VAI TRÒ của OXIT NITRIC KHÍ THỞ RA TRONG CHẨN đoán và điều TRỊ HEN PHẾ QUẢN

ĐỖ THỊ HẠNHVAI TRÒ CỦA OXIT NITRIC KHÍ THỞ RA TRONG CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ HEN PHẾ QUẢN Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Diệu Thúy Cho đề tài: Nghiên cứu giá trị của nồng độ oxit nitri

ĐỖ THỊ HẠNH

VAI TRÒ CỦA OXIT NITRIC KHÍ THỞ RA

TRONG CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ HEN PHẾ QUẢN

TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

HÀ NỘI -2018

ĐỖ THỊ HẠNH

VAI TRÒ CỦA OXIT NITRIC KHÍ THỞ RA

TRONG CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ HEN PHẾ QUẢN

Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Thị Diệu Thúy

Cho đề tài: Nghiên cứu giá trị của nồng độ oxit nitric khí thở ra

trong chẩn đoán và kiểm soát hen ở trẻ trên 5 tuổi

tại Bệnh Viện Nhi Trung ương

Chuyên ngành : Nhi khoa

TIỂU LUẬN TỔNG QUAN

HÀ NỘI -2018

ACT : Test kiểm soát hen

(Asthma Control Test)Airway hyperresponsiveness : Tăng phản ứng đường thở.

(American Thoracic Society)cGMP (Guanosine 3’,5’-cyclic monophosphate)

(Eosinophil asthma)

(European Respiratory Society)

(forced expiratory flow)

(Fraction exhaled nitric oxide)FEV1 : Thể tích thở tối đa trong giây đầu tiên

(forced expiratory volume in one second)

(Global initiative asthma)

(Non-eosinophil asthma)

(peak expiratory flow)

A ĐẶT VẤN ĐỀ

Hen phế quản là bệnh lý viêm mạn tính đường thở, là bệnh không đồngnhất với 3 đặc tính: Tắc nghẽn đường thở từng đợt và có hồi phục dẫn đếntừng đợt tái diễn: khò khè, khó thở nặng ngực và ho Tăng đáp ứng đường thở

là tăng nhạy cảm gây co thắt đường thở với các chất kích thích như histamine

và cholinergic Viêm đường thở với sự tham gia của các tế bào viêm và cáccytokine [1]

Năm 1846, John Hutchinson phát minh ra hô hấp ký để đo các thể tíchphổi sử dụng trong chẩn đoán bệnh lý hô hấp cũng như bệnh hen [2] Sau đócác nhà khoa học không ngừng ứng dụng và cải tiến loại máy này Nhiều nămsau đó, các hiệp hội trên thế giới như Cộng đồng than thép Châu Âu, ESR,ATS, GINA… sử dụng hô hấp ký, các test kích thích phế quản, phế thân kýtrong việc chẩn đoán hen và trong quá trình kiểm soát hen ở trẻ em cũng nhưngười lớn Tuy nhiên, ở trẻ em gặp nhiều khó khăn trong việc đo hô hấp ký,đòi hỏi phải có sự hợp tác của trẻ và kỹ năng hướng dẫn của kỹ thuật viên, giátrị của hô hấp ký bình thường không có ý nghĩa trong việc loại trừ chẩn đoánhen, không hoàn toàn dựa vào kết quả hô hấp ký để đánh giá mức độ nặng củahen [3] Ngày nay, với sự phát triển của khoa học giúp chúng ta hiểu rõ hơn

về cơ chế sinh lý bệnh học hen phế quản Một trong những đặc điểm quantrọng của hen là tình trạng viêm mạn tính liên quan đến bạch cầu ái toan củađường dẫn khí, đây là nền tảng cho việc điều trị và dự phòng hen Xác địnhđược tình trạng viêm đường dẫn khí giúp thầy thuốc lâm sàng có cơ sở choviệc chẩn đoán và điều trị hen Hiện nay có nhiều chất chỉ điểm viêm khácnhau giúp đánh giá viêm đường dẫn khí trong HPQ như số lượng bạch cầu áitoan, IgE, periostin… Một trong những chất chỉ điểm sinh học của hiện tượngviêm có liên quan đến bạch cầu ái toan được nghiên cứu nhiều và đượckhuyến cáo sử dụng là đo nồng độ oxit nitric trong khí thở ra NO khí thở rađược phát hiện và nghiên cứu từ những năm 1990 [4] Theo nhiều nghiên cứu

đã được công bố trên thế giới, NO khí thở ra đo với lưu lượng 50 ml/s(FENO) cho phép chẩn đoán hen với độ nhậy 88%, cao hơn so với FEV1,FEV1/FVC, PEF; độ đặc hiệu là 79% [5] Giá trị chẩn đoán của NO trongchẩn đoán hen tương tự các test methacholin, test gắng sức FENO giảm rõ rệtsau khi bệnh nhân hen điều trị bằng ICS hoặc corticoid toàn thân, đáp ứng nàyxảy ra nhanh và tỷ lệ nghịch với liều thuốc sử dụng [6] Do vậy FENO được

sử dụng trong việc đánh giá đáp ứng điều trị và tối ưu hóa điều trị bệnh nhânhen bằng corticoid hít Sự dao động quá mức của FENO trong quá trình theodõi bệnh nhân hen trẻ em không tuân thủ dùng thuốc hoặc cách dùng thuốckhông đúng có thể dự báo được hen tái phát [7] FENO được xem là mộtcông cụ theo dõi điều trị bệnh nhân HPQ có tăng bạch cầu ái toan bằngcorticoid hít, tạo ra một bước tiến mới trong chẩn đoán và điều trị bệnh HPQ

Vì vậy chúng tôi thực hiện tiểu luận này với mục tiêu:

Đánh giá vai trò của NO khí thở ra trong chẩn đoán hen và theo dõi điềutrị hen phế quản

B NỘI DUNG

I Sinh tổng hợp oxit nitric

Phân tử NO nội sinh có nguồn gốc từ phản ứng giữa Oxy và Nitơ củaacid amin L-Arginin dưới tác dụng của enzym NO synthase (NOS) Sau khiđược sản xuất ra trong tế bào, NO hòa tan khuếch tán qua lớp mô, đi vào lòngphế quản hoặc phế nang dưới dạng khí, lượng NO này sẽ hòa nhập vào luồngkhí thở ra và có thể đo được với những lưu lượng khác nhau

NO nội sinh nhiều lần mức cơ bản, vì vậy NO được xem là một chất chỉ điểmhiện tượng viêm của đường hô hấp Tuy nhiên, hoạt động của NOS-2 bị ức

chế bởi các chất chống viêm như Corticoid, thuốc kháng Leucotriene và cáckháng thể đơn dòng IgE Sự tổng hợp NO được biết rõ bởi các loại tế bào đadạng như đại thực bào, bạch cầu đa nhân trung tính, các nguyên bào sợi, tếbào nội mô mạch máu, cơ trơn phế quản và mạch máu, tế bào biểu mô đường

hô hấp và các tận cùng của thần kinh Loại NOS cơ bản ở nội mô mạch máuphổi và các đầu tận cùng thần kinh phân bố đến các khí phế quản Loại NOScảm ứng chủ yếu được tạo ra từ các tế bào biểu mô phế quản, do đó khả năngtổng hợp NO của NOS cảm ứng cũng quan trọng khi có tình trạng viêm củaphế quản mặc dù tình trạng này là thoáng qua (như nhiễm virus) hay mạn tính(như HPQ) [10], [11]

I.1 Nguồn gốc của NO tại phế quản:

NO trong khí thở có nguồn gốc giải phẫu chủ yếu từ biểu mô khí,phếquản NOS-2 là enzyme chủ yếu tham gia tổng hợp NO tại đường hô hấp Khi

có viêm đường thở, NOS-2 được kích hoạt bởi các tế bào biểu mô đồng thờivới các tế bào viêm như bạch cầu ái toan, đại thực bào, bạch cầu đa nhân…,làm tăng nồng độ NO nội sinh Trong điều kiện sinh lý bình thường, biểu môphế quản sản xuất NO khoảng 0,05 pico lít/giây trên diện tích 1 cm2 Khi cóphản ứng viêm, sản sinh 7,4pico lít/giây trên diện tích 1 cm2 Hiện tượng tăngsinh NO có thể kéo dài từ 7-10 ngày

Hình 2: Nguồn gốc của NO tại phế quản [8]

I.2 Nguồn gốc của NO tại phế nang:

Phế nang là nơi chiếm diện tích lớn nhất toàn bộ cấu trúc của phổi NOphế nang là kết quả cuối cùng của sự cân bằng giữa ba yếu tố: NO sinh ra từbiểu mô phế nang, NO hít vào từ bên trên, NO bên kia hệ tuần hoàn phổi.Tăng nồng độ NO phế nang có thể do tăng sinh tổng hợp NO tại biểu mô phếnang, giảm khuếch tán NO vào mạch máu, khuếch tán ngược của NO từ maomạch phổi vào trong phế nang

Hình 3: Nguồn gốc của NO tại phế nang

II Mô hình khí động học của NO trong khí thở

II.1 Sự đối lưu và khuếch tán

Tại một vị trí bất kỳ trong đường dẫn khí tại một thời điểm xác định,lưu lượng khí NO tự do được xác định bởi hiệu ứng kết hợp giữa hai yếu tố:khuếch tán và đối lưu

VNO = D: là hệ số khuếch tán của khí NO tự do trong luồng khí thở

S: là tiết diện bên trong lòng đường dẫn khí ở ví trí tương ứng

dCNO/Dz: là gradient nồng độ của khí NO tự do

VNO: thể tích khí NO tự do tại một vị trí trong đường dẫn khí tại một thời điểm

Đi từ trong lòng phế nang ra ngoài đường dẫn khí lớn, cho tới khí quản

và miệng, NO tự do lưu thông theo luồng khí thở, NO ở vị trí bên trong vềphía phế nang (z -) luôn cao hơn NO ở vị trí bên ngoài đường dẫn khí lớn vềphía khoang miệng (z+), do ở cùng một thời điểm một phần NO ở vị trí z+ đã

bị lấy đi qua hơi thở trong khi một phần khác mới vừa được sinh tổng hợpthêm tại vị trí z-.

II.2 Mô hình hai ngăn của Tsoukias và SC Georges.

Năm 1998, Georges và Tsoukias [12] đưa ra mô hình khí động học NO

tự do trong đường thở, mô hình này giúp phân biệt được NO phế quản và phếnang Nồng độ NO đo được ở miệng (vị trí cuối) là tổng của hai thành phần:

NO đến từ phế nang (vị trí đầu tiên), gọi là CANO và sự gia nhập tích tụ NO

từ biểu mô phế quản vào luồng khí thở suốt chiều dài đường dẫn giữa hai vịtrí đầu - cuối

Quá trình tích tụ NO trên đường đi được quy định bởi hai yếu tố: Nồng

độ NO sinh ra bên trong lớp biểu mô (NO nội bào, hòa tan: CawNO) và tốc

độ (khả năng) khuếch tán của lượng NO thành thể khí tự do (DawNO)

Phương trình của mô hình hai ngăn:

FENO = CawNO ( 1- e ‾ DawNO/VE) + CANO e (–)CANO: nồng độ NO tự do tại vị trí khởi đầu

Hệ số e lũy thừa – DawNO/VE mô tả hiện tượng tích lũy do hiệntượng khuếch tán – đối lưu, sự khuếch tán đối lưu tỷ lệ nghịch với lưu lượng

VE (VE = dV/dt), VE càng thấp thì t càng kéo dài, NO tích tụ càng nhiều, VEcàng cao thì t càng ngắn, không đủ thời gian cho NO tích tụ

Hình 4: Sự tạo thành NO theo mô hình hai ngăn

Hình 5: Đo nồng độ NO khí thở ra với lưu lượng 50ml/s

II.2.1 Mô hình kèn trumpet

Mô hình được thiết lập trên thông số giải phẫu thực, mô tả trung thựccấu trúc của đường dẫn khí với tổng tiết diện tăng dần từ phế quản cho đếnphế nang, có hình dáng như một loa kèn Mô hình không sử dụng bất kỳ ranhgiới xác định nào phân cách phế quản với phế nang, toàn bộ đường dẫn khínhư một loa kèn đồng tâm có khả năng co dãn đàn hồi của phế quản

Theo mô hình kèn Trumpet, các hiện tượng khí động của NO được mô tảchi tiết hơn: sự di chuyển do đối lưu của NO theo hướng đi của luồng khí thở,

NO khởi hành từ phế nang với giá trị CANO, sau đó tích tụ dần dần trênđường đi tới khoang miệng và thở ra ngoài

Condorelli và cộng sự đưa ra phương trình tuyến tính đơn giản cho môhình kèn trumpet [13]:

VNO = (CANO + J’awNO * 0.00078)VE + VNO: thể tích khí NO tự do tại một vị trí trong đường dẫn khí tại một thời điểm

CANO: nồng độ NO trong phế nang

J’awNO = (CawNO – CANO) DawNO (biểu thị cho sự khuếch tán vàtích tụ NO)

II.3 Tác dụng sinh lý của oxit nitric

- Một lượng nhỏ nồng độ NO được tạo ra trong cơ thể góp phần duy trì

sự hằng định của nội môi Tăng sản suất NO dẫn tới tăng phản ứng viêm vàtổn thương mô, đẩy mạnh quá trình tổn thương và chết tế bào Rối loạn chứcnăng các vi tuần hoàn là kết quả của sự mất cân bằng giữa nồng độ NO và cácgốc oxy phản ứng, đóng vai trò quan trọng trong cơ chế sinh lý bệnh học củabệnh [14]

- NO được xem là chất hoạt hóa trung gian của chu trình guanyl là vàcủa phân tử guanosine 3’,5’-cyclic monophosphate (cGMP) cGMP ức chế sựphát triển của các tế bào cơ trơn mạch máu, giảm ngưng tập tiểu cầu, giảmbám dính các bạch cầu trung tính NO do tế bào nội mạc sản xuất [15] NOcũng có vai trò thông qua con đường không phụ thuộc cGMP NO gắn với cácprotein chứa haem như oxyhaemoglobin và protein chứa sắt sunfur củaenzyme vòng acid tricarboxylic, NO cũng có thể gắn với gốc thiol nhóm (-SH) của phân tử glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GADPH),làm giảm hoạt động của glycotytic làm choáng váng cơ tim, gây độc tế bào

thần kinh, tổn thương hồi phục sau thiếu máu cục bộ và ức chế chuỗi hôhấp tế bào.

- Gây giãn mạch: NO gây giãn cơ trơn thành mạch, ứng dụng trong gây

giãn động mạch vành bằng Trinitrine [11]

- Dẫn truyền thần kinh: NO có thể lan truyền dễ dàng giữa các tế bào

thần kinh, có vai trò trong lưu giữ trí nhớ dài hạn

- Diệt khuẩn: Các đại thực bào sản xuất NO có tác dụng diệt khuẩn.

Trong một số trường hợp như nhiễm khuẩn huyết, sự sản xuất quá mức NOgóp phần tăng nặng tình trạng giãn mạch, gây tụt huyết áp trong sốc

- Gây giãn cơ trơn phế quản trực tiếp qua GMP vòng hoặc gián tiếp qua

ức chế giải phóng achetylcholin ở đầu tận cùng thần kinh hệ cholinergic, gâygiãn cơ trơn đường tiêu hóa, tăng khả năng chứa đựng thức ăn dạng lỏng ở

dạ dày

- Tác dụng apoptosis (chết tế bào theo chương trình): NO điều hòa quá

trình apoptosis thông qua vai trò của peroxynitrite Trong điều trị, NO được

sử dụng gây giãn mạch đường hít (gây giãn mạch chọn lọc trên các mao mạch

ở vùng phổi có thông khí tốt, làm giảm sự tăng áp lực động mạch phổi liênquan đến co mạch do thiếu máu và làm tăng oxy máu)

Trong hệ hô hấp, NO được sản xuất đều đặn, thường xuyên, có tác dụngđiều hòa tuần hoàn khí phế quản, giảm tiết dịch đường thở và kích thích hoạtđộng của lông mao phế quản, làm giảm các trung gian gây độc từ các gốc oxyhóa như H2O2, alkylhydroperoxide, superoxide Khi NOS cảm ứng (iNOS)tăng sẽ làm tăng sản xuất NO lên nhiều lần, tạo thành môi trường độc đối vớivirus, vi khuẩn, nấm, ký sinh trùng Vai trò này của iNOS trong biểu môđường thở rất quan trọng đối với cơ thể Bản thân NO không có tác dụng gâyđộc nhưng sự tạo thành peroxynitrite là một chất oxy hóa mạnh có tác dụng

ức chế hoạt động của enzym, gây biến đổi ADN, tăng tính nhạy cảm của tếbào với phóng xạ và là tác nhân alkyl hóa Vì vậy NO được sử dụng để ức chế

sự phát triển của các tế bào ung thư [14]

II.4 Các phương pháp đo nồng độ oxit nitric khí thở ra

Nguyên lý đo NO khí thở ra

• Thở ra trực tiếp chống lại kháng lực vùng miệng (5 – 15 cmH2O).Khí NO được sản xuất từ vùng mũi họng sẽ không lẫn vào NO cónguồn gốc từ đường thở dưới nhờ sự đóng của khẩu cái mềm trongthì thở ra

• Lưu lượng thở ra hằng định: các khuyến cáo của các hội đồng họcthuật ban đầu có vẻ trái ngược nhau (200 mL/giây của ESR so với

50 mL/giây của ATS) [16], [17] Hội nghị đồng thuận mới nhất đãkhuyến cáo lưu lượng thở ra là khoảng 50 ± 5 mL/giây [18], tuynhiên với khả năng vẫn áp dụng các vận tốc lưu lượng khác tùythuộc vào loại thông tin cần tìm kiếm (viêm ở phần xa nên đượcđánh giá với các vận tốc lưu lượng thở ra cao)

• Thời gian thở ra: phải ít nhất là 6 giây đối với người lớn và 4 giâyđối với trẻ < 12 tuổi Phân suất NO đo được là giá trị trung bìnhtrong giai đoạn bình nguyên kéo dài ít nhất 3 giây, và sự chênh lệchgiữa giá trị cao nhất với giá trị thấp nhất của giai đoạn bình nguyênnày là không quá 10%

Phương pháp đo NO khí thở ra:

• Đo FeNO trực tuyến: Luồng khí thở của bệnh nhân được đo ở thời gian thực qua một hệ thống kín

• Đo FeNO ngoại tuyến: Hơi thở của bệnh nhân được bảo quản trong túi kín để sau đó được phân tích FeNO thu được là nồng độ riêng phần của NO trong khí thở ra

Nồng độ FeNO được tính bằng đơn vị ppb (parts per billion) = 1 phần tỷ thể tích

Kỹ thuật đo NO khí thở ra

Chuẩn bị bệnh nhân:

Trước khi đo ít nhất 1 giờ, bệnh nhân cần:

Không vận động gắng sức

Không đo CNHH, test kích thích phế quản, test hồi phục phế quản Không dùng SABA dạng hít, ICS hay kháng leucotriene ít nhất 24 giờ trước khi đo FENO

Cách tiến hành:

Bệnh nhân ngồi thẳng lưng hoặc đứng ở tư thế thoải mái

 Bước 1: Gắn ống lọc vào máy đo

 Bước 2: Bệnh nhân thở ra hết (thở ra bên ngoài ống lọc)

 Bước 3: Hướng dẫn bệnh nhân hít vào hết sức qua ống lọc

 Bước 4: Hướng dẫn bệnh nhân thở ra đều, liên tục, duy trì ổn định lưu lượng thở đến khi máy đo báo đã hoàn thành giai đoạn thở ra

Chú ý: Đảm bảo bệnh nhân luôn hít thở qua ống lọc và giai đoạn thở ra phảiđạt lưu lượng thở ổn định ít nhất 3 giây, thời gian thở ra tối thiểu là 6 giây

 Bước 5: Chờ máy hiển thị kết quả trên màn hình

Đo ít nhất 3 lần và lấy kết quả trung bình của 2 hoặc 3 lần đo có chênhlệch nồng độ FENO không quá 10%

Các lần đo được lập lại sau một khoảng nghỉ ngắn cho đến khi 2 giá trịđược chấp nhận dựa vào tiêu chuẩn là sự khác biệt : ± 2,5 ppb Trung bình có

3 lần đo được thực hiện cho mỗi đối tượng tham gia nghiên cứu Giá trị trungbình của hai lần đo đúng cách được ghi nhận để phân tích

II.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến nồng độ oxit nitric khí thở ra

II.5.1.Các yếu tố về nhân trắc học

- Giới tính: Nhiều nghiên cứu khác nhau trên số lượng cá thể lớn củacùng một chủng tộc cho thấy không có mối liên quan giữa FENO và giới, một

số nghiên cứu khác cho rằng nữ có nồng độ FENO thấp hơn nam giới có thể

do chiều cao nữ thấp hơn nam nên diện tích cơ thể thấp hơn

- Chiều cao: FENO có mối liên quan chặt chẽ với chiều cao, ở trẻ nhỏchiều cao là biến số độc lập có mối liên quan tốt nhất với FENO, sự thay đổichiều cao từ 120 cm đến 180 cm có thể làm tăng gấp đôi nồng độ FENO từ 7ppb đến 14 ppb Mối liên quan này có thể do sự tăng khẩu kích và tiết diện

của niêm mạc đường dẫn khí làm tăng mức độ hình thành và khuếch tán NO ởngười có chiều cao lớn.

- Tuổi: ở trẻ em FENO có mối tỷ lệ thuận với tuổi, do sự thay đổi kíchthước đường dẫn khí theo tuổi thông qua sự tăng chiều cao và diện tích bềmặt cơ thể Các nghiên cứu ở người trưởng thành thì không thấy mối liênquan giữa tuổi và FENO

- Cân nặng: Mối liên quan giữa cân nặng hoặc chỉ số khối cơ thể vàFENO vẫn chưa thống nhất trong các báo cáo kết quả nghiên cứu Một sốngiên cứu trên quần thể cho thấy mối liên quan dương tính, trong một sốtrường hợp khi giảm cân ở người béo phì cũng ghi nhận được sự giảm FENO

2.5.2 Ảnh hưởng của các yếu tố nội tại và ngoại lai.

- Thuốc lá: Người đang hút thuốc lá có thể làm giảm nồng độ FENO từ40-60% Có mối liên quan giữa mức độ giảm FENO và khoảng thời gian hútthuốc lá FENO tăng khoảng 10 phút ngay sau khi hút thuốc lá và trở về bìnhthường sau 30 phút Cần tuyệt đối ngưng hút thuốc lá 1 giờ trước khi đo, cầnbiết rõ tiền sử hút thuốc lá chủ động hoặc thụ động của bệnh nhân

- Cơ địa dị ứng: Cơ địa dị ứng thông qua Ig E có liên quan đến nguyênnhân làm tăng FENO từ 15-60% Có sự khác biệt lớn về mức độ gia tăngFENO ở cơ địa dị ứng do có mối liên quan đến mức độ dị ứng nhạy cảm với

Ig E và tình trạng phơi nhiễm với các dị nguyên và nồng độ FENO ở những

cơ địa này

- Khẩu kính đường dẫn khí: Những nghiên cứu cắt ngang không thấy

có mối liên quan hoặc liên quan rất ít với FEV1 Nghiệm pháp gây co thắt phếquản trong chẩn đoán xác định tình trạng tăng phản ứng phế quản cũng có thểlàm giảm FENO ở người bình thường và người bị hen Điều này gợi ý có mốiliên quan giữa FENO và khẩu kính phế quản, có thể do giảm diện tích bề mặtniêm mạc đường dẫn khí và làm giảm mức độ khuếch tán NO Việc dùng cácthuốc giãn phế quản tác dụng chậm kéo dài có thể làm tăng FENO đồng thờivới cải thiện FEV1, cần ghi nhận thời điểm dùng thuốc giãn phế quản trước