柠檬酸诱导咳嗽反射临床应用的研究进展

梅彬彬 沈梅芬

(苏州大学附属第一医院，江苏 苏州 215006)

柠檬酸诱导咳嗽反射临床应用的研究进展

梅彬彬 沈梅芬

(苏州大学附属第一医院，江苏 苏州 215006)

柠檬酸； 咳嗽反射试验； 作用机制; 护理

Citric acid; Cough reflex test; Action mechanism； Nursing

咳嗽反射是人体清除呼吸道内分泌物或异物的保护性反射动作，是气道重要的防御反射，可分为自主咳嗽(Voluntary cough,VC)和反射性咳嗽(Reflex cough,RC)[1]。咳嗽反射与误吸、肺部感染、脑卒中相关性肺炎的预防以及人工气道的拔除密切相关[2-4]。因此，需准确评估患者(如危重症、脑卒中、高龄及气管切开者)的咳嗽反射能力。近年来，由柠檬酸、辣椒素、蒸馏水等物质进行的咳嗽激发试验已用于临床作为一种咳嗽评估工具，展现出良好的可靠性[5,6]。其中，柠檬酸诱导咳嗽反射试验早在1954年就由Bickerman[7]提出并用于评价镇咳药物疗效，且因其较好的重复性和安全性，在国外广泛得到应用[8]，但国内仅有招少枫[1,9]、顾小利[10]等对此有相关报道。本文就柠檬酸诱导咳嗽反射的相关概念及其临床应用展开综述，以期为临床相关护理问题的评估和预防提供一定的思路和方法。

1 咳嗽反射的相关概念

咳嗽分为自主咳嗽和反射性咳嗽。自主咳嗽是气道重要的防御性反射，当异物不慎经过喉部进入气道，机体立即产生咳嗽反应。反射性咳嗽则指各种化学和(或)机械性物质刺激喉、气管黏膜上皮细胞内感受器后，引起腹、胸和喉部一系列肌肉收缩，从而产生强大的呼气气流，清除气道内黏液和异物的过程[9]。而咳嗽反射异常，包括咳嗽反射过强或咳嗽反射减弱。前者一般为急性或慢性咳嗽，是呼吸道感染、肿瘤、纤维变性肺疾病的常见症状，也是患者就医的常见原因[11]。后者亦是生理或病理条件下的常见状态，如老年患者因器官功能存在不同程度的衰弱，咳嗽反射敏感性下降，主动咳嗽意愿和自主咳嗽力度均减弱；气管切开者，人工气道除损伤鼻腔至气管各部位外，主要破坏上呼吸道屏障，会厌失去作用，削弱了其纤毛清除运动和咳嗽反射；卒中后吞咽障碍患者的咳嗽反射也往往受到损害，难以诱发正常的反射性咳嗽。咳嗽能力对预防误吸、肺部感染、脑卒中相关性肺炎和及时拔除人工气道等有重要的临床意义[2-4]，但临床实践中却没有量化的咳嗽评估工具及有效的咳嗽反射能力监测手段。

2 柠檬酸诱导咳嗽反射试验

2.1 柠檬酸诱导咳嗽反射试验的提出和应用 柠檬酸(Citric Acid，CA)，又名枸橼酸，为无色晶体，无臭，易溶于水。它是世界上以生物化学方法生产量最大的有机酸，广泛分布于植物及柑、桔、葡萄等果类中，在食品工业、化学工业、医药、电子、纺织、石油等领域都有广阔的应用前景[12]。早在1954年，Bickerman[7]就提出用柠檬酸诱导咳嗽反射试验来评价镇咳药物疗效。咳嗽反射试验(Cough reflex testing，CRT)又称咳嗽激发试验，是通过雾化吸入特异性的刺激物诱导人和动物产生反射性咳嗽，然后测定特定浓度、特定时间内的咳嗽总次数，或者测定引起一定数量咳嗽所需最低浓度的一种方法，常用于咳嗽药物疗效评估和咳嗽机制的研究[1]。柠檬酸、辣椒素、蒸馏水等物质均可产生可靠的致咳效果，其中柠檬酸诱导咳嗽反射试验重复性好、安全性高，因此在人群咳嗽反射敏感性的评估[13-14]、误吸[15-16]、吸入性肺炎[7]的筛查监测等临床实践中得到广泛应用。如Dilworth JP[17]应用柠檬酸吸入得出上腹部术后第一天患者咳嗽阈值增加，Marsden PA[18]将柠檬酸吸入作为哮喘患者监测咳嗽症状的一个客观指标。然而，相较国外的普遍应用，国内仅有顾小利[10]在文献中提出利用柠檬酸溶液雾化吸入刺激大鼠肺，改变肺酸碱微环境、促溶的特点来研究其对大鼠灌注难溶性贫铀的促溶和解毒作用以及招少枫[1,9]将梯度柠檬酸咳嗽反射试验用于脑卒中人群的误吸筛查及脑卒中后吞咽障碍患者和健康志愿者咳嗽反射比较。

2.2 柠檬酸诱导咳嗽反射试验的机制 国内外研究[19,20]中采用柠檬酸作为刺激物诱导咳嗽，优势在于其重复性好、安全度高，且可通过多种机制发挥作用。主要作用机制包括：(1)激活快适应感受器(Rapid adaption receptor，RAR)纤维。该感受器对机械刺激敏感，咳嗽阈值较低。(2)由酸敏感离子通道介导。该通道只对快速PH变化有反应，因而会导致该感受器快速失活。(3)由瞬时感受器电位(Transient receptor potential，TRP)家族参与，通过C纤维引起咳嗽。研究[21]显示，TRPV1受体抑制剂可以部分抑制柠檬酸诱导的咳嗽反射。(4)其他：如肥大细胞、离子型谷氨酸受体等也可能参与柠檬酸吸入诱导咳嗽的调节[22]。

2.3 柠檬酸诱导咳嗽反射试验的方法 一般采用柠檬酸雾化吸入法，即柠檬酸由0.9%的生理盐水溶解稀释后经雾化器以气溶胶的形式吸入[23]。常用雾化器包括超声和喷射雾化器[24]。根据吸入时使用剂量的差异，柠檬酸雾化吸入法可分为单剂量法和剂量-反应法。

2.3.1 单剂量法 单计量法是指使用单一浓度的柠檬酸吸入。该方法有较低的快速耐受性，常用于大样本人群的重复性咳嗽筛查、研究镇咳药的药理学特征等[5]。

2.3.2 剂量-反应法 剂量-反应法为吸入增量浓度的柠檬酸，并随机穿插安慰剂的吸入，以增加“盲”法实验及预防快速耐受性的发生[13]。根据吸入时间长短，剂量-反应法又可分为单呼吸法和固定时间吸入法(潮气吸入法)。前者是指由单呼吸剂量计调控、压缩空气驱动的喷雾器进行单次肺活量呼吸增量浓度的咳嗽剂；后者是指在一固定的时间间隙(一般是15～60s)潮气呼吸增量浓度的咳嗽剂[25]。有研究[5,24]更支持单呼吸的剂量反应法，因为它在剂量传送过程中准确度高、重复性好且易于检测促咳反应，相反潮气呼吸法却难以传送准确的剂量，且每次吸入受个体呼吸努力、潮气量、喷雾器类型等因素的影响。然而也有研究[25]表明两种方法检测一致性高，重复性好，无太大差别，且潮气吸入法较少引发不舒适的感觉。

2.4 柠檬酸诱导咳嗽反射试验的结局评价

2.4.1 咳嗽数量(咳嗽反应) 尽管实验过程中采用的柠檬酸浓度、吸入时间、间隔时间有所差异，但大部分实验均采用吸入期间产生的咳嗽数量作为结局评价指标[1,26]。招少枫[1]在研究梯度柠檬酸咳嗽反射试验对脑卒中误吸筛查的临床价值时就以患者在吸入试剂的15s内是否有咳嗽及咳嗽的次数作为评价指标，并将其与电视透视检查的金标准进行比较。

2.4.2 触发咳嗽的浓度(咳嗽反射阈值) 在雾化吸入咳嗽试验中，尤其是在剂量-反应方法中，最常用的结局指标是咳嗽反射阈值：C2和C5，即引起两个或两个以上咳嗽的最低柠檬酸浓度(C2)和引起五个或五个以上的最低柠檬酸浓度(C5)[5,13-14,16]。此外也可用剂量效应曲线来表达数据，它通过线性插值法产生，以经log转换的数据决定C2、C5的值进行统计分析[5,23-24]。尽管C2、C5在研究中应用广泛，但在结局评价中是否需兼具两者或何者重复性更高，尚未达成共识[5,27]。

2.4.3 咳嗽欲望或冲动 在雾化器雾化吸入完成后也可使用修饰Borg表评估个体想要咳嗽的欲望[16,28]。Borg量表从不需要咳嗽(0分)到最大想要咳嗽的冲动(10分)。评估时，量表放于受试者前，由其根据实际感受指定相应的量表分数，由实验者记录。为了评估咳嗽冲动的强度，受试者被要求忽略其他的感觉，如呼吸困难、燃烧、刺激、窒息和喉咙里冒烟等。且在评估过程中，研究者需告知受试者，在柠檬酸使用期间他们迫切想咳嗽的感觉可以增加、减少、或保持不变[29]。为评价咳嗽冲动的强度，咳嗽冲动得分和相应的柠檬酸浓度可绘制经过log-log转换的图形进行分析[30]。

2.4.4 咳嗽潜伏期 Sato M[31]在研究隐匿性误吸的监测时，使用简化的咳嗽实验，即当柠檬酸吸入后产生第一次咳嗽时，中断吸入，测量开始吸入距第一次咳嗽之间的时间。Lee JY[32]在研究中使用了同样的监测指标，并将从第一次吸入到第一次咳嗽的时间间隔定义为咳嗽潜伏期。

2.4.5 自然咳嗽阈值和抑制咳嗽阈值 除了上述结局指标，Li Pyn Leow[33]在研究帕金森患者吸入性肺炎的影响因素时使用自然咳嗽和抑制咳嗽阈值相结合的方法来评价其化学敏感性和机械敏感性的变化。实验过程中，待受试者雾化吸入经生理盐水稀释的柠檬酸后，研究者首先告知受试者“当你感觉要咳嗽的时候咳嗽，当你感觉不要咳嗽的时候不咳嗽”，以此确定自然咳嗽阈值。要求受试者在吸入后的10s内至少咳嗽两次且在某个剂量吸入的4次中此情况至少需要发生一半。当自然咳嗽阈值确定后，研究者再指导受试者“尽你所能抑制咳嗽”，此即抑制咳嗽阈值。同样要求受试者至少咳嗽两次，且在某个剂量吸入的4次中这种情况至少需要发生一半。研究者记录两种情景下的浓度并加以分析，即可得到自然咳嗽阈值和抑制的咳嗽阈值。Miles A[34]等在研究脑卒中吞咽困难患者的咳嗽反射试验中也使用了类似的方法。

在柠檬酸咳嗽实验的结局评价中，一般由不知道受试者临床资料和研究目的的实验室技术人员从视觉和听觉等方面进行咳嗽监测[16]，监测内容包括咳嗽的量、强度、模式、声学特性等方面。除实验当时评价、记录外，整个过程也可用视听系统记录以便离线分析[13,28]。

2.5 柠檬酸诱导咳嗽反射试验的影响因素

2.5.1 吸气气流率 研究[35]表明吸气气流率的改变会影响气道内气溶胶的沉积。因此，在研究中可使用有剂量计控制的喷雾器，通过调节吸气流量来调整吸气气流率。

2.5.2 喷雾器特征 喷雾器的结构也会影响气溶胶的输出，影响其在呼吸道上的沉积位置，进而影响柠檬酸咳嗽试验结果[5]。例如，若喷雾器组成部分可拆卸，在清洗消毒重组的过程中，可能会造成连接部分(如吸管和挡板)的距离差异，最终影响气溶胶输出。因此实验为减少误差，保证最大程度的重复性，可选用不可拆卸或重要部分经过焊接的喷雾器，且需在研究中使用同样的喷雾器。

2.5.3 气溶胶颗粒 颗粒大小主要影响气溶胶的沉积位置[7,24]。一般直径10 um的颗粒主要沉积在口腔和咽喉，5～10 um沉积在喉和肺，颗粒小于5 um则集中在肺[23]。

2.5.4 快速耐受性 有研究[37]表明连续吸入超过1 min，即会造成咳嗽频率的下降。重复的单次呼吸咳嗽试验(间隔10 min)，同样会出现明显的快速耐受性。所以研究中需设置一定的干预间隔且需要将安慰剂(如生理盐水)穿插至不同浓度的溶液吸入过程中[20,36]。如Miles A[36]等人在评价咳嗽反射对于误吸的监测时，给予0.4 mol/L、0.6 mol/L、0.8 mol/L的柠檬酸由低到高15 s雾化吸入，且两次吸入间有1 min间隔，在吸入前及吸入剂量改变前给予安慰剂(0.9%氯化钠溶液)吸入，以防止快速耐受性以及对低剂量的钝反应性。

2.5.5 安全性 柠檬酸诱导咳嗽反射试验的安全性早在上个世纪前便得到验证[7]。而后，Wright[8]也在研究中验证了该实验方法在健康人群的可重复性及较高的安全性。但也有研究[5]指出受试者会有窒息感和咽部不适，且相较辣椒素而言可能会有较强烈的短暂副作用。

2.5.6 其他因素 如受试者性别[36-37]、病史[5](包括吸烟史、呼吸道感染、阻塞性肺疾病等)、受试者有意识的控制[22]、时差[26]等均会影响受试者咳嗽反射敏感性。

3 小结

研究表明[2,11,38]，危重症、脑卒中、高龄及气管切开常影响患者的咳嗽反射，且咳嗽反射能力是评估误吸、肺部感染可能的重要因素，也是人工气道拔管的重要指征。但目前仍缺乏行之有效的监测或评价咳嗽强弱的方法，咳嗽有力也未有标准化或量化的确切定义，往往仅凭评估者的主观判断。此外，已有的咳嗽训练方法如轻按气管前壁、采取吸痰管定时经鼻刺激咽喉部[39]等较为局限，且会使患者有短暂的窒息感，应用证据仍有待验证或商榷。而柠檬酸诱导咳嗽反射的安全性和适用性已得到验证。因此，柠檬酸诱导咳嗽反射刺激能否作为一种新颖的咳嗽训练方法及评估、监测咳嗽能力的手段，值得我们进行深入思考和探讨。

综上所述，柠檬酸诱导咳嗽反射具有较高的安全性和较广的适用性，但在研究及应用的过程中仍需注意根据研究目的，选定合适的研究对象、选择合适的吸入剂量及间隔时间；并应考虑性别、年龄、日间差异、安慰剂使用等因素对研究的影响，进行相应的质量控制。在将柠檬酸诱导咳嗽反射用于研究镇咳药物疗效时，应注意有时效果的好转，除镇咳药本身的作用外，也可能是病情的自然转归以及安慰剂效应，而且有时健康志愿者未出现咳嗽反射的抑制并不能排除其对病理性咳嗽患者的治疗效果；同样，实验性诱导咳嗽的抑制并不能暗示其在病理性咳嗽中的治疗效果。此外，柠檬酸诱导咳嗽反射为新型咳嗽训练方法提供了新的思路，但其有效性仍需实验的验证，且从实验结局到临床的推广应用中，其成本-效益问题仍需考量。

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梅彬彬(1991-)，女，安徽，硕士在读，研究方向：急危重症护理

沈梅芬，E-mail：smf8165@163.com

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10.16821/j.cnki.hsjx.2017.07.008

2016-08-31)