信息。然而,由于分析器的响应时间差异很大,很难实现对所有三个信号的精确积分。对于鼻腔测量,使用一种方法,以固定的流量从鼻腔中取样,并收集在不反应的气体不渗透袋中。NO, CO和CO的分析2均在1个月内完成 收集空气的最小值。由于NO和CO都是环境的正常成分,因此在鼻腔取样期间,应谨慎确保这些气体的零流入。公司的缺席2在所有鼻腔样本中,确保取样时下气道气体没有与鼻腔空气混合。相反,通过一氧化碳的存在证实了呼出气体来自肺泡2在口腔呼气。正如预测的那样4口腔呼出气中NO含量低,鼻腔气中NO含量高。此外,鼻腔NO高度依赖于流量,在低流量下可获得较高水平的NO。呼出或鼻腔NO,测量值为5 吸烟后min,不受吸烟影响。
一氧化碳存在于口腔呼出的空气中。口腔呼出的空气中CO的含量比NO的含量高出30倍,并且在吸烟后,CO的含量会像预期的那样增加。相比之下,没有证据表明CO释放在鼻腔气道中被发现。如果CO持续产生,并在鼻腔气道中大量释放,可以预期得到的值与观察到的NO值存在流量依赖关系。然而,即使在使用的最低流速下,作者也无法在鼻腔空气中检测到任何一氧化碳信号。同一样品袋中高浓度的NO证实了这种空气的真正鼻腔来源。此外,CO的缺失2在鼻腔样本中排除了低气道气体污染的可能性。
用于CO测量的红外技术被认为是非常精确的,即使在亚ppm范围内。实际上,该分析仪检测低水平一氧化碳的能力通过口头测量得到了验证,在所有受试者中都一致看到了明确的一氧化碳信号(0.3-2.1 ppm)。事实上,即使是10‐倍稀释的口腔呼出的空气(CO=2.0 ppm)与零空气给出了清晰的信号0.2 ppm,这接近分析仪的检测极限(数据未显示)。显然,不能排除鼻子中一氧化碳释放水平低于这一水平的事实。安德森et al。18报告的鼻窦CO > 1ppm水平,这与目前的发现是尖锐的矛盾。这两项研究之间存在差异的原因只能推测。然而,这两项研究在方法论上存在一些差异。在安德森的研究中et al。18环境中的CO水平要高得多(0.75 ppm),这些是从所得值中减去的。本研究使用无CO空气,在取样时引入对侧鼻孔。此外,整个实验期间,环境CO水平非常低。可以推测,在周围一氧化碳含量高的地区,这种气体被吸收到血液或黏液中,并在接触后的很长一段时间里在鼻子中缓慢释放。这已经很好地体现在口服呼出的一氧化碳中,在吸了含有一氧化碳的香烟后很长一段时间内,一氧化碳的含量会增加,这是由于一氧化碳从血红蛋白中解耦相当缓慢。然而,在这项研究中,没有发现吸烟后鼻腔中的CO增加,这表明CO从血液到鼻腔的通道是低的。安德森et al。18作为研究的一部分,通过口腔进行潮汐呼吸时的鼻腔空气采样。这种方法会增加低气道一氧化碳污染鼻腔空气的风险。然而,这仍然不能解释通过气管造口呼吸的两名受试者在鼻腔空气中发现的高一氧化碳信号,从而排除了来自下气道的污染。
当用含CO的合成空气(1.4 ppm CO)冲洗鼻腔时,观察到CO水平在从一个鼻孔到另一个鼻孔的过程中下降了0.3-0.8 ppm。这表明CO被鼻粘膜净吸收。因此,这种气体并不是从鼻腔的细胞源中不断释放出来的,似乎部分是被粘膜吸收了。另一种解释是,CO信号被鼻子中的某些因素抑制了,例如水蒸气。然而,这是不太可能的,因为已知浓度的合成CO与鼻源空气或合成干燥空气的混合产生相同的CO信号(未公布的观察结果)。此外,根据制造商的说法,水蒸气或CO的最大淬火2小于2%。
如上所述,鼻内NO强烈依赖于流量,早期的研究表明,这对口头呼出的NO也是如此3.Zetterquist最近研究了口腔呼出空气中NO和CO的流量依赖性et al。20.结果表明,经口呼出的CO不依赖于流量,而NO则依赖于流量。这强烈表明NO主要来源于气道,而CO来源于肺泡。
综上所述,健康受试者的一氧化氮和一氧化碳的气道释放量和位置似乎有很大差异。鼻腔空气中含有高水平的一氧化氮,但不含一氧化碳,而下呼吸道和肺部的空气中同时含有一氧化氮和一氧化碳。
- 收到了2001年11月8日。
- 接受二○○二年二月十三日。
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