Deneysel ve klinik araştırmalara giriş Ekspirasyon havasında NO ölçümü Dr. İ. Kıvılcım Oğuzülgen

AMAÇ Kurs sonunda deneysel çalışmalarla ilgilenen doktorlara nitrik oksit, ölçüm teknikleri ve ölçüm ekipmanı ile ilgili bilgi kazandırmak.

Öğrenim Hedefleri Ekshale nitrik oksidin oluşum mekanizmasını ve ölçüm amacını tanımlayabilmek Ölçüm tekniklerini tanımlayabilmek Ölçüm yapan cihazlar hakkında bilgi sahibi olabilmek Ekshale hava ölçümlerini yorumlayabilmek Klinik araştırmalardaki yerini tanımlayabilmek Geçerliliği ve güvenilirliği hakkında bilgi sahibi olabilmek

Havayolu inflamasyonunun değerlendirilmesinde kullanılan yöntemler Ekshale Gazlar Noninvaziv yöntemler: İndükte balgam Yoğunlaştırılmış ekspiryum havası İndirek yöntem BHR gösterilmesi İnvaziv yöntem Bronkoskopik örneklem

Ekspirasyon havasındaki inflamasyon belirteçleri: Nitrik Oksid (NO) Karbon Monoksid (CO) Etan-Pentan Ekspirasyon havası ısısı Bronşiyal kan akımı Ekshale Gazlar

İNFLAMASYON belirtecidir. Nitrik Oksid (NO) Ekspirasyon havasında en uzun süreden beri ve en çok çalışılan ekshale gazdır. İNFLAMASYON belirtecidir.

Ekspirasyon havasında NO ölçümü Palmer RMJ et al. Nitric oxide release accounts for the biological activity of endothelium-derived relaxing factor. Nature 1987; 327: 524-26. Endotel kaynaklı gevşetici faktör = NO 1987 Gustafsson LE et al. Endogenous nitric oxide is present in the exhaled air of rabbits, guinea pigs and human. Biochem Biophys Res Commun 1991; 181: 582-7. 1991 Ekspirasyon havasında NO ölçümü Astımlı hastalarda ekspirasyon havasında NO artışı Alving K et al. Increased amount of nitric oxide in exhaled air of asthmatics. Eur Respir J 1993; 6: 1368-70. 1993

Hava yolu inflamasyonunun değerlendirilmesinde noninvaziv yöntemlerin avantajları: Hastalar tarafından kolay kabul edilir olmaları Tekrarlanabilir olmaları Ağır olgularda dahi uygulanabilir olmaları Çocuklarda uygulanabilir olmaları Hastalığın seyri, tedaviye yanıt ve hastalık kontrolü amacıyla kullanılabilir olmaları

Havayolunda NO oluşum patogenezi Ekspiryum havası Makrofaj LÜMEN IL-1b+TNFa NO Epitel hücresi iNOS MUKOZA Vazodilatasyon Ödem NO Eozinofilik İnflamasyon ­

Ekshale NO analizörleri:

NO analizörleri NIOX®, Aerocrine, Sweden, www.aerocrine.com LR2000, Logan Res Ltd, Rochester, UK www.loganresearch.co.uk ECO Physics, ECOPHYSICS, Duernten, Switzerland //ic.net/ecophys Sievers ®, Ionics Instruments, Boulder, USA www.ionicsinstruments.com

Nitrik Oksit Analizör çeşitleri • Kemiluminisans – Aerocrine®, Logan®, Ecomedics®, Sievers® • Elektrokimyasal – Medisoft®, Aerocrine®

Nitrik Oksit ölçüm hazırlıkları Hastanın hazırlanması Ölçümden 1 st önce yemek yememeli birşey içmemeli Öçlümden 1 st içerisinde ciddi egzersiz yapmamış olmalı Aldığı ilaçlar kaydedilmeli Cihazın hazırlanması Ortam koşulları Oda havasındaki NO Kalibrasyon Kalibrasyon gazı İlgili malzemelerin gözden geçirilmesi Ağız parçasının kontrolü

Ekshale NO ölçümü standartize edilmiştir: ATS/ERS Recommendations for Standardized Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Lower Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide, 2005. Am J Respir Crit Care Med 2005; 171: 912-930 Kharatinov S, Alving K, Barnes PJ. Exhaled and Nasal Nitric Oxide Measurements: Recommendations (ERS TASK FORCE). Eur Respir J 1997; 10: 1683-1693. ATS. Recommendations for Standart Procedures for the Online and Offline Measurement of Exhaled Lower Respiratory Nitric Oxide and Nasal Nitric Oxide in Adults and Children-1999. AJRCCM 1999; 160: 2104-2117. ERS/ATS Statement. Measurement of exhaled nitric oxide in children, 2001. Eur Respir J 2002; 20: 223-237.

Sinüs örnekleri (1000-30.000 ppb) Nasal soluk havası (15-40 ppb) Oral soluk havası (5-15 ppb) Trakeal soluk havası (<3 ppb) Solunum sistemini farklı seviyelerinde kemilüminisans analizörle ölçülen NO değerleri Nat Med 1995;1:370–3.

Ekshale NO ölçüm tekniği: Rahat pozisyonda oturan hastaya ağız parçasından 2-3 sn boyunca “NO-free hava” inhalasyonu yaptırılmalıdır (NO<5ppb). Hasta TLC’ye kadar soluduktan sonra, nefesini tutmadan 0.05 L/sn lik akım hızı ile ağız parçacığı tarafından oluşturulan 5-20 cm H2O’luk basınca karşı nefesini verir. (Rezistansa karşı yapılan ekspirasyonla levator veli palatini kası aktivasyonu ile yumuşak damak kapanarak nasal NO kontaminasyonu önlenmiş olur).

Ekshale NO ölçüm tekniği-2: Ekshalasyon süresi erişkinlerde 6 sn’nin üzerinde olmalıdır. Bu süre plato konsantrasyonuna ulaşılması için gerekli süredir. Plato değeri birbiri ile %10 uyum içinde olan en az iki ölçümün ortalaması sonuç değerini verir . Am J Respir Crit Care Med 2005; 171: 912-930

Ekspiratuvar rezistans NO Analizörünün mekanizması (online ölçüm) 3 yönlü valv Ekspiratuvar rezistans İnspire edilen gaz Akım ölçer Ağız parçası NO Analizörünün mekanizması (online ölçüm)

Online ölçüm (Kemilüminisans)

Taşınabilir analizörle online ölçüm (Elektrokimyasal)

NO Analizörünün mekanizması (offline ölçüm)

Offline methods to collect exhaled air to send to a clinic or laboratory for determination of NO are under investigation.99,100 Offline collection of samples for NO estimation offers the potential for samples to be collected at sites remote from the analyser, but it also carries potential disadvantages. These include contamination with gas not derived from the lower airway, sample deterioration during storage and transportation, and the inability to offer immediate feedback and assessment of the technique.64,101 The ERS/ATS recommendations addressed offline measurement of NO. Critical considerations for offline analysis include the use of NO-free air for inspiration and the recording of the expiratory flow rate.64 Offline ölçüm

Farklı analizörlerin birbiri ile korelasyonu çok iyi bulunmuştur. Alving K et al. Respir Res 2006; 7: 67-74 Muller et al. Respir Med 2006

Ekshale edilen havadaki NO’in fraksiyone konsantrasyonunun (FENO) ölçüm birimi milyardaki parça miktarı (parts per bilion: ppb) olarak ifade edilir. Bu değer litredeki nanolitreye eşdeğerdir. Am J Respir Crit Care Med 2005; 171: 912-930

Astım tanısı için eşik değer? FENO > 15 ppb Astım tanısı için spesifisitesi %90, PPV %951 FENO > 16 ppb Astım tanısı için spesifisite %90, PPV>%902 1Dupont LJ et al. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159: A861 2Dupont LJ et al. Chest 2003;123:751-6.

Sağlıklı erişkinler FENO düzeyleri Olgu (n) FENO (ppb) Akım hızı (mL/sn) Chatkin et al, 1999 23 28.3 45 Foresi et al, 2000 16 20.2 47 Kharotinov et al, 2003 10 17.8 Malerba et al, 2001 19 9.3 Olin et al, 2000 63 15.7 Olin et al, 2005 957 16.6 Papi et al, 2000 9 9.9 67-83 Sandrini et al, 2003 12 44 46 ElHalawani et al, 2003 42 25.6 Tornberg et al, 2003 Data on normal values using the now standard exhalation rate of 50 mL/s are rapidly increasing (Table 2). The studies show that healthy individuals usually have exhaled NO values of between 10 and 25 ppb (children slightly lower, 5–15 ppb), if measured according to ERS/ATS guidelines. Analysis of the variation seen in such studies, suggests that 97% of healthy individuals have NO levels of less than 35 ppb (< 25 ppb in children). The lower values reported in children indicate an age dependence of exhaled NO levels. Indeed, it has been shown that NO levels increase with age in children (Figure 9).104,105 Sağlıklı erişinlerin %97’sinde NO < 35 ppb

Ölçümleri yorumlamak (tanı) www.aerocrine.com

Ölçümleri yorumlamak (tedavi) www.aerocrine.com

Ekshale NO değerlerini etkileyen faktörler Yaş, cinsiyet Solunum manevraları Nefesi tutmak Sigara Balgam indüksiyonu Kafein Nirtatdan zengin diyet Alkol tüketimi Menstrual siklus Gebelik Sirkadyen ritm Solunum yolu enfeksiyonları İlaçlar Egzersiz Orak hücreli anemi Kardiyopulmoner bypass Am J Respir Crit Care Med 2005; 171: 912-930

Ekshale NO’nun kullanıldığı hastalıklar: Astım Primer siliyer diskinezi KOAH Sakoidoz IPF Bronşektazi AC transplantasyonu Kharitonov SA, Eur Respir Rev, 1999

Ekshale NO ölçümünün astım kliniğindeki yeri

Astımlı olgularda ekshale NO: Ekshale NO (ppb) Yazar, yıl Astımlı olgular Kontrol grubu Oran Kharitonov et al, 2003 24.9 (çocuk) 15.6 1.6 Olin et al, 2000 52.5 (erişkin) 15.7 3.3 61.7 (erşkin) 17.8 3.5 Scollo et al, 2000 76.2 (çocuk) 10.1 7.5 Malmberg et al, 2003 21.1 (çocuk) 5.3 4.2 Sacco et al, 2003 15.8 (çocuk) 9.8 Silvestri et al 2003 16 (çocuk) 6.8 2.4 Smith et al, 2004 52 (erişkin+çocuk) Leung et al, 2005 78 (çocuk) 40 2.0

Astım tanısı-astım ağırlığı Barnes PJ et al. Thorax 1996 Jatakanon A et al. AJRCCM 1999 Fabri LM et al. AJRCCM 2003 Astım tanısı-astım ağırlığı

van den Toorn LM et al. AJRCCM 2000 1000 100 10 1 0.1 0.01 Ekshale NO (ppb) Astım Remisyon Kontrol p<0.001 Latent havayolu inflamasyonunun saptanması ve monitorizasyonunda. Normal SFT, negatif BPT olan, balgam ECP düzeyi yüksek olan “subklinik astım” lı hastaların tanısında. Epidemiyolojik çalışmalarda van den Toorn LM et al. AJRCCM 2000 Withers NJ et al. Eur Respir J, 1998 Van Amsterdam JG et al. Int Arch Occup Environ Health, 1999

Astım kontrolünde. NO (ppb) & PEF var. (%) Balgamda eosinofil (%) FENO Pre Mens. Post Mens. FENO p<0.05 p<0.005 Oguzulgen IK et al. J Asthma, 2002 0 2 4 6 8 10 Hafta 30 20 10 60 50 40 Balgamda eosinofil (%) NO (ppb) & PEF var. (%) Jatakanon A et al. AJRCCM 2000 Astım kontrolünde.

Türktaş H et al. Gazi Med J 1998 Hafif astım n:12/grup Budesonid/plasebo Steroid kesilince Placebo Budesonide 100µg Budesonide 400µg Günler 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 50 40 30 20 10 -10 -20 -30 -40 -50 Ekshale NO (% değişim) Kharatinov S et al. Thorax 2002 20 40 60 80 100 120 140 eNO (ppb) p<0.05 Budesonid Nedocromil sodium Tedavi öncesi Tedavi sonrası Tedavi öncesi Tedavi sonrası Türktaş H et al. Gazi Med J 1998 Astımda tedavinin etkinliğinin değerlendirilmesinde

Astım kontrolünün değerlendirilmesinde P=0.015 Astım kontrolünün değerlendirilmesinde Oguzulgen IK et al. WAM, 2007

Kronik öksürük ayırıcı tanısında. Kontrol Non-astmatik Öks-varyant Astım öksürük Astım 150 100 50 NO (ppb) Chatkin JM et al. AJRCCM, 1999 Kronik öksürük ayırıcı tanısında.

Steroid yanıtının belirlenmesinde: Başlangıç NO düezyi yüksek olan ve uygun antiinflamatuvar tedavi ile NO düzeyi düşmeyen olgularda steroid rezistansı veya ağır zor astım akla gelmelidir Although anti-inflammatory treatment usually reduces NO, some patients continue to have persistently elevated levels of exhaled NO, despite corticosteroid treatment. Possible reasons suggested for such findings include poor inhalation technique, inadequate corticosteroid dosage, peripheral or overwhelming inflammatory activity, and non-compliance with treatment.312 There may also be a small number of patients, especially those with difficult or severe asthma, who are unresponsive to steroid treatment.259,337 Payne D et al. Thorax 2001;56:345–50. Silkoff PE et al. J Allergy Clin Immunol 2005;116:1249–55.

Ekshale NO düzeyinin artışı tanıda anlamlıdır. Mesleksel astım tanısında: Laboratuvar hayvanlarına bağlı mesleksel astımda Kızıl sedir ağacına bağlı mesleksel astımda Difenildiizosiyanat ve latekse bağlı mesleksel astımda Kaynak işçiliğine bağlı astımın erken tanısında Ekshale NO düzeyinin artışı tanıda anlamlıdır. Adisesh LA et al. Clin Exp Alergy ,1998 Obata H et al. Eur Respir J, 1999 Allmers H et al. Int Arch Occup Environ Health, 2000 Lund MB et al. Occup Environ Med, 2000

Sigara içenler Sigarayı bırakanlar 30 20 10 p<0.0001 p<0.002 p<0.01 p<0.05 p<0.001 Kronik bronşitli Sigara içmeyenler Stabil KOAH Sigara içenler Sigarayı bırakanlar KOAH Atağı Ekshale NO (ppb) Maziak W et al. AJRCCM, 1998 KOAH ataklarının tanısında

İç ve dış ortamda partikül yoğunluğunda 10 microg/m3 artışın ekshale NO artışına neden olduğu gösterilmiştir. Ekshale NO ölçümü hava kirliliğinin etkilerinin değerlendirildiği epidemiyolojik çalışmalarda kullanılabilir. Koening JQ et al. Environt Health Perspect, 2003

Diğer mesleksel Akciğer Hastalıklarının tanısında 12.6 10.0 7.9 6.3 5.0 4.0 Dış ortamda Yeraltında çalışanlar (n:26) çalışanlar (n:29)* %95 GA NO (ppb) Diğer mesleksel Akciğer Hastalıklarının tanısında *Ulvestad B et al. Eur Respir J, 2001 Olin AC et al. Ur Respir J, 1999 Kolbeck KG et al. Eur Respir J, 2000

Eozinofiller Metakolin provokasyonu Ekshale NO (ppb) log PC20 (mg/mL) Balgam eozinofilisi(%) r=0.48 p=0.003 r=-0.64 P<0.001 Ekshale NO’nun diğer inflamasyon belirteçleri ile korelasyonu iyi bulunmuştur. Jatakanon et al. Thorax, 1998 Turktas H et al . J Asthma 2003

Geçerlilik, güvenilirlik, tekrarlanabilirlilik: Tekraralanabilirliği çok yüksek 637 olguda ortalama standart sapma 2.1 ppb bulunmuş. NO’da 4 ppb değişiklik inflamasyondaki değişikliği yanıttığı gösterilmiş. Aerocrin pdf

ÖZET: Steroid tedavisine çok duyarlı ve hızlı yanıt veren bir belirteç olarak astım tedavisinin takibinde kullanılabilir. Astım kontrolünün kaybını erken öngörebileceğine dair artan sayıda kanıtlar vardır NO’da yanıtsızlık steroid rezistansını veya tedaviye uyum sorununu akla getirmelidir. Nonspesifik olması nedeni ile üst solunum yolu enfeksiyonu, tüberküloz, bronşektazi KOAH’da da artabilir Astımı, kronik öksürük, siliyer diskinezi ve kistik fizrozis ayırıcı tanısında yeri nettir.

Teşekkürler...