呼気中の一酸化窒素

医学では、呼気中の一酸化窒素（eNO - 現在では一般に FeNO として知られている）は、喘息や気道炎症を特徴とするその他の呼吸器疾患の呼気検査で測定できます。一酸化窒素（NO）は、炎症反応において特定の細胞型によって生成されるガス分子です。呼気中の NO の割合（FE _NO）は、喘息の成人および小児の診断、経過観察、および治療の指針として有望なバイオマーカーです。呼気検査は最近、先進国の設備の整った多くの病院で利用できるようになっていますが、その正確な役割は依然として不明です。

ヒトでは、一酸化窒素は、一酸化窒素合成酵素（NOS）と呼ばれる3つの酵素、誘導性（iNOS）、内皮性（ eNOS ）、および神経性（nNOS）によってL-アルギニンから生成されます。後者の2つは、それぞれ内皮細胞と神経細胞で常に活性化していますが、iNOSの作用は炎症などの状態で誘導される可能性があります（たとえば、サイトカインによって）。炎症では、好酸球を含むいくつかの細胞がiNOSを使用してNOを生成します。そのため、eNO（別名FeNO「分別呼気一酸化窒素」）は炎症計と呼ばれています。^[1]

喘息患者の呼気中NOの主な原因はiNOSであると考えられているが、^{[2] [3]}マウスの研究ではnNOSの役割も指摘されている。^{[4] [5]}

当初、呼気中の NO は主に副鼻腔から発生し、副鼻腔には高濃度の NO が含まれていると考えられていました。その後、呼気中の NO のほとんどは下気道から発生し、副鼻腔からの汚染は最小限であることが示されました。^{[引用が必要]}

喘息患者は、他の人よりもeNOレベルが高い。喘息の他の臨床パラメータや検査パラメータ（例えば、痰中の好酸球の量）とともに、eNOレベルも上昇する。上気道感染症やアレルゲンやリカン酸の吸入など、炎症を誘発する状態では、eNOレベルが上昇する。^{[6] [7] eNOレベルは、}気管支過敏性の程度などの肺機能検査結果によっても変化する傾向がある。さらに、喘息の治療に使用される薬剤（吸入グルココルチコイドやロイコトリエン受容体拮抗薬など）もeNOレベルを低下させる。

臨床試験では、 eNO値に基づいて喘息治療を調整することが、症状と肺機能検査の結果に基づいて治療を評価する従来の治療よりも優れているかどうかが検討されました。^{[8] [9] [10]}現在までに、成人と小児の両方で結果は控えめであり、この技術を普遍的に推奨することはできません。^{[11] [12]また、炎症以外の要因、たとえば気道の}酸性度によってもeNOレベルが上昇する可能性があることが指摘されています。^{[13] [14]}

eNO分画は、基本的な肺機能検査（気道閉塞）よりも喘息患者を特定するための優れた検査であることがわかっています。その特異度は気管支チャレンジテストに匹敵しますが、感度は低くなります。^{[15] [16]}これは、eNO検査が陽性であれば喘息の診断を確定するのに有用である可能性があるが、陰性であれば喘息を除外するのにそれほど有用ではない可能性があることを意味します。^[17]

他の病状における eNO の役割は、喘息に比べてさらに十分に解明されていません。

喘息は慢性咳嗽の原因となることがあるため（咳喘息のように喘息が唯一の症状である場合もある）、eNOが慢性咳嗽の診断に使用できるかどうかが研究で検討されてきた。^{[18] [19] [20] [21]}

慢性閉塞性肺疾患では呼気中の NO 濃度はわずかに増加しますが、突然の疾患悪化 (急性増悪) や疾患進行時には濃度が上昇する可能性があります。初期の研究結果では、吸入グルココルチコイドに対する反応や気道閉塞の可逆性の程度を予測する上で eNO が役割を果たしている可能性が示されています。

嚢胞性線維症の子供は、eNO レベルが低いことがわかっています。嚢胞性線維症が原因ではない気管支拡張症(気管支樹の一部が局所的に不可逆的に拡張する状態) の患者では、高レベルが見つかりました。サルコイドーシスでも eNO が増加することがあります。原発性繊毛運動異常症、気管支肺異形成症、肺動脈性高血圧症では低レベルが見つかりました。後者の症状では、吸入NO が血管拡張薬(血管を弛緩させる薬剤)に対する肺動脈の反応の診断テストとして使用されます。

eNOは小学生の喘鳴、鼻炎、鼻アレルギーとも関連している。^[22]

大気汚染への曝露はeNOレベルの低下^[23]および上昇と関連している。 ^{[24] [25] [26]}

eNO を測定するために最も広く使用されている技術は、光を生成する化学反応を利用するもので、これは化学発光反応と呼ばれます。呼気サンプル中の NO はオゾンと反応して励起状態の二酸化窒素を形成します。これが基底状態に戻ると、呼気中の NO の量に比例した量の光を発します。

被験者は、測定装置に直接息を吐き出す（「オンライン」技術）か、後で分析装置に接続できるリザーバーに息を吐き出す（「オフライン」技術）ことができる。^[27]前者の技術では、呼気サンプル中の初期のNOと後期のNOを別々に分析することができる。この検査では被験者の調整はほとんど必要なく、4歳以上の子供でも検査に合格することができる。^{[28] [29]}

英国の国立臨床優秀性研究所（NICE）は、利用可能な測定機器に関するガイダンスを公開しています：https://www.nice.org.uk/guidance/dg12

さまざまな研究における eNO の正常上限値は 20～30 ppmの範囲です。ただし、いくつかの主要な特徴が基準値に影響します。男性は女性よりも eNO 値が高いです。喫煙は eNO 値を下げることで有名で、以前の喫煙状況でさえ結果に影響を与える可能性があります。アトピー体質 (アレルギー傾向) の人ではレベルが高くなります。^[30] eNO の割合も流量に依存しているため (低流量では高く、低流量では低い)、通常は 50 ml/s で測定されます。年齢や身長も子供の eNO 値をかなり混乱させる可能性があります。^[28]これらの影響の大きさは 10% のオーダーであるため、単一のカットオフ値でも役立つ場合があります。^[17]

1980年代まで、化石燃料の燃焼によって生成される一酸化窒素は、大気汚染が呼吸器官に及ぼす有害な影響を軽減する役割しか果たしていないと考えられていました。^[17] 1987年、冠動脈を使った実験で、一酸化窒素が長い間探し求められていた内皮由来の弛緩因子であることが示されました。科学者がNOが生物学的役割を果たしていることに気付いた後、細胞シグナル伝達分子および神経伝達物質としてのその役割が、多くの研究から明らかになりました。^[31]

NOは1991年に初めて呼気サンプルで検出されました。^{[32] 1992年、NOは科学雑誌}「サイエンス」でその年の分子に選ばれました。^{[33] 1993年、スウェーデンの}カロリンスカ研究所の研究者が初めて喘息患者のeNOの増加を報告しました。^[34]

最初の商業用FeNO検査装置は、現在NIOXグループの一員であるスウェーデンの会社Aerocrine ABによって1998年に開発されました。^[35]

現在、NO は呼気検査だけでなく、肺動脈性高血圧症などの症状や、急性呼吸窮迫症候群の治療薬としても使用されています。

• Taylor DR、Pijnenburg MW、Smith AD、De Jongste JC (2006年9 月)。「呼気一酸化窒素測定: 臨床応用と解釈」。Thorax . 61 (9): 817–27. doi :10.1136/thx.2005.056093. PMC  2117092 . PMID  16936238。