日呼吸誌●原11（1），20221

著

気管支喘息診断における呼気中一酸化窒素濃度と喀痰中好酸球の同時測定の意義
宇津木光克ａ岩下大澤

小野翔ａ

広志ｂ昭浩ａ松崎晋一ｃ

要旨：気管支喘息診断における非侵襲的検査法である呼気中一酸化窒素濃度（fractional exhaled nitric oxide：FeNO）と喀痰中好酸球との同時測定が診断率向上に寄与するか検討した．対象症例 104 例のうち，喘，FeNO 22 ppb 未満の 38 例のうち喀
息診断のカットオフ値とされる FeNO 22 ppb 以上は 66 例（感度 63％）
痰中好酸球陽性は 30 例で，FeNOと喀痰中好酸球を合わせた感度は 92％であった．喀痰中好酸球は迅速染色液での短時間の判定が可能であり，FeNO との組み合わせにより気管支喘息の迅速かつ有力な補助診断法となり得ると考えられた．
キーワード：気管支喘息，喀痰中好酸球，呼気中一酸化窒素濃度

Bronchial asthma, Sputum eosinophil, Fractional exhaled nitric oxide (FeNO)

緒た2）．現在では FeNO 測定は非侵襲的な検査であること，

言2013 年より保険収載されるようになり，日常診療に広く気管支喘息は気道の慢性炎症を本態とし，変動性を普及している．

持った気道狭窄（喘鳴，呼吸困難）や咳などの臨床症状

一方，日常臨床では問診や症状によって明らかに気管で特徴づけられる疾患と定義されている．気管支喘息に支喘息が疑われるにもかかわらず FeNO が低値である症は診断基準はなく，「喘息予防・管理ガイドライン 2021」

例，慢性咳嗽で紹介され結果的には咳喘息であったが，にも「診断の目安」として述べられている ．すなわち，初診時の FeNO が低値である症例など，FeNO のみでは自覚症状（発作性の呼吸困難，喘鳴，咳嗽），可逆性の気初診時での気管支喘息診断が困難な症例も散見される．

流制限，気道過敏性の亢進，気道炎症（好酸球性）の存したがって，上述の喀痰中好酸球を用い，FeNO と組み在などを組み合わせることで診断を行っている．しかし合わせることで，これらの症例についても客観的に気管自覚症状は特異性に欠け，気道可逆性検査は症状を認め支喘息と診断できる可能性があると考えられた．

1）

ない際には陰性となる場合があり，気道過敏性検査はそ喀痰中の好酸球比率は，自然に喀出される喀痰あるいの施行に特殊な装置が必要であるなど，それぞれ問題点

は高張食塩水をネブライザー吸入させて誘発した喀痰をがあり，さらに鋭敏で簡便かつ低侵襲な検査法の出現が用いて細胞成分を解析するもので，喀痰中好酸球増多の望まれてきた． 呼気中一酸化窒素濃度（fractional ex-

カットオフ値は炎症細胞分画の 2〜3％とするものが多

haled nitric oxide：FeNO）は好酸球性気道炎症の直接い．一方で，検査方法が煩雑であること，コストがかか的なバイオマーカーとして注目され，これまで診断の指る点，リアルタイムの判断ができないことから，汎用性標とされてきたピークフロー，1 秒量，気道過敏性検査は高いとは言えず，限られた施設でしか施行できないとを用いるよりも，FeNO や喀痰中好酸球を用いたほうがいった短所がある．

気管支喘息の診断には優れているという報告もなされ当院では気管支喘息の診断に際して，以前より喀痰中好酸球の解析を行っていた．ただし，上述の細胞分画に連絡先：宇津木 光克〒 376‒0024 群馬県桐生市織姫町 6‒3ａｂｃ

桐生厚生総合病院内科
前橋赤十字病院呼吸器内科

公立館林厚生病院内科（E-mail: mutsugi@gaea.ocn.ne.jp）（Received 10 Mar 2021/Accepted 17 Nov 2021）

対する好酸球比率を求める定量的なものではなく，好酸球のみを染色する定性的なものであった．一方で迅速好酸球染色液を使用し，結果判明までに短時間で済むことから，リアルタイムの判断が可能であり，初診時に結果が判明する長所もあった．
本研究において，我々は迅速好酸球染色液を用いることで喀痰中好酸球と FeNO の同時測定を行い，FeNO の2

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みと比較して気管支喘息の診断率向上に寄与するか否か，後方視的な検討を行った．

研究対象，方法
1．対象と方法2015 年 10 月から 2020 年 6 月までの 4 年 9 ヶ月間に当院を受診し，FeNO 測定および喀痰中好酸球検査が施行された患者を対象とした．診療の流れは以下のとおりである．問診および診察にて気管支喘息や咳喘息が疑われた
場合，まず FeNO測定を行い，その後喀痰採取を行った．
自然に喀出された喀痰，あるいは生理食塩水 10 mL とサルブタモール（salbutamol）400 μg との混合液を超音波ネブライザーにて 10 分間の吸入後に採取した誘発喀痰を用いて喀痰中好酸球を測定した．喀痰提出から結果判明まで約 30 分で可能であり，その後，結果説明と結果に応じた投薬を行った．
FeNOの測定は NIOX VERO®（Aerocrine AB，Solna，Sweden）を用い，喀痰中好酸球検査に際しては迅速好酸Fig. 1 Scatter blot of fractional exhaled nitric oxide(FeNO) levels in control subjects and in steroid-naive
asthmatic patients.

球染色液であるエオジノステイン®（鳥居薬品，東京）を用いた．この染色液は好酸球の顆粒は赤く染まり，対照的に青く染まる好中球や粘液分泌物とは明瞭に区別でき3．倫理的配慮るものである．しかし，炎症細胞に対する好酸球比率は本研究実施にあたり，桐生厚生総合病院の倫理委員会測定困難であり，検鏡によって，（−）：好酸球を認めなの承認を得た（承認番号 1-K022）．本研究は後方視的研い，（±）： 全視野に数個程度，（1＋）： 全視野に点在，究であり，すでに実施された診療に関して診療録を用い（2＋）：散在して認める，（3＋）：群在して認める，に分て解析したものである．個人のデータ収集に関しては匿類した．喀痰中好酸球（2＋）以上を喀痰中好酸球陽性と名化し，研究結果の公表に際しては個人が特定できる情し，（1＋）以下を陰性とした．評価は当院臨床検査部の報は含まない形で行った．

職員 2 人のみで行い，評価者ごとのバイアスを可能な限成り排除した．

績気管支喘息・咳喘息の診断については，日本アレル

Matsunaga らは気管支喘息診断において，FeNO の至ギー学会の「喘息予防・管理ガイドライン 2015」および適閾値は 22 ppb（感度 91％，特異度 84％）であると報告「喘息予防・管理ガイドライン 2018」，日本呼吸器学会のしている3）．当院においても先行研究として，健常者 50「咳嗽に関するガイドライン第 2 版」，「咳嗽・喀痰の診療人と気管支喘息（咳喘息を含む） 患者 49 人を対象にガイドライン 2019」を参考とし，治療への反応性などのFeNO の検討を行った（Fig. 1）．健常者と比較し気管支臨床経過や病歴，血液検査結果等を考慮して各診療医が喘息患者は FeNOが有意に高く（12.1 ppb vs 43.8 ppb， ＜総合的に診断した．また，その後の治療経過および安定0.01），FeNO のカットオフ値を 22 ppb とした場合，気管期の治療ステップの評価についてはカルテ内容（処方状

支喘息診断に対する FeNOの感度は 73％，特異度は 96％況など）と医師記載内容から情報収集を行った．

であった．
調査期間中に FeNO 測定と喀痰中好酸球検査を同時に2．統計学的解析施行された症例は 114 人であった．患者背景を Table 1

健常者と気管支喘息患者における FeNO の比較は対応に示す．そのうち気管支喘息・咳喘息と診断された症例のない t 検定を用いた．また，喀痰中好酸球陽性患者には 104 人（91％）で，気管支喘息・咳喘息症例を FeNO

おける FeNO 高値群と低値群での気管支喘息重症度の比と 喀 痰 中 好 酸 球 で 分 類 し た 結 果 を Table 2 に 示 す．

較はℓ×m 分割表を用いた χ2 検定を行った．すべての解FeNOの平均は 44.7 ppb（5〜300 ppb）で，気管支喘息診析 は GraphPad Prism version 5（GraphPad Software，

断のカットオフ値とされる 22 ppb以上の症例は 66 人（感San Diego，USA）を用いて検討し，統計学的有意差は ＜度 63％）であった．一方，喀痰中好酸球陽性［（2＋）以0.05 とした．

上］の症例は 85 人（感度 82％）であった．FeNO 22 ppb

喘息診断における FeNO と喀痰中好酸球測定の意義

Table 1

Characteristics of patients

All patients
Asthmatic patients
Bronchial asthma
Cough-variant asthma
Non-asthmatic patientsAge（year）,mean（range）
GenderMaleFemale
Smoking patients

114
104
81
231059（20‒88）
4866
13 smokers;
27 ex-smokers

Table 23Levels of FeNO and sputum eosinophils in
BA and CVA group（n=104）
Number（%）

FeNO≧22 ppb, with sputum eosinophilia
FeNO＜22 ppb, with sputum eosinophilia
FeNO≧22 ppb, without sputum eosinophilia
FeNO＜22 ppb, without sputum eosinophilia

55（53%）
30（29%）
11（10%）
8（8%）

FeNO: fractional exhaled nitric oxide, BA: bronchial asthma,
CVA: cough-variant asthma.

Fig. 2 Scatter blot of fractional exhaled nitric oxide (FeNO) and sputum eosinophil levels in bronchial asthma (BA)(left panel) and cough-variant asthma (CVA) (right panel) patients.

未 満 の 38 人 の う ち 喀 痰 中 好 酸 球 陽 性 は 30 人 で あ り，COPD）患者は FeNO が低値となる傾向があると報告さ

FeNO と喀痰中好酸球を組み合わせた気管支喘息診断のれている3）4）．今回の検討において気管支喘息症例のうち感度は 92％であった．喘息と診断されなかった 10 例の内現喫煙者が 12 例，COPD 合併例は 7 例存在したが，現喫訳は百日咳 4 例，胃食道逆流が 3 例，感染後咳嗽が 2 例，煙者のうち 9 例（75％）および COPD 合併例のうち 6 例

アトピー咳嗽 1 例であった．FeNO 22 ppb 未満かつ喀痰（86％）は FeNO 22 ppb 以上であったことから，喫煙や中好酸球陰性［（1＋）以下］の症例が 6 例であり，特異COPD 合併による気管支喘息診断における FeNO の感度度は 60％であった．残りの 4 例の内訳は，喀痰中好酸球低下に対する影響は少ないと考えられた．気管支喘息症

陽性で FeNO 22 ppb 未満が 2 例，FeNO 22 ppb 以上で喀例における FeNO と喀痰中好酸球の分布を Fig. 2 左に示

痰中好酸球陰性が 2 例，FeNO 22 ppb 以上かつ喀痰中好す．一方，咳喘息（23 例）においては，FeNO 22 ppb 以酸球陽性の症例は認めなかった．

上の症例は 8 人（感度 35％）と少なく，喀痰中好酸球陽次に気管支喘息と咳喘息それぞれの検討を行った．気性の症例は 18 人（感度 78％）
，FeNO と喀痰中好酸球を管支喘息（81 例）においては，FeNO 22 ppb 以上の症例組み合わせた気管支喘息診断の感度は 87％であった．現は 58 人（感度 72％）， 喀痰中好酸球陽性の症例は 67 人

喫煙者および COPD 合併例は認めなかった．咳喘息症例（感度 83％），FeNO と喀痰中好酸球を組み合わせた気管における FeNOと喀痰中好酸球の分布を Fig. 2 右に示す．

支喘息診断の感度は 94％であった．現喫煙者や慢性閉塞最後に喘息診断後の治療経過について検討した．気管性 肺 疾 患（chronic obstructive pulmonary disease：

支喘息・咳喘息症例のうち喀痰中好酸球陽性であったが

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FeNO が 22 ppb 未満の症例（30 例）において，治療開始りも上昇していた．さらに，喀痰中好酸球と FeNO を組後安定期の治療ステップの割合はステップ1が5例み合わせた気管支喘息・咳喘息診断の感度は 92％であっ（17％）， ステップ 2 が 15 例（50％）， ステップ 3 が 5 例た．次に気管支喘息と咳喘息それぞれについても検討を（17％），ステップ 4 が 5 例（17％）であった．一方，喀痰

行ったところ，咳喘息に関しては FeNO の感度が 35％と中好酸球陽性かつ FeNO 22 ppb以上の症例（55 例）にお低値であった．Asano らは咳喘息や咳優位な喘息においける治療ステップの割合はステップ 1 が 14 例（25％），スて，FeNO がカットオフ値を下回る割合が 40％（咳喘息

テップ 2 が19 例（35％）， ステップ 3 が 14 例（25％），のみでは 50％）であり FeNO が低値の場合には咳喘息やステップ 4 が 8 例（15％）であり，これら 2 群の治療ス

咳優位な喘息を除外できないと報告している7）．今回，咳テップの割合には有意差を認めなかった（ ＝0.46）．ス

喘息において，喀痰中好酸球と FeNO との組み合わせにテップ 4 のうち症状コントロールのために生物学的製剤よりその感度は 87％まで上昇していた．以上のことから，を使用した症例が 5 例［オマリズマブ（omalizumab）：1

気管支喘息，特に咳喘息の診断において，FeNO と喀痰例，ベンラリズマブ（benralizumab）：4 例］存在したが，中好酸球との同時測定は迅速かつ有力な補助診断法となそのうち 3 例（オマリズマブ：1 例，ベンラリズマブ：2り得ると考えられた．喀痰採取に関しては，自然に喀出例）は診断時の FeNOが 22 ppb未満（7 ppbが 2 例，20 ppbできない場合は喀痰誘発が必要となる．その方法についが 1 例）で，喀痰中好酸球陽性であった．ては European Respiratory Society のワーキンググルー

考プで以下のように報告されている8）．① 1 mL/min 程度の察

出力流量の超音波ネブライザーを用いる．②採取前に気管支喘息・咳喘息の診断において FeNO 測定は非侵200〜400 μgのサルブタモール吸入を行う．③吸入する食襲的であり有力なツールである． 本研究で使用した塩水の濃度は固定濃度，あるいは漸増濃度のいずれかをNIOX VERO の前機種である NIOX MINO を用いた検用いる．食塩水の濃度は文献により 0.9〜7％と変動があ

討において，日本人の成人健常者の上限値は約 37 ppb とる．④ 1 回の吸入は 5 分間とし，計 20 分以内とする．⑤

されている5）．気管支喘息診断における FeNOの至適閾値

吸入前後に 1 秒量を測定し，20％以上の低下がみられたは 22 ppb（感度 91％，特異度 84％）であり ，気管支喘ら中止する．

®

®

3）

息治療前で発作性喘鳴などの喘息を疑わせる症状に加え当院では上記を参考に気道攣縮のリスクを回避しつつて FeNOが 22 ppb以上であれば喘息である可能性が高く，喀痰採取の確率を上げるため，生理食塩水 10 mL とサル

37 ppb以上であればほぼ確実に喘息と診断できる．また，ブタモール 400 μg との混合液を超音波ネブライザーにて慢性咳嗽患者の咳喘息診断における FeNO の有用性も報

10 分間吸入後に喀痰を採取する方法を行った．生理食塩．一方で，我々の検討（Fig. 1），および水を用いた本法でも喀痰誘発は可能であったが，喀出困上記の各報告における気管支喘息・咳喘息患者の FeNO難の症例も認められた．気管支喘息診断における喀痰中分布をみると，FeNO 低値の患者が存在しており3）6）7），好酸球の感度を検討した報告においても，17 症例中 3 例

FeNO 以外の診断ツールの活用が必要と考えられる．

で喀痰採取が困難であったと記載されている2）．このた

告されている

6）7）

今回我々は迅速好酸球染色液を使用し喀痰中好酸球をめ，気管支喘息診断においては喀痰中好酸球のみではな短時間で検出することで，FeNO と合わせた気管支喘く，より侵襲の少ない FeNO との併用が望ましいと考え息・咳喘息の診断率についての検討を行った．迅速好酸られた．一方で，気管支喘息患者において自然に喀出さ球染色液は好酸球のみを染色する定性的なものであるが，れた喀痰と誘発喀痰との炎症細胞分画はほぼ同様との報

今回，検鏡による好酸球の程度によって 5 段階に分類し，告があり9），自然に喀出できる場合の喀痰誘発は不要であ

そのうち喀痰中好酸球陽性を（3＋）と（2＋）の上位 2ると思われた．

段階のみとし，可能な限り偽陽性を避けるようにした．

次に診断後の治療経過について考察する．喀痰中好酸

実際，喀痰中好酸球（1＋）以上を喀痰中好酸球陽性とし球陽性の気管支喘息・咳喘息患者において，FeNO 22 ppb

たときの気管支喘息・咳喘息における感度は 93％，特異以上と 22 ppb 未満の群に分け，治療開始後安定期の治療度は 70％，喀痰中好酸球（2＋）以上を喀痰中好酸球陽ステップの割合を検討したが，その割合は同様であった．

性としたときの感度は 82％，特異度は 80％，喀痰中好酸

逆に FeNO 22 ppb 未満の群のほうが生物学的製剤使用の球（3＋）以上を喀痰中好酸球陽性としたときの感度は割合が多かった（5 例中 3 例）．メタ解析において，喀痰57％，特異度は 80％であった．このことから感度と特異中好酸球を指標とした気管支喘息のコントロールは増悪度を考慮すると喀痰中好酸球（2＋）以上を喀痰中好酸球を減少させる一方で，FeNO は対照群と比較して有意差陽性とするのが適当であると考えられた．この感度はを認めなかったと報告されている10）．このため，喀痰中FeNO 22 ppb をカットオフとしたときの感度（63％）よ好酸球測定は気管支喘息・咳喘息の診断のみならず，気喘息診断における FeNO と喀痰中好酸球測定の意義

5

管支喘息・咳喘息のコントロールの指標となる有力な専門部会監修，「喘息予防 ･ 管理ガイドライン 2021」ツールであると考えられた．実際，当院では経口ステロ作成委員．喘息予防・管理ガイドライン 2021．2021；
5‒7．

イド内服中にもかかわらず喀痰中好酸球陽性の症例に対して生物学的製剤を導入することでコントロール良好となった症例を多く経験している．
当院では気道過敏性試験が施行できないため，慢性咳嗽患者に対する咳喘息の診断を主に気管支拡張剤や吸入ステロイドの反応性で評価している．このため，吸入ステロイドの効果があるようなアトピー性咳嗽を完全に除外することができない．また，好酸球性気道炎症が軽度な好中球主体の気管支喘息症例では陽性とならない可能性もある．一方で，当院は地域医療支援病院であり，慢性咳嗽を主訴に診療所から紹介となる患者も多く，適切な診断と治療が求められている．慢性咳嗽にて紹介され，FeNO 低値のみで咳喘息を診断から除外し，吸入ステロイド導入が遅れてしまうことは避けるべきであると考える．喀痰中好酸球検査は気道の好酸球炎症を直接的に反映できる点において重要な検査法の一つである．しかし喀痰採取が難しい場合には誘発喀痰が必要な場合がある
ことや，採取後の処理のため技術や手間が必要であることが本検査の難点である．本研究は，喀痰誘発法の簡素化や迅速好酸球染色液の使用により喀痰中好酸球検査を簡便かつ迅速に行うことで，気管支喘息診断における有用性を示したものである．今回は後ろ向き研究であった

2）Smith AD, et al. Diagnosing asthma: comparisons
between exhaled nitric oxide measurements andconventional tests. Am J Respir Crit Care Med 2004;
169: 473‒8.
3）Matsunaga K, et al. Exhaled nitric oxide cutoﬀ values for asthma diagnosis according to rhinitis andsmoking status in Japanese subjects. Allergol Int
2011; 60: 331‒7.
4）Ichinose M, et al. Increase in reactive nitrogen species production in chronic obstructive pulmonary
disease airways. Am J Respir Crit Care Med 2000;
162: 701‒6.
5）Matsunaga K, et al. Reference ranges for exhalednitric oxide fraction in healthy Japanese adult population. Allergol Int 2010; 59: 363‒7.
6）Chatkin JM, et al. Exhaled nitric oxide as a noninvasive assessment of chronic cough. Am J Respir CritCare Med 1999; 159: 1810‒3.
7）Asano T, et al. Diagnostic utility of fractional exhaled nitric oxide in prolonged and chronic coughaccording to atopic status. Allergol Int 2017; 66:344‒50.

が，今後は前向き研究を行い，その確固たる有用性を示

8）Paggiaro PL, et al. Sputum induction. Eur Respir JSuppl 2002; 37: 3s‒8s.

していきたい．

9）Pizzichini MM, et al. Spontaneous and induced sputum to measure indices of airway inﬂammation in

著者の COI（conﬂicts of interest）開示：本論文発表内容に関して申告なし．

引用文献
1）一般社団法人日本アレルギー学会喘息ガイドライン

asthma. Am J Respir Crit Care Med 1996; 154: 866‒9.

10）Petsky HL, et al. A systematic review and metaanalysis: tailoring asthma treatment on eosinophilicmarkers (exhaled nitric oxide or sputum eosinophils). Thorax 2012; 67: 199‒208.

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Abstract

Diagnostic utility of measuring both fractional exhaled nitric oxideand sputum eosinophils simultaneously in bronchial asthma
Mitsuyoshi Utsugi a, Hiroshi Iwashita b, Shinichi Matsuzaki c,
Shou Ohsawa a and Akihiro Ono aab

Department of Internal Medicine, Kiryu Kosei General Hospital
Department of Respiratory Medicine, Japanese Red Cross Maebashi Hospitalc
Department of Internal Medicine, Tatebayashi Kosei General Hospital

We investigated whether simultaneous measurements of fractional exhaled nitric oxide (FeNO) and sputum
eosinophils, which are noninvasive tests for the diagnosis of bronchial asthma, contribute to improving diagnostic
accuracy in bronchial asthma. We retrospectively analyzed 104 patients diagnosed with bronchial asthma.
Among 104 patients, 66 cases (sensitivity 63%) were positive for FeNO levels at 22 parts per billion (ppb), whichis the optimal cutoﬀ value reported previously, or more, and 85 cases (sensitivity 82%) were positive for sputum
eosinophils. Of 38 cases with FeNO levels less than 22 ppb, 30 cases were positive for sputum eosinophils. The
sensitivity was 92% when FeNO levels were 22 ppb or higher or when patients tested positive for sputum eosinophils. We conclude that simultaneously measuring FeNO and sputum eosinophils is superior to measuring FeNO
alone in the diagnosis of bronchial asthma, because the measurement of sputum eosinophils is quick and easy toperform using a rapid staining solution.