抽象的
呼出的一氧化氮(烯)在囊性纤维化(CF)中降低。口腔的作用l研究了CF患者的酶促一氧化氮(NO)形成的酶态一氧化氮(NO)的前体。
在试点研究中,口头l-Arginine以每剂量为200毫克·kg给出−1体重增加八个健康对照和8名CF患者。随后,相同l-Arginine剂量给予10名CF患者(五个女性)T.I.D.在随机的双盲安慰剂控制的交叉研究中持续6周。
一剂口服l-Arginine导致增加5.5倍l-精氨酸含量增加1.3倍l2小时后痰中-精氨酸。最大eNO, 3小时内l-精氨酸摄入量在两组CF患者中均显著增加(5.4±2.1 ppb与8.3±3.5 ppb)和对照(18.0±8.1 ppb与26.4±12.3 ppb)。补充l与安慰剂相比,-精氨酸治疗6周后eNO持续增加(9.7±5.7 ppb)与十亿分之6.3±3.1)。产生影响的l-精氨酸补充强迫呼气量在一秒未观察到。
这些数据表明,气道一氧化氮形成囊性纤维化患者可以用口腔增强l-Arginine补充。
氨基酸l-精氨酸是酶促一氧化氮(NO)合成的前体。一氧化氮合酶(NO synthase, NOSs)已被证明参与肺的调节过程,包括炎症、宿主防御和支气管运动控制。与健康个体相比,囊性纤维化(CF)患者呼出的NO (eNO)减少1.在CF中导致低气道不完全理解的机制并不完全理解,但可能包括在气道分泌中的机械保留,不转化为代谢物,并通过反硝化细菌消耗否2.虽然证据有限会支持所有这些概念,但还有证据表明在CF中降低酶形成,其中血液或组织水平l-Arginine可能成为没有合成的速率限制3.,4.
NO (ppm浓度)的支气管扩张作用是众所周知的5- - - - - -7,最近的动物研究表明气道一氧化氮合酶(NOS)活性与CF中支气管运动紧张度之间存在因果关系l-Arginine导致电场的显着增加,电场刺激了缺乏腺纤维化跨膜电导调节剂(CFTR)蛋白的小鼠缺乏的分离的Tracheas的弛豫,但不是来自野生型动物8.在CF患者的横截面研究中,在肺功能和eno之间观察到阳性相关性1,9,10.痰液中没有代谢物浓度11.,提示气道NO形成减少的CF患者肺功能降低。最近的一项观察结果支持了这一观点,即神经元NOS基因(NOS1)的变异与低eNO相关,似乎使CF患儿的肺功能更快速下降12..
在以前的研究中,目前的作者证明既不吸入含含量的气体也不输液l-精氨酸对CF患者肺功能有影响。然而,单剂量的I.v.l-Arginine以500 mg·kg的剂量−1体重导致这些患者中eno的显着增加13.,14..口服L-精氨酸,剂量为100 mg·kg−1和200毫克·kg−1体重已显示在健康的人类受试者中增加eno15..口腔的作用l据目前作者所知,在CF患者中补充-精氨酸尚未进行研究。作者推测口服补充一氧化氮可以促进气道一氧化氮的形成l-精氨酸对气道NO形成和肺功能有积极作用。因此,本文作者研究了单次口服给药的效果l-精氨酸和6周的口服补充l-Arginine剂量为200 mg·kg−1体重T.I.D.在随机双盲安慰剂对照研究中CF患者eno和肺功能。
患者和方法
通过氯离子浓度>60 mmol·L的反复汗液试验,证实了参与患者CF的诊断−1,对CFTR基因进行突变分析。分别从每位患者和/或其父母获得书面知情同意。该研究得到了德国埃森大学机构审查委员会的批准。
单剂量的实验
主题
本研究共纳入8例CF患者(5例女性)。平均年龄22岁(14-37岁),平均±SD.强制生命能力(FVC)为68.0±14.5%(范围50-91%),平均强制呼气量在一秒钟内(FEV1)为41.8±21.3%(范围22-75%)预测值。7名患者慢性定植了气道铜绿假单胞菌一个人被殖民Staphcocccus金黄色葡萄球菌.研究期间,所有患者均未接受全身或吸入糖皮质激素治疗。所有患者均处于临床稳定状态。CF患者与8名(5名女性)健康的非吸烟对照组进行比较,平均年龄28岁(23-44岁),无哮喘或特应性过敏史,在研究期间无上呼吸道或下呼吸道感染症状。
研究设计
l-Arginine(Sypopharm,Barsbüttel,德国)用无动于衷的粘性调味溶液稀释至10%l-Arginine解决方案。将该溶液瓶装并保持冷藏,直至使用它。在研究时每个受试者摄取10%l-Arginine溶液的剂量为200毫克l-Alguginine每千克体重,用橙汁稀释至总体积〜250毫升。
分别在基线以及摄入后60、120和180分钟测量鼻腔一氧化氮、一氧化氮和血液样本l-Arginine。通过静脉穿刺在含有2.7ml管的EDTA中收集血液,用于测量所有受试者中的血浆氨基酸和尿素浓度。在之前和120分钟之前收集自发的咳痰痰l除了两名患者外,患者无法咳痰,占痰液的所有患者。
双盲安慰剂对照试验
耐心
本研究纳入了总共11名患者(五名雌性)的CF确诊诊断。平均年龄为24岁(范围15-41毫秒),平均值±SD.FVC值为75.1±29.4%(范围40-125%),FEV1均值为58.8±33.1%(范围25-127%)。所有患者均有慢性气道感染铜绿假单胞菌.研究期间,所有患者均未接受全身或吸入糖皮质激素治疗。所有包括在临床稳定的情况下,在2周治疗期后均在临床稳定状态下I.v.抗生素。
研究设计
该研究是在随机的双盲交叉设计中进行的。患者用200mg·kg治疗−1体重T.I.D.口头l-精氨酸治疗6周,然后是6周安慰剂或反之亦然.在基线和每6周治疗期后进行鼻部和肺氧eNO以及肺功能的测量。研究访问安排在上午,并在术前进行测量l-精氨酸和安慰剂的摄入量
一氧化氮测量
没有根据公布的ATS和IS标准进行测量18.,19..用化学发光分析仪(noa280;美国Boulder CO . Sievers)。最近发表了鼻腔一氧化氮的测量结果18.,20..简单地说,从全肺容量的空气必须口头呼出对流量限制器产生超过5厘米的口压H2o软腭闭合。通过在50mL·s的恒定样品流动下从一个鼻孔中从一个鼻孔中吸出空气。−1由外部泵产生。另一个鼻孔左侧或在室内没有浓度> 10 ppb,连接到无空气的储存器。两个鼻孔的两个平台测量的平均值用于数据分析。使用单呼吸在线测量测量呼啸不测量,用于评估下呼吸道没有18.,19..在恒定的3 L·min呼气流量下测定eNO−1.为每个受试者计算三个终端到期的平均值。
血浆氨基酸
血浆样品在收集后30分钟内脱脑。根据制造商的规格,通过离子交换色谱(IEC)在氨基酸分析仪LC 3000(EPPendorf,Hamburg,德国)上的离子交换色谱(IEC)测定。用缓冲液稀释痰液1:1,涡旋2分钟,然后以1,000g 10分钟10分钟。透明上清液用于氨基酸IEC。
统计分析
数据以均数±表示SD..通过Kolmogorov-Smirnov试验测试正常分布后,通过T检验进行组之间的比较。内部核心属比较进行配对的T检验。
结果
单身的l精氨酸剂量
基线血浆浓度的氨基酸l-Arginine,瓜氨酸和鸟氨酸,CF患者和对照之间的血浆尿素没有差异。一剂口服l-Arginine(200 mg·kg−1体重)导致血浆的显着增加l-CF患者和健康对照中的-Arginine浓度。血浆水平的瓜氨酸,产物l-Arginine因没有合成酶的转换,口服后没有增加l-Arginine。血浆水平的鸟氨酸和尿素,是产品的l在CF中,精氨酸酶的-精氨酸代谢显著增加。在对照组中,血浆鸟氨酸显著增加,但尿素没有显著增加(表1⇓, 图。 1⇓).等离子体l-Arginine和鸟氨酸浓度在CF中明显大于2小时的对照l-Arginine(P = 0.05分别;图1⇓).平均浓度l术后2 h CF痰中-精氨酸含量显著升高l-Arginine(11.7.与15.1 Nmol·ml−1,p = 0.027;如图。 2⇓),而鸟氨酸(35.6与32.3 Nmol·mL−1, p = 0.2)和瓜氨酸(36.2与34.1 Nmol·ml−1,p = 0.2)保持不变。
在基线的平均值为15.0±8.1ppb,CF患者中的5.4±2.1 ppb(p = 0.006),确认先前在CF中的呼吸道未形成的结果。同样,CF患者的基线鼻腔没有明显低于对照(62.4±39.7 ppb与158.6±43.4 ppb,p <0.001)。单剂量l-Arginine导致对照中1,2和3小时后eno的显着增加(分别为P <0.01)。在CF患者中,口腔后eno的过程中存在相当大的变化l-Arginine。在给定的时间点的平均eno没有显着增加(6.5±2.2 ppb,p = 0.06,在1小时;表2⇓和图。 3⇓).但是,最大±SD.口服后3小时内的eno增加l-精氨酸在CF患者中具有统计学意义(1.7±0.9倍,p = 0.02),与对照组中eNO的最大增幅相当(1.8±0.5倍,p = 0.001;表2⇓和图。 4⇓).
单剂量后,平均鼻腔没有浓度没有显着变化l- 在给定时间点的对照和CF患者的碱度,但最大±SD.在CF的对照中增加鼻腔NO为1.3±0.5倍(P = 0.03),CF中的1.2±0.2倍(P = 0.08)(表2⇑, 图。 5⇓).
双盲安慰剂对照试验
l-Arginine在所有患者中耐受良好,但一个人获得了呼吸道感染的人伯克不过,该疾病已被成功根除I.v.抗生素治疗。该患者被排除在最终分析之外。
在完成研究的10名患者中,五次采取l-Arginine 6周,然后是6周的安慰剂,五个开始与安慰剂l-Arginine补充。
在基线的平均eno(14天后I.v.抗生素)是11.4±6.0 ppb。6周后l-Arginine eno为9.7±5.7 ppb,与基线没有显着不同。安慰剂6周后,eno下降至6.3±3.1ppb,在基线(p = 0.001)和之后明显低于enol-Arginine补充(p = 0.03;图6⇓).
从基线的FEV1的衰落(预测58.8±33.1%)之后相似l-Arginine治疗(预测,P = 0.04)和安慰剂(53.4±31.8%预测,P = 0.01)。八个CF患者的定量痰计数在6周后没有差异l-Arginine或安慰剂(数据未显示)。
讨论
目前的研究证实,与健康对照相比,CF患者中的气道没有降低水平。口服l-Arginine以200mg·kg的单剂量给出−1体重导致CF患者下气道NO形成的增加虽小,但有统计学意义。CF中NO的增加小于使用相同剂量l -精氨酸治疗的健康对照组,尽管增加了l-Arginine血浆水平在CF患者中未降低。目前的作者进一步证明了口服l-Arpinine以相同剂量给出T.I.D.对CF患者的eNO有持续的影响,阻止了eNO从基线值的下降I.v.抗生素治疗。
现在广泛地接受了上下气道中没有地层的CF下降1,2,21.,22.以及本研究的结果证实了这些发现。在CF中不完全没有完全明白,但在小鼠模型和CF患者中发现的原因发现,CF患者发现没有合成酶(NOS2)的诱导性同种型的表达减少或不存在于CF AIRWAY中3.,4,22..最近的证据表明,NOS2表达使中性粒细胞的嗜鼻炎炎症在CF中的下降减少。Wooldridge.等.22.通过免疫组织化学研究了NOS2表达,并发现炎症标志物的浓度降低了NOS2的表达,例如白细胞介素-8和来自气道不同细胞类型中的CF BAL流体中的中性粒细胞的数量。这种炎症对NOS2表达的影响与其他炎症气道条件相反,例如哮喘,但可以解释CF患者中eno在抗生素治疗时增加的有趣观察,尽管CF气道中的反硝化生物也可能有贡献抗生素治疗过程中eno的增加23.,24..根据这种观察,在安慰剂6周后,参与本研究的CF患者在CF患者中显着降低,与2周后的基线值相比I.v.抗生素治疗。有趣的是,6周的口服l-精氨酸导致的eNO显著高于安慰剂治疗,并与后的eNO没有差异I.v.抗生素治疗,因此可以充分预防抗生素治疗后eno预期降低l-Arginine补充。重要的是在此提及,在最后一次摄入后,目前的研究中的eno在12小时内测量l-Arginine,暗示了长期补充的持续影响l-精氨酸对气道NO形成的作用。
单剂量实验表明,等离子体含量增加l-精氨酸只是暂时的,因为血浆水平在2小时后达到高峰,3小时后已经回到基线。然而,6周后,no增加l-Arginine补充在最后一次测量12小时l-Arginine摄入量。对这种持续效果的可能解释是l-Arginine补充可能导致积累l-Arginine或储存在气道分泌中的氮氧化物,从而在持久的基板可用性中,没有合成NoS或持续从氮氧化物的形成。
观察到的eno持续增加的另一种解释是6周l-Arginine补充可能导致CF气道中的NOS表达增加。的确,增加了l-Arginine浓度可能增加了两个独立机制的NOS的形成。一种机制可以通过增加来简单地解释l-精氨酸转化在底物可用性增加的背景下。另一种是细胞外效应l-Arginine水平的NoS细胞表达。最近观察到这种效果在体外细胞培养中受刺激星形胶质细胞实验。在这些实验中增加剂量l-Arginine对培养上清液导致DOSE依赖性增加的NOS2表达25..
考虑到上述细胞外的效果l-AOS2表达上的碱度浓度,可以想到的是,低气道在CF中没有形成,从而降低生物利用度l-Arguinine,酶的前体没有来自NoS的形成。血浆中没有发现差异l-Arginine浓度在临床稳定的CF患者和基线健康对照之间的浓度,确认了以前的发现14.,22..单剂量后2小时,血浆中鸟氨酸浓度较大的增加l-精氨酸在CF患者中与对照组相比(p = 0.05)可能是由于峰值l当时的-Arginine水平也高于对照。或者,该发现可能表明酶学酶的活性在CF中增加。擅自酶是代谢的酶l-Arginine形成鸟氨酸和尿素。氨基酶的表达似乎在炎症气道条件如哮喘中增加26.,27..Arginase和NoS竞争其普通底物l-Arginine,以及朝向酶学酶表达的平衡转变,例如在感染阶段或增加的炎症期间,可以降低生物利用度l-Arginine用于NOS,从而导致NOS2表达的下调。然而,在本研究中未测量NOS2表达或氨基酶活性。需要进一步的研究来阐明酶学酶的作用lCF中-精氨酸稳态。
一氧化氮合酶参与肺的多种过程,包括调节血管肌张力、支气管运动控制、宿主防御和炎症5,28..低气道在CF中没有形成有益地影响CF呼吸道的定植与某些病原体,如观察结果所提出的,即编码用于组成型NOS同种型NOS1和NOS3的某些变体与较低的eno相关和增加的速率铜绿假单胞菌CF中的殖民化29.,30..不辩护的作用假单胞菌也已经证明了在体外实验,其中No供体,硝普钠,诱导剂量依赖性杀死铜绿假单胞菌3..然而,这些实验是用培养的假单胞菌菌株,目前尚不清楚在CF呼吸道中没有形成,也会有可测量的影响假单胞菌长期感染的气道的增长。相比之下,l-Arginine可能对此产生积极影响假单胞菌增长自假单胞菌用途l-Arginine作为基材。在目前的研究中,在定量中没有看到差异铜绿假单胞菌痰计数在6周之间l-Arginine补充和安慰剂。
NO形成减少也可能对肺纤维化肺功能产生负面影响,而不依赖于气道定植。在用老鼠做的实验中显示,添加l-Arginine导致缺乏CFTR蛋白的小鼠的分离气管松弛显着增加,但不是来自野生型动物8.在人类中,在肺功能和eno之间观察到阳性相关性1,9,10.痰中没有代谢物浓度11.,表明肺功能在CF患者中更好,较高的气道没有形成。此外,与低eno相关的神经元NoS基因(NOS1)中的变体似乎似乎易于参见CF儿童肺功能的更快下降12..这些数据表明,NO缺乏可能至少部分导致CF气道阻塞,而NO合成的增加可能对这些患者的肺功能有有益的影响。然而,本研究的作者并没有观察到口服的积极作用l-精氨酸补充对肺功能的影响,通过肺量测定,尽管对eNO有积极影响,支持了以前的论文,表明低ppb范围内的NO浓度与CF中的肺功能无关13.,14..这种效果的缺乏,至少在一定程度上,也可能与相对较小的研究人群和研究设计有关。开始的时间点l-精氨酸补充可能是关键的,因为它的效果可能不同,如果直接开始后I.v.与稍后的时间点相比,当感染和炎症未被抗生素处理和呼吸道抑制时,不得进一步下调。
在单剂量实验中,在囊性纤维化患者中,还观察到对照中的最大鼻氧化物显着增加,并且在囊性纤维化患者中也观察到类似的趋势。使用500 mg·kg的当前作者在先前的研究中,鼻部一氧化氮的增加比先前的研究中所见较小−1体重l-Arginine.I.v.,这可能与本研究中使用的低剂量有关14..一氧化氮在上呼吸道的主要来源是鼻窦,那里的最高浓度的一氧化氮被测量31..在囊性纤维化中,粘膜阻塞导致鼻窦与鼻腔的沟通不周,鼻窦中一氧化氮的增加可能无法通过这些患者的鼻窦一氧化氮测量检测到。
致谢
作者要感谢患者的参与,以及M. Groch和B. Cirkel的技术援助。
- 已收到2004年7月21日。
- 接受2004年9月1日。
- ©ers Journals Ltd