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、巨噬細胞、內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞、肝細胞、腎小球膜細胞等各種細胞中。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）、損傷誘導型NOS（iNOS）。這三種亞型在不同的細胞和組織中有不同的表達模式和功能。
nNOS主要存在于神經(jīng)系統(tǒng)中，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）表達的nNOS與生物的學習、記憶等密切相關，外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）中nNOS產(chǎn)生的NO作為神經(jīng)遞質有著調節(jié)腸道蠕動、舒張血管的作用。eNOS主要存在于血管內(nèi)皮細胞、腎小管內(nèi)皮細胞等，血管內(nèi)皮細胞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，還可通過調控動脈粥樣硬化相關基因的表達，阻止白細胞向血管壁的遷移和黏附，減少血管炎癥，從而預防動脈粥樣硬化。iNOS主要存在于與炎癥反應相關的巨噬細胞、白細胞中，通常在細胞中不表達，但可被細菌脂多糖、細胞因子和其他誘導劑誘導表達，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菌的氧化壓力而使細菌致死，NOS催化產(chǎn)生的內(nèi)源性NO能夠提高細菌對該類藥物的抗藥性，即NOS活性較強的細菌具有較強的耐藥性。本文主要研究了細菌中的內(nèi)源性一氧化氮酶如何在細菌內(nèi)調節(jié)一氧化氮的生成的機制，以及NO的產(chǎn)生是如何引起這類細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度下進行培養(yǎng)，應用芬蘭的Bioscreen-C全自動生長曲線分析儀各類細菌的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OD（600nm）從而獲得該細菌的生長曲線圖。
圖1、A）細菌一氧化氮酶保護細菌抵抗吖啶黃抗素生的機制。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、吖啶黃介質中的生長情況分析（OD）E）大腸桿菌細胞內(nèi)的ACR濃度分布情況。F）NO保護細菌（枯草桿菌）抵抗抗生素ACR引發(fā)的細菌活性氧的增加。
圖2、NO調節(jié)綠膿桿菌耐藥性機制研究。A)吩嗪(PYO)的化學結構；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酶表達增強細菌對PYO的耐藥性效果實驗；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，采用了OD值測試細菌的生長曲線，其中左邊的曲線表示的是乳糖甘酶的活性。
圖3、bNOS酶保護細菌耐頭孢呋辛的機制研究。圖A表示的是頭孢呋辛的化學結構；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表示的是細菌bNOS酶活性受抗生素刺激的影響，從圖中可以看出正常細胞加入抗生素后，會增加細菌內(nèi)的亞硝酸鹽的生成，這是因為細菌內(nèi)bNOS酶與抗生素反應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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