一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）是一種廣泛存在于哺乳動物體內(nèi)的調(diào)節(jié)酶，具有催化生成一氧化氮的重要功能。
一氧化氮合成酶（NOS）是生物體內(nèi)催化L-精氨酸合成NO的一類酶，主要存在于血管平滑肌、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞、肝細(xì)胞、腎小球膜細(xì)胞等各種細(xì)胞中。動物體內(nèi)NOS有3種亞型，分別為神經(jīng)元型NOS（nNOS）、內(nèi)皮型NOS（eNOS）、損傷誘導(dǎo)型NOS（iNOS）。這三種亞型在不同的細(xì)胞和組織中有不同的表達(dá)模式和功能。
nNOS主要存在于神經(jīng)系統(tǒng)中，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）表達(dá)的nNOS與生物的學(xué)習(xí)、記憶等密切相關(guān)，外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）中nNOS產(chǎn)生的NO作為神經(jīng)遞質(zhì)有著調(diào)節(jié)腸道蠕動、舒張血管的作用。eNOS主要存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管內(nèi)皮細(xì)胞等，血管內(nèi)皮細(xì)胞eNOS產(chǎn)生的NO可抑制血小板聚集和黏附于血管壁，防止出現(xiàn)血栓，還可通過調(diào)控動脈粥樣硬化相關(guān)基因的表達(dá)，阻止白細(xì)胞向血管壁的遷移和黏附，減少血管炎癥，從而預(yù)防動脈粥樣硬化。iNOS主要存在于與炎癥反應(yīng)相關(guān)的巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞中，通常在細(xì)胞中不表達(dá)，但可被細(xì)菌脂多糖、細(xì)胞因子和其他誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)表達(dá)，產(chǎn)生大量NO，引起DNA損傷和線粒體呼吸抑制等。
抗生素藥物都是通過提高細(xì)菌的氧化壓力而使細(xì)菌致死，NOS催化產(chǎn)生的內(nèi)源性NO能夠提高細(xì)菌對該類藥物的抗藥性，即NOS活性較強(qiáng)的細(xì)菌具有較強(qiáng)的耐藥性。本文主要研究了細(xì)菌中的內(nèi)源性一氧化氮酶如何在細(xì)菌內(nèi)調(diào)節(jié)一氧化氮的生成的機(jī)制，以及NO的產(chǎn)生是如何引起這類細(xì)菌對各種廣譜抗生素的耐藥性。
Bioscreen全自動生長曲線分析儀的應(yīng)用：
芽孢桿菌、炭疽桿菌加入含有不同抗生素的培養(yǎng)基中，于37度下進(jìn)行培養(yǎng)，應(yīng)用芬蘭的Bioscreen-C全自動生長曲線分析儀各類細(xì)菌的OD值以便獲取其生長曲線圖，培養(yǎng)過程中搖晃15秒后然后隔20分鐘測試一個(gè)OD（600nm）從而獲得該細(xì)菌的生長曲線圖。
圖1、A）細(xì)菌一氧化氮酶保護(hù)細(xì)菌抵抗吖啶黃抗素生的機(jī)制。B）含有和缺少nos基因的炭疽桿菌在含有抗生素吖啶黃的環(huán)境中的生長情況分析（圖中可以看出，缺失nos基因的炭疽桿菌溶液被抗生素殺死，而含有nos基因的炭疽桿菌具有一定的耐藥性）。C)使用了抗生素ACR以及引入一氧化氮后細(xì)菌的吸收光譜變化情況。D)炭疽桿菌在含有一氧化氮、吖啶黃/NO、吖啶橙/NO、吖啶黃介質(zhì)中的生長情況分析（OD）E）大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)的ACR濃度分布情況。F）NO保護(hù)細(xì)菌（枯草桿菌）抵抗抗生素ACR引發(fā)的細(xì)菌活性氧的增加。
圖2、NO調(diào)節(jié)綠膿桿菌耐藥性機(jī)制研究。A)吩嗪(PYO)的化學(xué)結(jié)構(gòu)；B)枯草桿菌在不同條件下（氧化亞氮、加入PYO、葡萄糖等不同環(huán)境中）的生長情況分析；C)bNOS酶表達(dá)增強(qiáng)細(xì)菌對PYO的耐藥性效果實(shí)驗(yàn)；D）炭疽桿菌在含有一樣化氮和PYO抗生素一起培養(yǎng)的生長曲線情況分析。E）內(nèi)源性一氧化氮保護(hù)枯草桿菌和綠膿桿菌中的炭疽桿菌對抗生素的耐藥性研究；F)缺失SodA(超氧化歧化酶)枯草桿菌和正?？莶輻U菌Z在含有一氧化氮和不含有一氧化氮的情況下對PYO抗生素的耐藥性研究。從圖中可以看出，缺失SodA(超氧化歧化酶)枯草桿菌對PYO敏感，溶液被抗生素殺死，而缺失nos酶基因的枯草桿菌對PYO抗生素沒有那樣敏感。G）bNOS控制Sod A蛋白的表達(dá)，采用了OD值測試細(xì)菌的生長曲線，其中左邊的曲線表示的是乳糖甘酶的活性。
圖3、bNOS酶保護(hù)細(xì)菌耐頭孢呋辛的機(jī)制研究。圖A表示的是頭孢呋辛的化學(xué)結(jié)構(gòu)；B表示的是金黃色葡萄球菌在抗生素頭孢呋辛（CEF）存在下的生長情況分析。從圖中可以看出，缺失nos基因的金黃色葡萄球菌對抗生素CEF敏感，其生長繁容易受到抗生素的抑制，而正常的金黃色葡萄球菌則對CEF表現(xiàn)出一定的耐藥性；C表示的是不含有bNOS酶枯草桿菌菌株和正常的枯草桿菌6051對頭孢呋辛環(huán)境中的存活情況分析。D表示的是細(xì)菌bNOS酶活性受抗生素刺激的影響，從圖中可以看出正常細(xì)胞加入抗生素后，會增加細(xì)菌內(nèi)的亞硝酸鹽的生成，這是因?yàn)榧?xì)菌內(nèi)bNOS酶與抗生素反應(yīng)后生成了更多的亞硝酸鹽副產(chǎn)物。E）NO對缺少nos基因枯草桿菌在二聯(lián)吡啶以及尿素中的存活率的影響。從圖中可以看出，缺失nos基因的枯草桿菌中加入二聯(lián)吡啶或尿素或一氧化氮后，該菌的存活率會增加。
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