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呼吸中含有的神秘分子：氮氧化物如何揭示哮喘的秘密？
在醫學中，呼氣中的氮氧化物（eNO，現在通常稱為FeNO）可以在哮喘和其他以氣道炎症為特徵的呼吸道疾病的呼吸測試中進行測量。
氮氧化物（NO）是一種由某些細胞類型在炎症反應中產生的氣體分子。呼氣中氮氧化物的分數（FENO）是一種有前途的生物標記，可用於診斷、隨訪以及用作成人和兒童哮喘治療的指導。這項呼吸測試最近在許多發達國家的設備良好的醫院中可用，儘管其確切的角色仍不明確。
生物學背景
在人體內，氮氧化物是由一種稱為一氧化氮合成酶（NOS）的三種酶來自L-精氨酸製造的：誘導型（iNOS）、內皮型（eNOS）和神經型（nNOS）。後兩者在內皮細胞和神經元中持續活動，而iNOS的作用可以在炎症狀態下誘導（例如，受到細胞因子的刺激）。在炎症中，包括嗜酸性粒細胞在內的多種細胞利用iNOS來產生NO。因此，呼氣中的氮氧化物（eNO，亦即分數呼氣氮氧化物FeNO）被譽為炎症計量器。
iNOS被認為是哮喘患者呼氣中NO的主要貢獻者，但有研究表明nNOS在其中也扮演了角色。
最初認為呼氣中的NO主要來自含有高濃度NO的鼻竇，但後來研究顯示，人體下呼吸道對呼氣NO的貢獻更大，且鼻竇的污染作用微乎其微。
醫療用途
與哮喘的關係
研究顯示，哮喘患者的eNO水平高於其他人群。這些水平會隨著其他臨床和實驗室參數的變化而上升，例如痰中嗜酸性粒細胞的數量。在那些會引發炎症的情況下，例如上呼吸道感染或吸入過敏原，eNO水平也會上升。eNO水平還傾向於與肺功能測試結果的變化相關，例如支氣管過度反應的程度。此外，用於治療哮喘的藥物（例如吸入性糖皮質激素或白三烯受體拮抗劑）也會降低eNO水平。
根據eNO值調整哮喘治療是否比傳統護理更有效，臨床試驗結果至今尚無明確結論。
值得注意的是，除了炎症外，氣道酸度等其他因素也能提高eNO水平。研究表明，FeNO測試比基本肺功能測試更能有效識別哮喘患者，但其靈敏度較低，這意味著陽性eNO檢測結果可能有助於確認哮喘的診斷，而陰性檢測結果則不一定有助於排除。
其他疾病的相關性
相較於哮喘，eNO在其他病症中的作用尚不明確。由於哮喘可能是慢性咳嗽的原因（甚至可能是咳嗽變異性哮喘的唯一表現），因此有研究探討了eNO在慢性咳嗽診斷中的潛在應用。在慢性阻塞性肺病中，呼氣NO的增加幅度很小，但在疾病的突然惡化或進展中，eNO水平可能會上升。早期研究表明，在預測對吸入性糖皮質激素反應及氣道阻塞可逆性程度方面，eNO可能具有一定作用。
患有囊性纖維化的兒童eNO水平較低，而不因囊性纖維化引起的支氣管擴張症患者則發現其水平較高。也有研究顯示，類薗硬化症患者可能會出現eNO的增加。而在原發性纖毛功能不良、支氣管肺發育不良和肺動脈高壓這類病症中則發現了低eNO水平。
在肺動脈高壓中，吸入NO被用作診斷肺動脈對擴血管劑反應的檢測。
eNO還與小學兒童的喘鳴、鼻炎和鼻過敏有關。接觸空氣污染則與eNO水平的降低和增加都有關。
測量技術
目前最廣泛使用的測量eNO的方法是通過化學反應來產生光，這種反應被稱為化學發光反應。呼氣樣本中的NO與臭氧反應形成處於激發狀態的二氧化氮，當其返回基態時會以與呼氣中NO的量成比例的數量發光。受試者可以直接呼氣到測量設備中（“即時”技術）或先呼氣到一個容器中，然後再連接到分析儀器（“離線”技術）。使用前者技術時，可以分別分析呼氣樣本中的早期和晚期NO。
這項測試對受試者的協調要求較少，且4歲以上的兒童也能成功進行測試。英國國家臨床卓越研究所（NICE）已經發布了有關可用測量設備的指導。
參考範圍
不同研究中，eNO的正常上限水平範圍從20到30部分每十億。多個因素會影響參考值：男性的eNO值普遍高於女性，吸煙會顯著降低eNO值，即使是之前的吸煙史也會影響結果。有過敏傾向的人群則eNO水平較高。eNO的分數也取決於流量（流速越低，測量值越高），因此通常以50 ml/s的流速進行測量。年齡或身高在兒童中也可能對eNO值產生顯著的干擾，這些影響的幅度通常約為10%。因此，單一的截斷值在某程度上是有用的。
歷史背景
截至1980年代，科學界僅把氮氧化物視為對呼吸道造成的空氣污染的有害產物。1987年的實驗表明，氮氧化物是長久以來人們尋找的內皮衍生舒張因子。隨著對氮氧化物生物角色認識的增強，其作為細胞信號分子和神經遞質的作用隨之被證實。
1991年，科學家首次在呼氣樣本中檢測到NO，1992年《科學》雜誌將NO評為當年分子，次年，瑞典的Karolinska醫院的研究人員首次報告了哮喘患者eNO的增加。1998年，瑞典公司Aerocrine AB開發了第一個商業化的FeNO測試設備，現已並入NIOX集團。如今，NO不僅被用於呼吸測試，也作為治療肺動脈高壓及急性呼吸窘迫症候群等疾病的療法。
隨著對eNO的研究越來越深入，我們不禁要問，這種神秘的氣體將如何改變我們對呼吸道疾病的理解和治療方式？
