徐百川，李藝婷，趙虎雷，張彭，謝洋

關(guān)于本文您可以了解：

（1）對目前呼出氣冷凝液（EBC）檢測在呼吸系統(tǒng)疾病中的應用進行了梳理與總結(jié)，有利于臨床工作者了解EBC檢測在呼吸系統(tǒng)疾病中應用的最新進展；（2）對EBC檢測在呼吸系統(tǒng)疾病中常用的生物標志物進行其臨床意義的判定并給出相應證據(jù)支持，為以后研究者判讀相應的生物標志物以及明確其取值區(qū)間提供參考；（3）為以后EBC檢測的研究提供方向，例如加強檢測規(guī)范化、與中醫(yī)診療模式結(jié)合。

本文不足：

本文篇幅有限，只列舉出目前在呼吸系統(tǒng)疾病中研究頻率較高的幾種生物標志物，可能有更優(yōu)異的生物標志物值得研究者們探索。

呼出氣冷凝液（EBC）是以無創(chuàng)方式獲得的呼吸道內(nèi)襯液，由冷凝后得到的氣道上皮層液體和揮發(fā)性物質(zhì)組成［1］。其既是一種生物液體，也是呼吸道的天然基質(zhì)。由于EBC中的生化分子是由氣道呼出，主要反映氣道的生化狀態(tài)，所以EBC可以看作是和血液、尿液等具有同等地位的可鑒定生物學標記的檢測標本，是評估人類健康和環(huán)境暴露水平的一種重要生物媒介［2］。臨床研究發(fā)現(xiàn)EBC中的一些生物標志物會隨著患者病情的變化而改變，可以據(jù)此指導臨床診療［3］。EBC中生物標志物檢測方法（EBC檢測）便是從EBC流體或冷凍材料中分析可鑒定生物標志物，并做出臨床意義的判讀［4］。

1 EBC檢測概述

1.1 EBC的組成 EBC主要由凝結(jié)的水蒸氣和霧化的氣道上皮層流體液滴組成，其具體可分為：（1）正常體溫時易揮發(fā)的物質(zhì)，如水、過氧化氫（H2O2）等；（2）無揮發(fā)性但能溶于水的物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、白細胞介素（IL）等；（3）不易揮發(fā)且不溶于水的物質(zhì)，如白三烯（LTs）、前列腺素等。

1.2 EBC檢測常用生物標志物分類 EBC檢測常用生物標志物主要分為：（1）氧化應激類，主要有H2O2、8-異前列腺素（8-isoPG）等；（2）炎性反應類，主要有pH值、LTs、IL、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等；（3）其他類，主要有氮類反應產(chǎn)物、內(nèi)皮素-1（ET-1）等［5］。由于EBC的組成可以看作是呼吸液膜的鏡像，所以EBC可以用來研究肺內(nèi)的病理過程，進而對呼吸系統(tǒng)疾病的診療提供參考。

1.3 EBC檢測的發(fā)展 EBC檢測在1980年由SIDRORENKA等提出，但該研究方法在當時并未引起重視，直到1992年才得到廣泛關(guān)注，隨后有關(guān)EBC生物標志物的報道越來越多［2］。收集EBC使用簡便、非侵入性方法，其步驟是先使待測者呼出氣接觸冷表面或冷凝器冷卻，進而得到液體或冰凍材料，并分析其中可供應用于臨床的生化分子。雖然EBC檢測得到的大部分生化分子的水平均以液體單位顯示，但考慮到EBC并非標準化的生物樣品，不同的收集系統(tǒng)和程序會產(chǎn)生不同稀釋度的EBC。為減少稀釋的混淆影響，2017 年歐洲呼吸學會建議應重新計算每100 L呼出氣和/或每分鐘呼出氣的EBC成分水平［4］。目前EBC檢測雖能應用于分析評估生存環(huán)境、辨別有臨床價值的生物標志物、重金屬行業(yè)職業(yè)病的防治等方面，但其應用主要集中于呼吸系統(tǒng)疾病，其通過實時反映呼吸道的氧化應激和炎性狀態(tài)，進而評價藥物治療后的臨床效果。當前EBC檢測的局限性主要在于缺乏參考范圍與基本操作方法的相關(guān)規(guī)范，且其生物標志物的檢測結(jié)果受多種因素影響，例如患者自身原因，收集過程中可能產(chǎn)生的各種誤差，而且當缺乏完善操作規(guī)范與標準參考范圍時，測定單個生物標志物水平也不具有較高的臨床價值［6］。盡管如此，EBC檢測仍以在臨床上方便、快捷的優(yōu)勢吸引了大量研究者，其發(fā)展完善速度不容小覷 。

2 EBC檢測呼吸系統(tǒng)疾病中常用的生物標志物

EBC檢測在呼吸系統(tǒng)疾病中主要應用于“通過觀察檢測出的生物標志物的動態(tài)變化，來判斷疾病的發(fā)生、發(fā)展及預后”。目前較為認可且廣泛應用的生物標志物主要有以下幾種。

2.1 氧化應激類生物標志物

2.1.1 H2O2H2O2是炎性細胞激活O2的代謝產(chǎn)物，是機體氧化應激的重要標志物。李寧等［7］研究指出，慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）患者治療期間H2O2水平可作為監(jiān)測病情、觀察療效、判斷預后的重要指標。牛毓茜等［8］研究提出，隨著急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）機械通氣患者病情的加重，ARDS患者EBC中H2O2水平也隨之升高，故其可為氣道炎性反應的監(jiān)測及患者預后的評估提供參考。TENG等［9］研究提示，與健康受試者相比，哮喘患者EBC中H2O2水平更高，表明哮喘患者體內(nèi)氧化應激反應較健康受試者有所增強。因此測定EBC中的H2O2不僅能夠了解機體的氧化應激水平，還可用于監(jiān)測疾病的變化，指導臨床治療。但H2O2在EBC中的水平較低，目前還沒有相對靈敏的檢測方法能較為準確地檢測出EBC中H2O2水平，故亟需找到一種更為準確快捷的檢測方法，以便更好地應用于臨床。

2.1.2 8-isoPG 8-isoPG是體內(nèi)自由基催化的花生四烯酸過氧化作用形成的前列腺素，在EBC檢測中被廣泛應用于量化肺部疾病的氧化應激程度。邢佳麗等［10］研究表明，檢測EBC中8-isoPG水平，對ARDS機械通氣危重患者病情嚴重程度的評估有重要價值。陳金亮等［11］研究指出，AECOPD患者EBC中8-isoPG水平與痰量呈正相關(guān)，痰量會隨著氣道炎性加重而增加，證明EBC中8-isoPG水平升高能提示患者氣道炎性加重。也有研究提出檢測EBC中8-isoPG水平有助于評價哮喘、咳嗽變異性哮喘患者病情，值得臨床推廣應用［12-13］。另有研究表明，穩(wěn)定期囊性肺纖維化患者（CF）EBC中的8-isoPG水平增加［14］。因此，對EBC中8-isoPG水平的評估能反映出與氧化應激有關(guān)的炎性模式，可評估相關(guān)疾病的治療效果及輔助調(diào)整治療方案。

2.2 炎性反應類生物標志物

2.2.1 pH值 pH值是EBC諸多生物標志物中唯一具有標準值的指標，且其測量比其他生物標志物更簡單、廉價、易于重復。pH值變化與中性粒細胞和嗜酸性粒細胞所介導的炎性反應有關(guān)。張文彬等［15］研究指出，機械通氣患者存在氣道酸化現(xiàn)象，其EBC中pH值（EBC-pH）的降低主要與肺臟氧合功能障礙有關(guān)，持續(xù)的氣道酸化可能提示預后不良。鄧君［16］研究發(fā)現(xiàn)，EBC-pH可作為監(jiān)測哮喘氣道炎性的客觀指標，但EBC所包含的CO2能明顯降低其pH值，故檢測EBC-pH需預先去除EBC中的CO2。ALDAKHEEL等［17］研究表明，較低的EBC-pH提示治療對成人哮喘癥狀控制不佳。WARWICK 等［18］研究提出，AECOPD患者存在氣道酸化現(xiàn)象，因此EBC-pH可作為監(jiān)測氣道酸堿度和AECOPD發(fā)作的有效指標。以上結(jié)果表明，EBC-pH能夠迅速、靈敏的定量反應呼吸道的酸化狀態(tài)，為氣道的實時監(jiān)測提供確定指標。

2.2.2 LTs LTs是由花生四烯酸經(jīng)脂（肪）氧合酶催化而形成的代謝產(chǎn)物，是參與呼吸系統(tǒng)疾病病理、生理的有效炎性遞質(zhì)，在很多呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生、發(fā)展的過程中扮演了重要角色。目前已經(jīng)開發(fā)了用于測量呼吸系統(tǒng)疾病患者EBC中LTs水平分析的液相色譜質(zhì)譜技術(shù)［19］。張明華等［20］研究發(fā)現(xiàn)，COPD患者急性加重期與穩(wěn)定期EBC中LTB4水平存在顯著差異，可用于動態(tài)監(jiān)測氣道內(nèi)炎性狀態(tài)，評價治療效果。也有研究指出相較于健康受試者，哮喘患者EBC中LTs水平偏高，藥物治療對LTs水平影響有明顯差異［13］，表明LTs水平能反映哮喘患者潛在的炎性過程，進而提示患者病情的嚴重程度。因此在判斷呼吸道炎性進展方面，LTs具有可靠臨床價值。

2.2.3 IL IL是指多種細胞間相互作用的一類細胞因子，主要出現(xiàn)在機體的炎性反應中，在EBC中通常使用酶聯(lián)免疫吸附實驗（ELISA）技術(shù)進行測定［21］。目前EBC檢測常用IL-6、IL-8、IL-17等作為觀察指標。孫旺遠等［22］研究表明，EBC中IL-6水平反映了氣道炎性的輕重，對機械通氣患者和肺癌患者的診斷、療效監(jiān)測和預后判斷均有一定程度幫助。周桂智等［23］研究指出，EBC中IL-8、IL-17水平會隨著COPD患者病情的加重而顯著升高，表明IL-8和IL-17直接參與了COPD患者的氣道炎性進展，提示控制COPD患者病情的關(guān)鍵在于控制炎性癥狀。一項最新的研究也發(fā)現(xiàn)，ARDS患者EBC中的IL-1α、IL-1RA水平會隨著ARDS患者病情嚴重程度增加而升高［24］。故IL有望成為呼吸道炎性監(jiān)測的一項重要指標。

2.2.4 TNF-α TNF-α是一種促炎細胞因子，參與機體正常的炎性反應。邢媛媛等［25］研究指出，EBC中TNF-α水平在哮喘發(fā)病機制中的氣道炎性、氣道高反應性和氣道重塑等方面起著極其重要的作用，其水平的高低可以用來反應哮喘患者病情的嚴重程度，是評價哮喘急性發(fā)作和觀察療效的重要指標，值得臨床推廣應用。葛珊珊等［26］研究表明，EBC中TNF-α水平可以反映肺部損傷的輕重程度，可作為評估急性肺損傷（acute lung injury，ALI）/ARDS患者病情嚴重程度及預后的指標，而且檢測ALI/ARDS患者EBC中TNF-α水平的變化較血清靈敏。因此檢測EBC中TNF-α水平有助于判斷機體的實時炎性反應。

2.3 其他生物標志物

2.3.1 氮類反應物 EBC中的氮類反應物主要為硝酸鹽、亞硝酸鹽，兩者均是呼出氣一氧化氮（FeNO）代謝后穩(wěn)定的終末產(chǎn)物，故FeNO能直接影響EBC中硝酸鹽、亞硝酸鹽的水平。有研究表明EBC中硝酸鹽是與哮喘控制程度顯著相關(guān)的生物標志物，反映了與哮喘癥狀更為相關(guān)的氣道炎性的一個方面，測量EBC中硝酸鹽水平的潛在目的是為了獲得哮喘患者脫離加重期時哮喘控制的客觀標志［13，27］。巫翠華等［28］研究認為，監(jiān)測EBC中硝酸鹽水平可用于指導長期哮喘患者個體化治療。另外有研究指出，在使用消炎藥后，患者EBC中硝酸鹽水平顯著降低，而亞硝酸鹽水平卻未發(fā)生顯著變化［29］。陳濟明等［30］研究提出，檢測AECOPD患者和CF患者EBC中硝酸鹽水平有助于判斷其病情、指導治療以及觀察預后。近期的一項研究顯示，肺囊性纖維化（CF）患者EBC中的硝酸鹽水平低于健康受試者且與疾病嚴重程度相關(guān)［31］，所以EBC中硝酸鹽水平與疾病的嚴重程度存在相關(guān)性。目前對EBC中亞硝酸鹽水平的研究雖然不足，然而其在EBC中水平相對穩(wěn)定的特性可能更利于準確檢測，因此其存在于EBC中的機理及是否與機體病情變化存在相關(guān)性，值得臨床研究者進一步探究。

2.3.2 ET-1 ET-1是由血管內(nèi)皮細胞受刺激后產(chǎn)生的一種多肽激素，其具有強大的持續(xù)性血管收縮作用。巫翠華等［32］研究提出，檢測EBC中ET-1水平的變化可作為輔助阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（OSAHS）病情分級和檢測病情進展的重要指標，有望通過監(jiān)測OSAHS患者治療前后晨起EBC中ET-1的動態(tài)水平來評估治療效果。孫旺遠等［22］研究表明，檢測EBC中ET-1水平對肺癌的診斷、病情判斷及治療效果評價具有一定的臨床意義。陳琳等［33］研究指出，測定EBC中ET-1有助于非小細胞肺癌的診斷和預后評估，監(jiān)測患者EBC中ET-1的診斷價值比較高。李琪等［34］研究提出，檢測EBC中ET-1有助于發(fā)現(xiàn)肺癌遠處轉(zhuǎn)移，及時調(diào)整治療方案。總之，通過檢測EBC中ET-1水平有助于肺癌的診療，目前針對ET-1的研究主要集中在肺癌方面，有關(guān)其他呼吸系統(tǒng)疾病的研究仍有待豐富。

3 展望

3.1 EBC檢測受多種因素干擾 目前EBC在收集、檢測過程中主要會受到以下幾種因素影響：（1）受試者自身狀況，如年齡、性別、吸煙史、食物、藥物、運動；（2）環(huán)境因素，如環(huán)境污染、晝夜變化、溫度、濕度；（3）設備因素，如冷卻技術(shù)、冷凝器設備形狀、冷凝器涂層材料，冷凝器表面積、冷凝溫度，目前經(jīng)常使用的EBC設備大多是自制的（主要包括一次性呼吸適配器、管道和冰/干冰），也有使用商用設備〔常用商用設備有ECoScreen Ⅰ/Ⅱ（Carefusion，Europe），ECoScreen Turbo（Carefusion，Europe），RTube（Respiratory Research，United States），RTube Vent（Respiratory Research，United States），ALFA（Respiratory Research，United States） 〕進行測試的［4］；（4）收集程序，如單位時間內(nèi)呼氣量、呼氣方式、呼氣時間；（5）儲存因素，如儲存溫度、儲存材料、儲存時間；（6）數(shù)據(jù)分析，如不同的相關(guān)分析參數(shù)在分析同一組樣本時會產(chǎn)生不同的結(jié)果。

3.2 EBC收集、檢測規(guī)范亟需完善 EBC檢測享有“生化肺功能”的美譽，根據(jù)目前研究進展，其有望成為呼吸系統(tǒng)疾病生物標志物新的重要來源。但目前EBC的收集、檢測方法以及其中各生物標志物的參考范圍仍沒有統(tǒng)一標準，故難以應用于臨床。考慮到EBC中不同生物標志物受影響的因素以及對收集、檢測條件要求的差異，目前應針對EBC中常用生物標志物的特性建立個體化的收集、檢測規(guī)范，以便其能具備更加可靠的臨床意義。

3.3 EBC檢測臨床應用前景 隨著更加靈敏的檢測方法的應用以及對EBC中生物標志物的深入研究，EBC檢測有望在不久的將來為呼吸系統(tǒng)疾病的診療提供更多有價值的參考。隨著對EBC檢測的深入研究，將擴大臨床對呼吸系統(tǒng)疾病病理、生理機制的理解，也可為護理點監(jiān)測的發(fā)展提供方向［1］。目前很難僅通過單一的生物標志物來反映疾病進展或監(jiān)測疾病的病理過程，因為疾病的發(fā)生、發(fā)展是生物網(wǎng)絡中許多細胞和分子機制相互作用的、復雜的、異質(zhì)的過程［35］。EBC檢測有可能揭示氣道中更微妙的變化，盡管尚不清楚EBC中的生物標志物是否會比傳統(tǒng)的實驗室檢查（如血常規(guī)、痰培養(yǎng)）或肺部診斷（如肺功能檢查、X線胸片）更早提示疾病的變化，但其存在的優(yōu)勢依舊不容忽視。總之，EBC檢測具有極高的臨床研究價值，在未來臨床中的地位有望與血、尿常規(guī)并駕齊驅(qū)。

3.4 EBC檢測有望應用于中醫(yī)臨床診療 中醫(yī)臨床診療多采用望、聞、問、切四診合參。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代科學儀器/技術(shù)方法也逐漸用以輔助中醫(yī)臨床診療，成為傳統(tǒng)“四診”的延伸。而EBC檢測在一定程度上能和中醫(yī)的望診相結(jié)合，例如舌質(zhì)紅、苔黃、面赤，可能提示患者體內(nèi)炎性反應活躍；舌質(zhì)淡、苔薄、面色晦暗，可能提示患者體內(nèi)氧化應激反應活躍等。治療一段時間后，隨著患者舌象、面色的改變，可以檢測患者EBC中相關(guān)生物標志物水平的變化，初步驗證臨床判斷的準確性，并對中醫(yī)臨床療效做出進一步的評價。EBC檢測與中醫(yī)望診的關(guān)聯(lián)強度還有待進一步研究。

綜上所述，EBC檢測是一種方式新穎且很有前途的技術(shù)，隨著EBC收集、檢測方法的日漸規(guī)范及EBC中生物標志物數(shù)據(jù)庫的逐步完善，其在臨床診療中的實用性將大幅提高。相信隨著研究的不斷深入，EBC檢測有望與現(xiàn)有的臨床診療方法相結(jié)合，為臨床醫(yī)務工作者提供新的診療思路，特別是在呼吸系統(tǒng)疾病診療中，其將發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

作者貢獻：徐百川進行文章的構(gòu)思與設計，資料收集整理、撰寫論文；李藝婷進行文章的資料收集與整理；趙虎雷、張彭進行文章的修訂。謝洋進行文章的構(gòu)思與設計，負責文章的質(zhì)量控制及審校，對文章整體負責，監(jiān)督管理。

本文無利益沖突。

本文文獻檢索策略：

計算機檢索PubMed、The Cochrane Library、EMBase、中國知網(wǎng)（CNKI）、維普網(wǎng)、中國生物醫(yī)學文獻數(shù)據(jù)庫（SinoMed）、萬方數(shù)據(jù)知識服務平臺（Wanfang）等數(shù)據(jù)庫，檢索時間從建庫至2021-07-01。中文檢索詞使用“呼出氣冷凝液”“呼出氣生物標志物”“生物標志物”“呼出顆粒”“呼吸系統(tǒng)疾病”“呼吸疾病”“肺系病”“肺部疾病”。英文檢索詞使用“EBC”“exhaled breath condensate”“electric air condensate”“exhaled condensate”“exhaled biomarkers”“exhaled particles”“exhaled volatile organic compounds”“respiratory disease”“l(fā)ung disease”“pulmonary diseases”。根據(jù)各數(shù)據(jù)庫特點要求，采取主題詞聯(lián)合自由詞的檢索策略。納入標準：國內(nèi)外期刊發(fā)表的有關(guān)呼出氣冷凝液的論文，包括檢測技術(shù)、生物標志物、臨床應用；排除標準：（1）會議摘要、新聞資訊類文獻；（2）無法獲取全文的文獻；（3）重復發(fā)表的文獻；（4）研究對象、結(jié)局指標信息不全的文獻。