Astmatulehduksen uudet noninvasiiviset tutkimukset. Paula Rytilä ja Pekka Malmberg

Katsaus Astmatulehduksen uudet noninvasiiviset tutkimukset Paula Rytilä ja Pekka Malmberg Astman diagnosointi ja hoidon tehon seuranta ovat totunnaisesti pohjautuneet potilaan oireisiin ja keuhkojen toimintakokeisiin. Nämä heijastavat kuitenkin huonosti taustalla olevaan pitkittynyttä hengitystietulehdusta ja sen voimakkuutta. Viime vuosien tutkimustyö on lisännyt tietoa astman mekanismeista, ja uusia menetelmiä astmatulehduksen osoittamiseksi suoraan hengitysteistä on kehitetty. Näistä indusoitu ysköstutkimus ja uloshengitysilman typpioksidipitoisuuden mittaus ovat jo Suomessa kliinisessä käytössä. Typpioksidin lisäksi uloshengitysilmasta voidaan määrittää muitakin astmalle tyypillisiä merkkiaineita. Tulevaisuudessa menetelmiä pyritään yksinkertaistamaan, jotta niiden käyttö vastaanottotyössä helpottuisi. Hengitystietulehduksen tutkiminen auttaa hoitavaa lääkäriä lievän astman, pitkittyneen yskän ja keuhkoahtaumataudin diagnostiikassa, hoidon tehon arvioinnissa ja mahdollisesti hoidon suunnittelussa. Astmatulehduksen mittaaminen tulee korostamaan tulehdusta hillitsevien lääkkeiden asemaa alkavassakin astmassa ja parantamaan potilaiden yksilöllistä hoitoa. Astma on hengitysteiden limakalvon tulehdussairaus, joka pitkittyessään aiheuttaa keuhkoputkien vaihtelevaa ahtautumista siihen taipuvaisilla ihmisillä. Siten keuhkojen toimintahäiriö, jonka osoittamiseen astman taudinmääritys on perinteisesti perustunut, on kroonisen limakalvotulehduksen seuraus. Astmatulehduksessa hengitysteiden limakalvossa on runsaasti eosinofiilisia valkosoluja ja myös lymfosyyttien ja syöttösolujen määrä lisääntyy. Tulehdussolujen tunkeutumista limakalvoon, välittäjäaineiden vapautumista ja rakenteellisia muutoksia, kuten tyvikalvon paksuuntumista, todetaan keuhkojen tähystystutkimuksen yhteydessä otetuissa limakalvonäytteissä jo astman varhaisvaiheessa. Tuolloin astma ei ole vielä edennyt pysyvän toimintahäiriön asteelle (Laitinen ym. 1993). Aikavälejä limakalvotulehduksesta ensimmäisiin oireisiin ja toimintahäiriön kehittymiseen ei tiedetä. Pitkittynyt yskä, limaneritys, hengenahdistus ja ajoittainen hengityksen vinkuminen ovat astman kliinisiä oireita. Suomessa noin 5 % väestöstä sairastaa toimintahäiriöistä astmaa ja noin 200 000 ihmistä saa lääkehoitoon Kansaneläkelaitoksen erityiskorvauksen (Haahtela ym. 2001). Astmalle tyypilliset oireet ja eosinofiilinen hengitystietulehdus ovat väestössä kuitenkin paljon yleisempiä kuin toimintahäiriöinen astma (Rytilä ym. 2000 ja 2002). Koska astmadiagnoosi perustuu käytännössä toimintahäiriön osoittamiseen, jää osa potilaista nykyisin vaille selkeää diagnoosia ja asianmukaista lääkitystä. Viime vuosina on painotettu anti-inflammatorisen lääkityksen mahdollisimman varhaista aloittamista pyrittäessä hyvään hoitovasteeseen ja astman kroonistumisen estoon (Haahtela ym. 1994). Edellytyksenä on astmadiagnoosin tai astmatulehduksen varmistaminen silloin, kun tauti on lievä ja toimintahäiriöitä ei vielä Duodecim 2003;119:1039 47 1039

säännöllisesti esiinny. Myös astman pitkäaikaishoidossa korostetaan limakalvon tulehduksen hallintaa ja yksilöllisyyttä (Haahtela ym. 2000). Hengitystietulehduksen mittausta ei kuitenkaan yleensä ole käytetty astman seurannassa ja hoidon suunnittelussa. Spirometria ja uloshengityksen huippuvirtauksen (PEF) seuranta ovat tutkimuksia, joita käytetään astman taudinmääritykseen ja seurantaan. Tärkeitä tutkimuksia ovat myös keuhkoputkien epäspesifiset altistuskokeet, joilla mitataan keuhkoputkien supistumisherkkyyttä, sekä rasituskokeet, joilla tutkitaan rasituksen aiheuttamaa keuhkoputkien ahtaumaa. Erikoismenetelmiä, kuten oskillometriaa, tarvitaan pienempien lasten tutkimisessa (Malmberg ym. 2001). Keuhkojen toimintatutkimuksissa saatujen tulosten yhteys limakalvon tulehdusmuutoksiin on kuitenkin epäsuora ja heikko (Louis ym. 2000). Keuhkoputkien limakalvojen tulehdus ei näy röntgenkuvissa eikä paljastu tavallisissa verikokeissa, vaikka veren eosinofiilisten valkosolujen lisääntyminen voi viitata astmaan. Keuhkojen tähystystutkimuksen yhteydessä otetut limakalvonäytteet tai keuhkohuuhtelunäytteet eivät sovellu rutiinidiagnostiikkaan. Tarvitaan käyttökelpoisia diagnostisia menetelmiä astmatulehduksen toteamiseksi suoraan hengitysteistä (Haahtela 2002). Ysköstutkimuksen taustaa Ysköstutkimus on vanha menetelmä, jota on viime vuosina kehitetty astmalle tyypillisen eosinofiilisen tulehduksen toteamiseksi. Koska kaikki potilaat eivät pysty antamaan spontaania yskösnäytettä, on apuna käytetty indusointia ultraäänisumuttimella ja lievästi hypertonisella suolaliuoksella. Hienojakoisen keittosuolahöyryn hengittäminen aiheuttaa yskänrefleksin ja lisää mahdollisesti osmoottisella mekanismilla limaneritystä hengitysteiden rauhasista. Euroopan keuhkolääkäriyhdistyksen perustama työryhmä on viime vuonna julkaissut menetelmän käytöstä kansainvälisen suosituksen (Djukanovic ym. 2002). Yskösnäytteen indusointi Suomessa ysköksen indusointiin on käytetty yleisimmin Omron U1 -ultraääninebulisaattoria (Omron, Saksa) ja 3-prosenttista keittosuolaliuosta (Haahtela ym. 1999). Ennen indusointia potilaalle annetaan keuhkoputkia avaavaa lääkettä (esim. inhaloitavaa salbutamolia 200 µg), koska keittosuolahöyryn hengittäminen voi aiheuttaa keuhkoputkien lievää ahtautumista. Sekuntikapasiteetti (FEV 1 ) tai PEF-arvo mitataan ennen ja jälkeen indusoinnin. Jos potilaan keuhkojen toiminta on lähtötilanteessa huomattavan heikkoa (FEV 1 alle 1 l), tai kyseessä on labiili astma tai astman pahenemisvaihe, indusointi on syytä aloittaa normaalilla keittosuolalla (0,9 %) ja keuhkojen toimintaa tulee seurata muutaman minuutin välein (Djukanovic ym. 2002). Näin toteutettuna toimenpide on potilaalle turvallinen ja riittävä näyte saadaan noin 80 %:lta. Lapsilla indusointi onnistuu viidestä ikävuodesta eteenpäin. Ysköksen käsittely Kun yskösnäyte käsitellään limaa pilkkovalla aineella (Sputolysin, vaikuttavana aineena dithiotreitoli), ysköksen solut ja solunulkoiset liukoiset proteiinit saadaan erilleen. Ysköksen soluista on mahdollisuus tehdä sytosentrifugipreparaatti, kun halutaan tietää ysköksen tulehdussolujen prosenttiset suhteet (erittelylaskenta). Preparaatti värjätään ja soluja tutkitaan mikroskoopilla (kuva 1A). Ysköksessä on normaalisti runsaasti makrofageja ja neutrofiileja, vähemmän lymfosyyttejä ja lieriöepiteelisoluja. Eosinofiiliset valkosolut ovat aktiivista astmaa sairastavan yskökselle tyypillisiä; normaalitilassa niitä ei juuri esiinny (Belda ym. 2000). Indusoitu yskösnäyte sisältää tulehdussolujen lisäksi niiden erittämiä proteiineja, erilaisia tulehduksenvälittäjäaineita ja plasmaeksudaation seurauksena tihkuneita plasmaproteiineja. Astmatutkimuksissa ensi sijalla ovat eosinofiilien erittämät yhdisteet, kuten eosinofiilien kationinen proteiini (ECP) ja eosinofiilien peroksidaasi (EPO). ECP:n määritysmenetelmä on kaupallisesti saatavilla, mutta kyseinen aine ei liene eo- 1040 P. Rytilä ja P. Malmberg

A B Kuva 1. A) Ysköksen soluja sytosentrifugipreparaatissa. May Grünwald Giemsan värjäys. Eo = eosinofiili, L = lymfosyytti, M = makrofagi, Ne = neutrofiili. B) Ysköksen soluja vetolasilla. Eosiini-metyleenisinivärjäys. Näytteessä on runsaasti punaiseksi värjäytyneitä eosinofiileja, mikä sopii astmaan. sinofiileille täysin spesifinen (Metso ym. 2002). Neutrofiilien aktivoituessa suurenevat ysköksen myeloperoksidaasin (MPO) ja lipokaliinin (HNL) määrät. Lymfosyyttejä ja syöttösoluja on ysköksessä vain vähän, ja soluspesifisiä merkkiaineita ei toistaiseksi ole käytetty rutiinidiagnostiikassa. Yskössolujen erittelylaskenta on suhteellisen työläs menetelmä, minkä vuoksi se soveltuu lähinnä tutkimuslaboratorioihin ja huonosti perusterveydenhuollon rutiinianalytiikkaan. Yksinkertainen menetelmä tulehdussolujen merkkiainepitoisuuksien (ECP ja MPO) määrittämiseksi indusoidusta yskösnäytteestä on käytössä HYKS:n iho- ja allergiasairaalassa, ja sen käytännöllisyys on testattu useassa terveyskeskuksessa (Rytilä ym. 2002). Menetelmä ja viitearvot on kuvattu yksityiskohtaisesti aiemmin (Haahtela ym. 1999). Merkkiainemääritysten edellytys on edustava näyte alemmista hengitysteistä; huonolla näytteellä ei ole informaatioarvoa. Näytteen edustavuus voidaan varmistaa yksinkertaisimmin tekemällä käsittelemättömästä ysköksestä sivelylasit, värjäämällä ne eosiinimetyleenisinillä ja tarkastelemalla preparaattia mikroskoopilla (kuva 1B). Eri solujen osuus sivelyvalmisteessa arvioidaan puolikvantitatiivisesti (Haahtela ym. 1999). Ysköksen soluja voidaan tutkia tarkemmin immunosytokemiallisin menetelmin ja in situ -hybridisaation avulla. Viime vuosina ysköksestä on mitattu runsaasti erilaisia sytokiineja, kemokiineja, eikosanoideja ja proteaaseja (Djukanovic ym. 2002). Menetelmä onkin arvokas väline astmatulehduksen perustutkimukselle, mutta käytännön sovelluksia näistä määrityksistä ei ole vielä saatavilla. Ysköstutkimus astman diagnostiikassa ja seurannassa Noin 70 80 %:lla astmaatikoista esiintyy diagnoosivaiheessa ysköksessä eosinofiileja (Louis ym. 2000, Rytilä ym. 2000). Astman akuuttiin pahenemisvaiheeseen liittyy eosinofiilien huomattava lisääntyminen, mutta myös neutrofiilien määrä voi kasvaa. Ysköksen eosinofiilien suuri prosenttiosuus on astman diagnostiikassa sensitiivisyydeltään ja spesifisyydeltään samanveroinen kuin hyperreaktiivisuuden mittaus ja parempi kuin yksittäinen keuhkojen toimintatutkimus (Hunter ym. 2002). Ysköksen suurentunut eosinofiiliosuus ennustaa astmassa hyvää vastetta inhalaatiosteroidihoitoon. Pitkittyneen yskän ja astmankaltaisten oireiden taustalla saattaa olla eosinofiilinen hengitystietulehdus ilman astmalle tyypillistä keuhkojen toimintahäiriötä. Myös nämä potilaat hyötyvät tulehdusta hillitsevästä astmalääkityksestä (Rytilä ym. 2000). Tällaisten potilaiden diagnoosi jää varmistumatta, ellei ysköksen eosinofiileja määritetä. Ysköstutkimusta onkin suositeltu osaksi pitkittyneen yskän selvittelyä (Djukanovic ym. 2002). Kroonista keuhkoahtaumatautia sairastavien hengitysteissä on runsaasti aktivoituneita neutrofiileja. Kuitenkin Astmatulehduksen uudet noninvasiiviset tutkimukset 1041

Taulukko. Astmatulehduksen mittaamiseen käytettävien menetelmien etuja ja rajoituksia. Edut Rajoitukset Indusoitu yskös Standardoitu ja validoitu Onnistumisosuus noin 80 % Turvallinen (huom. esilääkitys ja keuhkojen Tulokset eivät heti saatavilla toiminnan seuraaminen) ja toistettava Solujen puolikvantitatiivinen analyysi helppo ja Käsittelymenetelmät osin työläitä halpa, sopii myös perusterveydenhuoltoon Mittaa useita eri tulehdussoluja ja merkkiaineita Uloshengitysilman NO Standardoitu ja validoitu Epäspesifinen Potilaalle helppo tutkimus, nopea Kalliit mittauslaitteet Hyvä toistettavuus ja herkkyys Turvallinen Uloshengitysilman kondensaatti Potilaalle helppo tutkimus Ei vielä standardoitu Turvallinen Analyysit kalliita Mittaa useita eri tulehduksen merkkiaineita noin 40 %:lla näistä potilaista ysköksen eosinofiilit ovat lisääntyneet (Brightling ym. 2000). Keuhkoahtaumatautipotilaiden joukosta voidaan ysköstutkimuksella seuloa ne, jotka hyötyvät eniten tulehdusta hillitsevästä lääkityksestä. Ysköksen eosinofiilien prosenttiosuutta on käytetty lukuisissa astman lääketutkimuksissa anti-inflammatorisen tehon osoittamiseen ja hoitojen vertailuun (eri inhalaatiosteroidit, leukotrieeniantagonistit, teofylliini). Menetelmä on validoitu, mutta yksittäisten potilaiden eosinofiilimäärä voi olla hyvinkin erilainen, vaikka astman vaikeusaste olisi muuten sama (Djukanovic ym. 2002). Lisää tutkimuksia tarvitaan määrittämään kliinisesti merkittävä muutos ysköksen eosinofiileissa. Alustavasti on saatu viitettä siitä, että tulehdusta hillitsevän hoidon yksilöllinen suunnittelu ysköksen eosinofiilien perusteella parantaa astman hoitotasapainoa. Greenin ym. (2002) satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa havaittiin, että ysköksen eosinofiilimäärän normaalistamiseen tähtäävä hoitostrategia vähensi vuoden seurannassa astman pahenemisvaiheita ja sairaalahoitoja verrattuna strategiaan, joka perustuu oireisiin ja keuhkojen toiminnan mittaamiseen. Hoitoryhmien keskimääräisissä inhalaatiosteroidiannoksissa ei kuitenkaan ollut eroa. Tämä johtui siitä, että useiden potilaiden steroidiannosta pystyttiin vähentämään. Tulehdusta poistava hoito pystyttiin siis kohdentamaan paremmin. Vastaavanlainen tutkimusasetelma, jossa hoidon suunnittelussa käytettiin hyperreaktiivisuuden mittausta ja tavoitteena oli hyperreaktiivisuuden normaalistaminen, suurensi potilaiden inhalaatiosteroidiannoksen kaksinkertaiseksi, mutta myös histologiset muutokset vähenivät (Sont ym. 1999). Astman, pitkittyneen yskän ja keuhkoahtaumataudin lisäksi indusoitua ysköstä käytetään monien muidenkin keuhkosairauksien esimerkiksi tuberkuloosin, keuhkosyövän ja sarkoidoosin diagnostiikassa. Ysköstutkimuksen etuja ja rajoituksia kliinisessä käytössä on lueteltu ja verrattu muihin menetelmiin taulukossa. Typpioksidi hengitysteissä Havainto uloshengitysilman suurentuneesta typpioksidipitoisuudesta astmaa sairastavilla tehtiin noin kymmenen vuotta sitten (Alving ym. 1993). Typpioksidin ja astmatulehduksen välistä yhteyttä selvittelevän tutkimustyön tuloksista on jo julkaistu useita katsauksia suomalaisissa (Lindholm ym. 1996, Sovijärvi ja Paakkari 1998) ja ulkomaisissa (Kharitonov ja Barnes 2000 ja 2001) lehdissä. Endogeeninen typpioksidi (NO) muodostuu L-arginiinista NO-syntaasin (NOS) tuottamana. NOS:n isoformeja ovat neuronaalinen (nnos), 1042 P. Rytilä ja P. Malmberg

endoteliaalinen (enos) ja indusoituva (inos) typpioksidisyntaasi. Hengitysteiden limakalvoilla voi esiintyä kaikkia NOS:n isoformeja. NO:lla ja sen metaboliiteilla arvellaan olevan useita fysiologisia tehtäviä hengitysteissä, mm. keuhkoputkien sileän lihaksen ja värekarvatoiminnan säätelyssä, sekä antimikrobivaikutusta. Lisääntyneen typpioksidituotannon yhteys astmalle tyypilliseen eosinofiiliseen tulehdukseen perustuu nykykäsityksen mukaan siihen, että monet tulehdusta lisäävät sytokiinit, jotka liittyvät astmatulehduksen kehittymiseen, aktivoivat myös inos:ää. Myös happo-emästasapainon muutokset limakalvoilla voivat esimerkiksi akuutissa astmassa johtaa typpioksidin vapautumiseen nitriitistä. Kaasumaisena ja pienikokoisena molekyylinä typpioksidi voi siirtyä suoraan solukalvon läpi, ja lisääntynyt tuotanto on havaittavissa uloshengitysilmasta. Nenä ja nenänielu tuottavat typpioksidia huomattavasti enemmän kuin alemmat hengitystiet. Ylähengitystiet ovatkin ilmeisesti suurin uloshengitetyn typpioksidin lähde terveillä henkilöillä. Kuitenkin astmaa sairastavilta keuhkoputkien tähystyksessä mitatut NO-pitoisuudet ovat olleet samanveroiset henkitorvessa, alemmissa hengitysteissä ja uloshengitysilmassa (Kharitonov ym. 1996). Suuri NO-pitoisuus astmapotilaalla johtuu siis lisääntyneestä tuotannosta alemmissa hengitysteissä. Uloshengitysilman typpioksidin mittaaminen NO-pitoisuus mitataan uloshengitysilmasta kemiluminesenssianalysaattorilla, jonka mittauskammiossa NO reagoi otsonin kanssa ja vapautuu valokvantteja. Pitoisuudet ovat pieniä, ja ne ilmoitetaan yleensä yksikkönä ppb (parts per billion). Mittaustekniikasta on julkaistu kansainväliset suositukset sekä aikuisille (American Thoracic Society 1999) että lapsille (Baraldi ja de Jongste 2002). Niiden tarkoituksena on vakioida mittausarvot vertailukelpoisiksi eri laboratorioissa ja auttaa välttämään mittauksen virhelähteitä. Mittauksen pääpiirteet on esitetty kuvassa 2. Mittaus vaatii tutkittavalta kohtalaista yhteistyökykyä mutta onnistuu lähes kaikilla aikuisilla ja lapsille yleensä 4 5 vuoden iästä lähtien. Vakioidulla menetelmällä tehtyjen NO-mittausten tulokset ovat hyvin toistettavia. Terveiden henkilöiden uloshengitysilman NO-pitoisuus on uusien suositusten mukaan mitattuna yleensä 10 20 ppb. Tarkkojen viitearvojen määrittämiseen tähtääviä monikeskustutkimuksia on valmistumassa. Mittaamalla uloshengitysilman NO-pitoisuutta usealla eri puhallusnopeudella voidaan teoreettisen mallinnuksen perusteella erottaa alveolaarinen ja bronkiaalinen typpioksidituotanto toisistaan. Tällä saattaa olla merkitystä keuhkosairauksien erotusdiagnostiikassa, koska tulehdus pystytään paikantamaan paremmin (Lehtimäki ym. 2001). Alle nelivuotiaille lapsille mittaus on mahdollista tehdä esimerkiksi keräämällä uloshengitysnäyte tavallisen lepohengityksen aikana. Tähän mittaustapaan liittyy kuitenkin virhelähteitä, ja metodiikka on vielä kehitystyön kohteena (Baraldi ja de Jongste 2002). Osittain tästä syystä typpioksidin ja astmatulehduksen välisestä suhteesta on hyvin vähän tutkimustietoa pienillä lapsilla. Uloshengityksen NO astman diagnostiikassa ja seurannassa Havainto astmaatikkojen uloshengitysilman suurista NO-pitoisuuksista on toistettu kiistattomasti sekä aikuisilla että lapsilla (Kharitonov ja Barnes 2000). Astmaa sairastavilla NO-pitoisuus on yleensä moninkertainen terveisiin verrattuna. Suuria pitoisuuksia tavataan erityisesti atooppisessa astmassa. Hengitysteiden NO-tuotanto voi olla lievästi lisääntynyt myös potilailla, jotka sairastavat muuta atooppista sairautta ilman astmaa. Tämän katsotaan johtuvan subkliinisestä limakalvotulehduksesta. Astmaa sairastavilla uloshengitysilman NO-pitoisuus ennen hoidon aloitusta korreloi kohtalaisesti astman kliinisiin tunnusmerkkeihin, kuten oireisiin, hyperreaktiivisuuteen, spirometriassa havaittavaan bronkodilataatiovasteeseen ja rasitusastmareaktioon. Uloshengitysilman lisääntyneen typpioksidipitoisuuden ja astmaan liittyvän eosinofiilisen tulehduksen välisestä yhteydestä on saatu va- Astmatulehduksen uudet noninvasiiviset tutkimukset 1043

Kuva 2. Kaavio uloshengitysilman typpioksidipitoisuuden mittaamisesta American Thoracic Societyn (1999) suosituksen mukaisesti. Tutkittava hengittää sisään NO:sta puhdistettua ilmaa ja aloittaa keuhkojen ollessa täynnä tasaisen 10 15 sekunnin kestoisen puhalluksen mittauslaitteeseen. Uloshengityskanavan vastuksen aiheuttama positiivinen nielupaine painaa pehmeää suulakea nielun takaseinään ja estää kontaminaation nenänielusta. Mittaus tehdään NO-pitoisuuskäyrältä ulospuhalluksen loppuvaiheesta, jolloin virtauksen on pysyttävä tasaisena (45 55 ml/s). Lapsilla mittausperiaate on samanlainen, mutta lyhyempi puhallus (vähintään 6 s) riittää. kuuttavaa näyttöä tutkimuksissa, jotka ovat perustuneet yskösnäytteisiin (Jatakanon ym. 1998) ja keuhkoputkien limakalvonäytteisiin (Payne ym. 2001). Kuten lisääntynyttä ysköseosinofiliaa myös suurentuneita NO-pitoisuuksia on havaittu astmankaltaisia oireita potevilla, joille ei vielä ole kehittynyt astmalle diagnostisia keuhkojen toiminnan muutoksia (Ekroos ym. 2002). Omassa alle kouluikäisten aineistossamme uloshengitysilman NO-mittaus osoittautui keuhkofunktiotutkimuksia selvästi herkemmäksi alkavan astman osoittajaksi (Malmberg ym. 2003). Pitkittynyt yskä on yleislääkärin vastaanotolla tavallinen oire, jonka selvittämisessä NO-mittauksin on osoitettu olevan hyötyä astman seulonnassa (Chatkin ym. 1999). Toisin kuin astmassa NO-pitoisuus on yleensä keuhkoahtaumataudin stabiilissa vaiheessa normaali tai jopa pienentynyt. Ysköseosinofilia ja uloshengitysilman suuri NO-pitoisuus ennustavat keuhkoahtaumatautipotilaalla hyvää vastetta astmalääkitykseen (Papi ym. 2000). Monet ominaisuudet tekevät uloshengitysilman NO-mittauksesta kliiniseen astmadiagnostiikkaan houkuttelevan apuvälineen (taulukko). Sen suurin heikkous on epäspesifisyys: suurentuneita NO-pitoisuuksia on kuvattu esiintyvän myös muissa keuhkoputkien ja keuhkojen tulehduksellisissa sairauksissa, kuten virusinfektioissa, keuhkokuume- ja bronkiektasiapotilailla sekä fibrotisoivassa alveoliitissa. Astmadiagnoosi ei siis voi perustua pelkästään NO-mittaukseen. Menetelmää on suositeltu diagnostiikassa seulontatyyppiseen käyttöön (Kharitonov ja Barnes 2000), johon sen ominaisuudet näyttävät parhaiten sopivan. Tulehdusta poistava lääkehoito kortikosteroideilla ja leukotrieeninestäjillä pienentää astmaatikon uloshengityksen NO-pitoisuutta (Kharitonov ja Barnes 2000); terveisiin niillä ei ole merkittävää vaikutusta. Astmaa sairastavilla kortikosteroidihoidon vaikutus on voimakas, annoksesta riippuvainen ja varsin nopea, ja se perustuu todennäköisesti inos:n suoraan estoon ja tulehdusreaktion lievenemisestä johtuvaan välilliseen muutokseen. Beeta 2 -sympatomimeeteilla ei ole merkittävää vaikutusta. Seurannassa uloshengityksen NO-pitoisuuden kasvu on varhainen merkki astmatasapainon pettämisestä, jopa ennen selkeitä oireita tai keuhkofunk- 1044 P. Rytilä ja P. Malmberg

Kuva 3. Uloshengitysilman kondensaatin keräys. tiomuutoksia. Myös ysköksen eosinofiilien lisääntyminen ennustaa pahenemisvaiheen kehittymistä yhtä hyvin kuin uloshengitysilman NOpitoisuus (Jones ym. 2001). Voidaanko NO-pitoisuuden muutoksiin perustuvalla hoidon yksilöllisellä suunnittelulla parantaa astmaatikon pitkäaikaisennustetta, on vielä selvittämättä. Muut uloshengitysilman tulehdusmerkkiaineet Typpioksidin lisäksi uloshengitysilmasta voidaan mitata muitakin kaasumaisia keuhkoputkien tulehduhdusreaktion merkkiaineita. Näitä ovat mm. hiilimonoksidi, jota syntyy hemin hajoamisen ja lipidiperoksidaation seurauksena, sekä hiilivety-yhdisteet kuten pentaani ja etaani. Kyseisten aineiden suuria pitoisuuksia uloshengitysilmassa on kuvattu astman, keuhkoahtaumataudin ja kystisen fibroosin yhteydessä, ja niiden katsotaan heijastavan oksidatiivista stressiä hengitysteissä (Kharitonov ja Barnes 2001). Uloshengitysilman nestefaasista voidaan eristää runsaasti tulehduksen merkkiaineita. Tätä varten uloshengitysilmaa on jäähdytettävä huomattavasti, jotta neste tiivistyy keräysastiaan kondensaatiksi (Mutlu ym. 2001). Tavallisesti keräys suoritetaan siten, että tutkittava hengittää lepohengitystä laitteeseen, jossa uloshengitysilma johdetaan kylmän ( 20 o C) kennoston läpi. Kondensaattia saadaan 10 20 minuutin aikana 1 3 ml (kuva 3). Syljen aiheuttamaa kontaminaatiota tulee välttää. Näyte voidaan säilyttää 70 o C:ssa ja analysoida myöhemmin esimerkiksi kaasukromatografialla, spektrofotometrisesti tai immunoanalyysein (ELISA). Uloshengitysilman kondensaatissa esiintyvät merkkiaineet ovat todennäköisesti peräisin hengitysteitä verhoavasta pintanesteestä, ja ne kulkeutuvat pyörteisen ilmavirran irrottamissa mikroskooppisissa nestepisaroissa. Pienikokoiset yhdisteet liukenevat pisaroihin herkemmin kuin suuret. Uloshengitysilman kondensaatista eristettyjä yhdisteitä ovat esimerkiksi happiradikaalituotantoon liittyvät merkkiaineet vetyperoksidi, NO-aineenvaihdunnan tuotteet, arakidonihappo- ja prostaglandiinijohdokset sekä leukotrieenit. Uloshengitysilman kondensaatista on löydetty myös sytokiineja, kuten interleukiineja, mutta keräysmenetelmän soveltuvuus näiden Astmatulehduksen uudet noninvasiiviset tutkimukset 1045

mittaamiseen on vielä kiistanalainen. Terveisiin verrattuna suurentuneita pitoisuuksia kysteinyylileukotrieeneja LTE 4, LTC 4 ja LTD 4 on mitattu kondensaatissa keskivaikeaa ja vaikeaa astmaa sairastavilla, ja astman pahenemisvaiheessa pitoisuuden on havaittu suurenevan edelleen. Astmalääkityksen vaikutuksista ei ole vielä julkaistua tietoa. Muilla kaasumaisilla uloshengitysilman merkkiaineilla ei ole NO:n kaltaista kliinistä merkitystä astman diagnostiikassa. Uloshengitysilman kondensaatti on lupaava kohde astmaan ja muihin keuhkosairauksiin liittyvässä tutkimustyössä. Tekniikan etuna on se, että hengitystietulehduksesta saadaan sekä kvantitatiivista että kvalitatiivista tietoa noninvasiivisesti. Menetelmää ei ole kuitenkaan vielä riittävän hyvin vakioitu kliiniseen käyttöön, ja käytännön hankaluutena on toistaiseksi myös merkkiainepitoisuuksien kallis ja aikaavievä analysointi (taulukko). Lopuksi Astmatulehduksen tutkimukset eivät tule syrjäyttämään totunnaisia keuhkojen toimintakokeita, mutta ne antavat uutta, täydentävää tietoa astman taudinmääritystä ja yksilöllistä hoitoa varten. Kliiniseen käyttöön soveltuvia ovat nykyään ysköstutkimus ja typpioksidin mittaus. Valinta menetelmien välillä perustuu lähinnä saatavuuteen, eikä menetelmien käyttöä ole juuri vertailtu. Ysköstutkimus soveltuu avoterveydenhuollonkin diagnostiikkaan. Menetelmien yksinkertaistuessa mittauksia voidaan edelleen lisätä. Uloshengitysilman NO:n mittauslaitteet ovat toistaiseksi kalliita, mikä rajoittaa niiden käyttöä, mutta yksinkertaisten, avoterveydenhuoltoon soveltuvien mittareiden kehitystyö on jo pitkällä. Astman hoidon tavoitteita ovat oireettomuus, keuhkojen toiminnan normaalistaminen, limakalvotulehduksen poistaminen ja ennusteen parantaminen. Astmatulehduksen tutkimuksilla on paikkansa myös astman hoidon seurannassa. Varhaisella taudinmäärityksellä ja tulehdukseen kohdistuvalla täsmälääkityksellä voidaan tulevaisuudessa parantaa myös astman pitkäaikaisennustetta. Kirjallisuutta Alving K, Weitzberg E, Lundberg J. Increased amount of nitric oxide in exhaled air of asthmatics. Eur Resp J 1993;6:1268 70. American Thoracic Society. Recommendations for standardized procedures for online and offline measurement of exhaled lower respiratory nitric oxide and nasal nitric oxide in adults and children. Am J Respir Crit Care Med 1999;160:2104 17. Baraldi E, de Jongste J. ERS/ATS statement. Measurement of exhaled nitric oxide in children, 2001. Eur Resp J 2002;20:223 37. Belda J, Leigh R, Parameswaran K, O Byrne P, Sears MR, Hargreave FE. Induced sputum cell counts in healthy adults. Am J Respir Crit Care Med 2000;161:475 8. Brightling CE, Monteiro W, Ward R, ym. Sputum eosinophilia and shortterm response to prednisolone in chronic obstructive pulmonary disease: a randomised controlled trial. Lancet 2000;356:1480 5. Chatkin J, Ansarin K, Silkoff P, ym. Exhaled nitric oxide as a noninvasive assessement of chronic cough. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159:1810 3. Djukanovic R, Sterk PJ, Fahy JV, Hargreave FE, toim. Standardised methodology of sputum induction and processing. Eur Resp J 2002;20 Suppl 37:S1 S55. Ekroos H, Karjalainen J, Sarna S, Laitinen LA, Sovijärvi ARA. Short-term variability of exhaled nitric oxide in young male patients with mild asthma and in healthy subjects. Respir Med 2002;96:895 900. Green RH, Brightling CE, Mckenna S, ym. Asthma exacerbations and sputum eosinophil counts: a randomised controlled trial. Lancet 2002;360:1715 21. Haahtela T, Järvinen M, Kava T, ym. Effects of reducing or discontinuing inhaled budesonide in patients with mild asthma. N Engl J Med 1994;331:700 5. Haahtela T, Metso T, Rytilä P. Indusoitu yskös avain astmatulehduksen havaitsemiseen ja seurantaan. Suom Lääkäril 1999;1 2:11 20. Haahtela T, Kaila M, Ahonen E, ym. Astman käypä hoito. Duodecim 2000;116:2568 84. Haahtela T, Klaukka T, Koskela K, Erhola M, Laitinen LA. Asthma programme in Finland: a community problem needs community solutions. Thorax 2001;56:806 14. Haahtela T. Assessing airway inflammation: from guessing to quantitative measurements. Ann Med 2002;34:74 6. Hunter CJ, Brightling CE, Woltman WG, Wardlar AJ, Pavord ID. A comparison of the validity of different diagnostic tests in adults with asthma. Chest 2002;121:1051 7. Jatakanon A, Lim S, Kharitonov S, Chung KF, Barnes PJ. Correlation between exhaled nitric oxide, sputum eosinophils, and methacholine responsiveness in patients with mild asthma. Thorax 1998; 53:91 5. Jones S, Kittelson J, Cowan J, ym. The predictive value of exhaled nitric oxide measurements in assessing changes in asthma control. Am J Respir Crit Care Med 2001;164:738 43. Kharitonov S, Chung K, Evans D, O Connor BJ, Barnes PJ. Increased exhaled nitric oxide in asthma is mainly derived from the lower respiratory tract. Am J Respir Crit Care Med 1996;153:1773 80. Kharitonov S, Barnes PJ. Clinical aspects of exhaled nitric oxide. Eur Resp J 2000;16:781 92. Kharitonov S, Barnes PJ. Exhaled markers of pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2001;163:1693 722. Laitinen LA, Laitinen A, Haahtela T. Airway mucosal inflammation even in patients with newly diagnosed asthma. Am Rev Respir Dis 1993;147:697 704. Lehtimäki L, Kankaanranta H, Saarelainen P, ym. Extended exhaled NO measurement differentiates between alveolar and bronchial inflammation. Am J Respir Crit Care Med 2001;163:1557 61. Lindholm H, Lindholm T, Malmberg P, Tukiainen P, Sovijärvi ARA. Uloshengitysilman typpioksidimääritys hengitystietulehduksen uusi 1046

osoitin. Suom Lääkäril 1996;34:3591 5. Louis R, Lau LC, Bron AO, Roldaan AC, Radermecker R, Djukanovic R. The relationship between airways inflammation and asthma severity. Am J Respir Crit Care Med 2000;161:9 16. Malmberg P, Pelkonen A, Poussa T, Pohjanpalo A, Haahtela T, Turpeinen M. Oskillometrian viitearvoista tukea pienten lasten astmadiagnostiikkaan. Duodecim 2001;117:1541 4. Malmberg LP, Pelkonen A, Haahtela T, Turpeinen M. Exhaled nitric oxide, rather than lung function, discriminates the preschool children with asthma. Thorax 2003 (painossa). Metso T, Venge P, Haahtela T, Peterson C, Sevéus L. Cell specificity of new inflammatory markers EPO and HNL in peripheral blood, sputum, and BAL. Thorax 2002;57:449 51. Mutlu G, Garey K, Robbins R, Danziger LH, Rubistein I. Collection and analysis of exhaled breath condensate in humans. Am J Respir Crit Care Med 2001;164:731 7. Papi A, Romagnoli M, Baraldo S, ym. Partial reversibility of airflow obstruction and increased exhaled NO and sputum eosinophilia in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2000;162:1773 7. Payne D, Adcock I, Wilson N, Bates T, Seallan M, Bush A. Relationship between exhaled nitric oxide and mucosal eosinophilic inflammation in children with difficult asthma, after treatment with oral prednisolone. Am J Respir Crit Care Med 2001;164:1376 81. Rytilä P, Metso T, Heikkinen K, Saarelainen P, Helenius IJ, Haahtela T. Airway inflammation in patients with symptoms suggesting asthma but with normal lung function. Eur Resp J 2000;16:824 30. Rytilä P, Metso T, Petäys T, ym. Eosinophilic airway inflammation as an underlying mechanism of undiagnosed prolonged cough in primary health care patients. Resp Med 2002;96:52 8. Sont JK, Willems LNA, Bel EH, ym. Clinical control and histopathologic outcome of asthma when using airway hyperresponsivness as an additional guide to long-term treatment. Am J Respir Crit Care Med 1999;159:1043 51. Sovijärvi A, Paakkari I. Uloshengitysilman typpioksidi astmaattisen hengitystietulehduksen uusi osoittaja. Duodecim 1998;24:2513 5. PAULA RYTILÄ, LT, erikoislääkäri paula.rytila@hus.fi PEKKA MALMBERG, LT, erikoislääkäri HYKS Iho-ja allergiasairaala PL 160, 00029 HUS 1047