Comparison between Endobronchial and Orally Exhaled NO-Concentrations

G. Hüls, C. Vocke, B. Temmesfeld-Wollbrück, W. Seeger, H. Lindemann; CF- Working Group, Univ.  of Giessen, Feulgenstr. 12, D-35385 Gießen;

(ERS Annual Congress, Geneva110-19-98 to 10-23-98; Abstract: Eur. Resp. J. 12, 1998, Suppl. 28,359s)

Introduction: Examination of oral exhaled NO-concentration is a new diagnostic tool especially in patients with inflammatory respiratory diseases. However until now it is unclear whether orally exhaled NO represents surely intrabronchial production and concentration of NO.

Methods: We compared findings of orally NO-concentrations and intrabronchial examined NO in 16 patients with different respiratory diseases aged 45 to 65 years, who were bronchoscopied for diagnostic reasons. NO-measurements were done with the chemiluminescence-analyser NOA 280 (Sievers, Colorado) directly before and after bronchoscopy and during the procedure near the carina and the opening of the right lower lobe. NO during a  long expiration. Patients were breathing NO-free air and exhaled against a PEEP of 10cm H₂O with simultaneous recording of CO₂-concentration and air-flow. For analysis we used NO-concentration during a late exspiratory plateau-phase.

Results: Mean NO-concentration before bronchoscopy was 3.4 (1.6-14.7) ppb, the findings after bronchoscopy were in the same range (difference < 8%). The results near the carina and the  lower lobe on average were much higher (8.5, range 1.8-25.0 versus 5.9, range 1.9-32.0), the correlation between this measurements was very high (r=0.89, p < 0,001). In 8 patients (50%) intrabronchial measured NO-concentration was significantly above orally exhaled NO-concentrations, in 18.8% of patients results were lower. Corresponding results were found only in 31% of patients. Disease-specific differences were not observed.

Conclusion: Our results suggest, that orally exhaled NO reflects intrabronchial produced NO only in patients with homogenous NO-production in all lung areas. Regional changings may result in inhomogenicy of NO-production, which cannot be monitored by orally measurements. In addition, the fast metabolism of NO has to be taken into account. The interpretation of orally exhaled NO therefore must be done with caution.

Evaluation oral exhalierter NO-Konzentrationen anhand intrabronchial bestimmter NO-Messungen

Hüls, C. Vocke, B. Temmesfeld-Wollbrück, H.G. Velcovsky, W. Seeger, H. Lindemann,

CF-Working-Group Univ. Gießen, Feulgenstr. 12, D-35385 Gießen, Poster: Freiburg 1998,

Abstract: Pneumologie 3: 291 (1998)

Einleitung

Die Bestimmung der oral exhalierten Stickstoffmonoxid-Konzentration (NO) wird zunehmend bei der Diagnostik respiratorischer Störungen, insbesondere entzündlicher Veränderungen, herangezogen. So findet man bei Patienten mit chronischer oder akuter Pneumonie und Bronchitis sowie bei Asthmatikern erhöhte, bei Patienten mit Zystischer Fibrose erniedrigte Konzentrationen. Die Relevanz der so bestimmten NO-Werte ist bislang noch nicht abgesichert.

Methodik

Wir bestimmten bei 32 Patienten mit bronchopulmonalen Erkrankungen (chron. Bronchitis/ COPD, n= 6; restriktive Erkrankungen wie Lungenfibrosen, n= 8; kombinierte Restriktion/Obstruktion, n= 2; Lungen-tumoren, n= 7) und bei Lungengesunden (n=9) im Alter von 31 bis 71 Jahren vor, während und nach einer routinemäßig durchgeführten Bronchoskopie die NO-Konzentrationen in der oral exhalierten Luft, sowie unter bronchoskopischer Sicht vor der Bifurkation und vor dem Unterlappenostium. Die Messungen wurden mit dem Chemilumineszenz-Analyser NOA 280 (Sievers Instruments, Colorado, USA) durchgeführt, der in der aktuellen Ausführung eine ² response² -Zeit von < 0,2 s aufweist. Die Bestimmung der oral exhalierten NO-Konzentration erfolgte bei Einatmung NO-freier Luft gegen einen PEEP von 10 cm H₂O. Die Registrierung der NO-Kurven erfolgte online unter gleichzeitiger Mitregistrierung von CO₂-Konzentration und - wo möglich - Flow. Zur Analyse wurde die NO-Konzentration während einer spätexspiratorischen Plateauphase herangezogen.

Ergebnisse

Die Ausgangswerte der oralen NO-Bestimmung vor Bronchoskopie lagen im Mittel bei 3,72 ± 1,44 (1 - 6,45) ppb vor lokaler Anästhesie und bei 3,53 ± 2,47 (1 - 14,3) ppb nach lokaler Anästhesie. Die Resultate nach der Bronchoskopie wichen mit durchschnittlich 4,25 ± 4,43 (1- 22,1) ppb nur geringfügig davon ab (Abb. 1). Die Meßwerte vor der Bifurkation und vor dem Unterlappenostium lagen mit 10,1 ± 11,7 (1,5 - 53) ppb bzw. 10,3 ± 11,9 (1,5 - 52) ppb deutlich über den oralen Werten; sie korrelierten eng miteinander (r=0,98).

 

Abb. 1 Vergleich von oralen NO-Konzentrationen nach Bronchoskopie (Br.) und intrabronchial vor der Bifurkation (Bif.) und dem Unterlappen-Ostium rechts (UL).

 

Bei Vergleichsmessungen mit und ohne O₂-Insufflation während der Bronchoskopie zeigten sich auch bei hohen NO-Konzentrationen in der Raumluft spätexspiratorisch keine Unterschiede.

Bei 16 Patienten (50 %) lagen die tracheobronchial bestimmten NO-Konzentrationen mit durchschnittlich mindestens dem doppelten des Ausgangswertes signifikant über dem oralen Wert, bei nur vier Patienten (12,5 %) darunter. Weitgehende Übereinstimmung (± 50 % des Ausgangswertes) bestand bei 37,5 % des untersuchten Kollektivs, wobei niedrige Werte überwogen. Bei 6 Patienten (18,8 %) wurden Konzentrationsunterschiede um den Faktor > 5 gemessen. Krankheitsspezifische Unterschiede waren nicht zu beobachten.

 Fazit

Unsere Ergebnisse sprechen dafür, dass oral bestimmte NO-Werte nur dann ausreichend die NO-Konzentration der unteren Atemwege reflektieren, wenn eine homogene NO-Produktion in allen Lungenabschnitten besteht und diese gleichmäßig ventiliert werden. Regionale Prozesse in peripheren Lungenbereichen können offenbar zu einer Inhomogenität in der NO-Synthese führen, welche durch eine orale Messung nicht erfaßt wird. Außerdem ist der sehr rasche Abbau des NO in Rechnung zu stellen.

Bei der Interpretation oral bestimmter NO-Konzentrationen ist daher Vorsicht geboten.

Literatur:

Lundberg J.O.N., E. Weitzberg, J.M. Lundberg, K. Alving: Nitric oxide in exhaled air; Eur Resp J, 1996, 9, 2671-2680

Gaston B., J.F. Drazen, J. Loscalzo, J.S. Stamler: The biology of nitrogen oxides in the airways.  Am J Respir Crit Care Med, 1994, 149, 538-551