一氧化氮合酶 3; NOS3

一氧化氮合酶，内皮；ENOS

此条目中涉及的其他实体：
冠状动脉痉挛 1，易感性，包括
阿尔茨海默病，迟发性，易感性，包括
包括妊娠引起的高血压、易感性
对常规治疗耐药的高血压，包括

HGNC 批准的基因符号：NOS3

细胞遗传学位置：7q36.1 基因组坐标（GRCh38）：7:150,991,017-151,014,588（来自 NCBI）

▼ 克隆与表达

一氧化氮（NO） 负责内皮源性舒张因子（EDRF） 的生物活性，由 Furchgott 和 Zawadzki（1980） 以及 Rapoport 和 Murad（1983） 发现。 NO 在内皮细胞中通过一氧化氮合酶（NOS） 从 L-精氨酸合成。 EDRF 通过抑制平滑肌收缩和血小板聚集来调节血管舒缩张力和血流。詹森斯等人（1992）分离出编码人类血管NOS的cDNA。翻译后的人类蛋白质长 1,203 个氨基酸，预计分子量为 133 kD。他们表明，该 cDNA 编码钙调节的、组成型表达的内皮 NOS，能够在血管中产生 EDRF。马斯登等人（1992）同样克隆并测序了人内皮NO合酶。他们的 cDNA 克隆预测出一种由 1,203 个氨基酸组成的蛋白质，与大鼠脑 NO 合酶亚型（163731） 具有约 60% 的同一性（一氧化氮合酶被分为 2 类：在大脑、中性粒细胞和内皮细胞中鉴定出的组成型表达的钙调节类，以及在内毒素或细胞因子诱导的巨噬细胞和内皮细胞中鉴定出的钙孤立类（163730） .）

▼ 基因结构

马斯登等人（1993）分离了编码人内皮NO合酶的基因组克隆并确定了该基因的结构组织。它包含 26 个外显子，横跨约 21 kb 的基因组 DNA，编码 4,052 个核苷酸的 mRNA。 5-prime-侧翼区域的表征表明，NOS3 基因不含 TATA，并表现出与组成型表达基因一致的近端启动子元件，即 SP1 和 GATA 基序。

▼ 测绘

通过人类/啮齿动物体细胞杂交体的 Southern 印迹杂交，Marsden 等人（1993） 将 NOS3 基因分配到 7 号染色体，并通过荧光原位杂交将其定位到 7q35-q36。 Robinson 等人通过 PCR 扩增、Southern 印迹分析和荧光原位杂交，对一组来自人类/啮齿动物体细胞杂交体的 DNA 进行了扩增（1994） 将 NOS3 基因定位于 7q36。通过对种间回交后代的分析，Gregg 等人（1995） 将小鼠同源物对应到 5 号染色体。

▼ 生化特征

晶体结构

拉曼等人（1998） 报道了四氢生物蝶呤（BH4） 游离形式和结合形式的内皮 NOS 血红素结构域的晶体结构，分辨率分别为 1.95 埃和 1.9 埃。在这两种结构中，锌离子与二聚体界面处的对称相关半胱氨酸残基对进行四面体配位。保守的 Cys-（X）4-Cys 基序及其战略位置确定了金属中心在维持 BH4 结合位点完整性方面的结构作用。 BH4 位点对底物 L-精氨酸的意外识别表明该位点准备稳定带正电荷的蝶呤环，并提出了催化循环中涉及阳离子蝶呤自由基的模型。

▼ 基因功能

富尔顿等人（1999） 证明 AKT（164730） 直接磷酸化 eNOS 并激活该酶，从而产生一氧化氮，而在假定的 AKT 磷酸化位点处突变的 eNOS 对 AKT 的磷酸化和激活具有抵抗力。激活的 AKT 会增加内皮细胞的基础一氧化氮释放，而激活缺陷的 AKT 会减弱 VEGF 刺激的 NO 产生（192240）。因此，富尔顿等人（1999） 得出结论，eNOS 是一种 AKT 底物，将 AKT 的信号转导与气态第二信使一氧化氮的释放联系起来。

迪美勒等人（1999）指出，从生理学上来说，一氧化氮持续形成的最重要的刺激是内皮层上流动的血液产生的粘性阻力（或剪切应力）。 PI3K（参见 601232）和 AKT 在内皮细胞中响应剪切应力而被激活。迪美勒等人（1999） 证明 AKT 介导 eNOS 的激活，导致一氧化氮的产生增加。 PI3K AKT 通路的抑制或 eNOS 蛋白 1177 位丝氨酸 AKT 位点的突变会减弱丝氨酸磷酸化并阻止 eNOS 的激活。模仿 ser1177 的磷酸化直接增强酶活性并改变酶对钙的敏感性，使其在亚生理浓度的钙下活性最大。因此，AKT 对 eNOS 的磷酸化代表了一种新的不依赖钙离子的 eNOS 激活调节机制。

纳波利塔诺等人（2000） 研究了胎儿胎盘单元中 ET1（131240） 和 NO 系统之间的相互作用。他们检测了从先兆子痫（PE） 和正常血压妊娠获得的人培养胎盘滋养层细胞中 ET1、诱导型 NOS（163730） 和 eNOS 的 mRNA 表达。 PE细胞中ET1表达增加，而NO合成主要来源iNOS表达减少；相反，eNOS 表达增加。 ET1 能够影响其自身表达以及正常和 PE 滋养层培养细胞中 NOS 亚型的表达。研究结果表明，ET 和 NOS 亚型之间存在功能关系，可能构成导致胎盘血流量减少和胎儿-母体循环血流阻力增加的生物学机制，这是先兆子痫病理生理学的特征。

Dedio 等人使用酵母 2 杂交筛选（2001） 发现人 ENOS 的加氧酶结构域与人 NOSIP 相互作用（616759）。免疫共沉淀和蛋白质印迹分析证实了共转染的 COS-7 细胞中 ENOS 和 NOSIP 之间的相互作用。删除分析表明，NOSIP 结合 ENOS 加氧酶结构域的 C 末端部分，该区域与质膜小窝蛋白的结合位点重叠（参见 601047）。 NOSIP 的过度表达减少了表达 ENOS 的中国仓鼠卵巢（CHO） 细胞中钙刺激的一氧化氮的产生。 NOSIP 的过度表达还减少了 CHO 细胞中 ENOS 的膜定位，导致从富含小窝蛋白的膜部分转移到细胞内区室。德迪奥等人（2001） 得出结论，NOSIP 促进 ENOS 从质膜转移到细胞内位点，从而抑制一氧化氮合成。

常染色体显性成人多囊肾病（ADPKD; 173900） 与内皮依赖性血管舒张功能改变和血管 NO 生成减少相关。因此，eNOS 可能对 ADPKD 具有调节作用。为了检验这个假设，Persu 等人（2002） 对 173 名不相关的欧洲 ADPKD 患者进行了 ENOS glu298-to-asp（163729.0001）、内含子 4 VNTR 和 -786T-C（163729.0002） 多态性的基因分型，并寻找它们对终末期肾病年龄的影响（终末期肾病）。在 93 名男性中，glu298 至 asp 多态性与 ESRD 年龄较低有关。这种效应在与 PKD1（601313） 相关且在 45 岁之前达到 ESRD 的男性子集中得到了证实，并且通过 PKD1 相关家族的累积肾脏生存分析得到了证实。进一步的研究表明，携带 asp298 等位基因的 PKD 男性的肾动脉样本中 NOS 活性降低，这与 eNOS 的翻译后修饰和部分裂解有关。在男性中没有发现其他多态性的显着影响，并且在女性中没有发现多态性影响 ESRD 的年龄。佩尔苏等人（2002） 得出结论，glu298-to-asp 与 ADPKD 男性子集 ESRD 平均年龄降低 5 岁相关。他们推测，这种效应可能是由于 NOS 活性降低和 eNOS 部分裂解，导致血管生成的 NO 进一步减少。

尼索利等人（2003） 发现 NO 会触发棕色脂肪细胞、3T3-L1、U937 和 HeLa 细胞等多种细胞中的线粒体生物合成。 NO 的这种作用依赖于 cGMP，并由 PPARGC1（604517） 的诱导介导，PPARGC1 是线粒体生物合成的主要调节因子。此外，尼索利等人（2003） 发现，在 eNOS -/- 小鼠的棕色脂肪组织中，暴露于寒冷诱导的线粒体生物合成明显减少，与野生型小鼠相比，其代谢率降低，体重增加加速。因此，尼索利等人（2003） 得出结论，NO-cGMP 依赖性途径控制线粒体生物发生和身体能量平衡。

西蒙奇尼等人（2004）证明替勃龙及其雌激素代谢物通过募集功能性雌激素受体来激活NO合成，而孕激素/雄激素代谢物则没有作用。在长时间暴露期间，替勃龙和雌激素化合物增强了 eNOS 的表达。此外，替勃龙能够诱导 eNOS 快速激活，导致 NO 释放快速增加。与雌激素不同，eNOS 的快速激活并不依赖于 PI3K 的募集，而是依赖于 MAPK 依赖性级联反应。

罗布等人（2004）发现NOS3AS（612205）转录本的5-prime UTR与源自外显子23至26的NOS3 mRNA部分互补。RT-PCR分析表明，人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中NOS3的表达人主动脉血管平滑肌细胞（HAOVSMCs）与NOS3AS成反比。 NOS3 和 NOS3AS 基因均具有转录活性；然而，NOS3AS 似乎下调了 NOS3 mRNA 和蛋白质的稳态水平。 RT-PCR结果显示NOS3AS重叠区的过表达对HUVECs中NOS3 mRNA水平影响不大；然而，Western blot分析显示NOS3蛋白水平显着降低。 NOS3AS 还降低了含有与报告基因融合的 NOS3 重叠序列的嵌合转录物的表达。 HAOVSMC 中通过 RNA 干扰（RNAi） 抑制 NOS3AS 表达会增加 NOS3 表达，而 HAOVSMC 中组蛋白脱乙酰酶（参见 HDAC1；601241）的抑制会先增加 NOS3AS mRNA 的表达，然后再减少 NOS3 mRNA 的表达。罗布等人（2004） 得出结论，NOS3AS 参与 NOS3 的转录后调控。

鱼等人（2007）发现NOS3AS是由培养的人内皮细胞和平滑肌细胞以及缺氧大鼠的主动脉中的缺氧诱导的。 NOS3AS 诱导先于内皮细胞中 NOS3 稳态 mRNA 的减少，通过 RNAi 敲低 NOS3AS 表明，NOS3AS 在缺氧期间下调 NOS3 表达。缺氧不会诱导 NOS3AS 转录，而是稳定 NOS3AS 转录本，主要是短 NOS3AS 变体，导致 NOS3AS 水平升高。分级细胞的 RT-PCR 显示，在基础条件下，NOS3AS 前体 mRNA 和成熟 NOS3AS mRNA 在细胞核中富集。在缺氧条件下，成熟NOS3AS mRNA的细胞质水平增加了30倍以上，而细胞核中的水平仅适度增加。相反，NOS3 mRNA 的细胞核/细胞质分布在缺氧条件下没有改变，细胞质和细胞核中的 NOS3 mRNA 水平均下降。 NOS3 在常氧细胞中与多核糖体相关，但在缺氧细胞中，其与多核糖体的关联减弱，同时短 NOS3AS 变体与多核糖体的关联。鱼等人（2007） 得出结论，NOS3 表达是由其重叠的 NOS3AS 转录物以缺氧依赖性方式调节的。

尼索利等人（2005） 报道，3 个月或 12 个月的热量限制会在雄性小鼠的各种组织中诱导 eNOS 表达和 3-prime/5-prime-cycling GMP。这伴随着线粒体生物发生，耗氧量和 ATP 产量增加，以及 Sirt1（604479） 表达增强。尼索利等人（2005）报道这些效应在 eNOS 无效突变小鼠中被强烈减弱。因此，尼索利等人（2005） 得出的结论是，一氧化氮在热量限制引起的过程中发挥着重要作用，并且可能与哺乳动物寿命的延长有关。

Ji 等人使用人类血小板（2007） 证明，β-肌节蛋白（ACTB；102630） 的聚合通过改变其与热休克蛋白 90（HSP90 或 HSPCA；140571）的结合来调节 NOS3 的激活状态，从而调节 NO 的形成。 NOS3 结合球状而非丝状形式的 β-肌节蛋白，并且 NOS3 对球状 β-肌节蛋白的亲和力反过来又被 HSP90 增加。 NOS3、球状β-肌节蛋白和HSP90的三元复合物的形成增加了NOS活性和环GMP（生物活性NO的指标），并增加了HSP90的降解率，从而限制了NOS3的活化。吉等人（2007） 得出结论，β-肌节蛋白调节血小板中 NO 的形成和信号传导。

林等人（2008） 证明阻断 AKT 底物 eNOS 的磷酸化可抑制肿瘤的发生和维持。此外，eNOS 增强内源性野生型 Ras 蛋白的亚硝基化和激活（参见 190020），这是整个肿瘤发生过程中所必需的。林等人（2008） 表明，癌细胞中致癌 Ras 激活 PI3K-AKT-eNOS-（野生型）Ras 通路是启动和维持肿瘤生长所必需的。

陈等人（2010）表明，eNOS 的 S-谷胱甘肽化可逆地降低 NOS 活性，主要来自还原酶的超氧化物生成增加，其中 2 个高度保守的半胱氨酸残基被鉴定为 S-谷胱甘肽化位点，并且发现对于氧化还原调节至关重要。内皮型一氧化氮合酶（eNOS）功能。陈等人（2010）表明，内皮细胞中的 e-NOS S-谷胱甘肽化，伴随着一氧化氮的损失和超氧化物生成的增加，与内皮依赖性血管舒张受损有关。在高血压血管中，eNOS S-谷胱甘肽化随着内皮依赖性血管舒张受损而增加，而内皮依赖性血管舒张可通过硫醇特异性还原剂恢复，从而逆转这种 S-谷胱甘肽化。陈等人（2010） 得出结论，eNOS 的 S-谷胱甘肽化是一个关键开关，提供细胞信号传导、内皮功能和血管张力的氧化还原调节。

斯特劳布等人（2012） 报道了 NO 信号传导调节模型，证明由 HBA1（141800） 和 HBA2（141850） 基因编码的血红蛋白 α 在人和小鼠动脉内皮细胞中表达，并在肌内皮连接处富集，调节 NO 对血管反应性的影响。值得注意的是，这种功能是α血红蛋白所独有的，并且会因其基因耗尽而被消除。从机制上讲，处于 Fe（3+） 状态的内皮血红蛋白 α 血红素铁允许 NO 信号传导，而当血红蛋白 α 被内皮 CYB5R3 还原为 Fe（2+） 状态时，该信号传导被关闭（613213）。 CYB5R3 的遗传和药理学抑制会增加小动脉中的 NO 生物活性。斯特劳布等人（2012） 得出的结论是，他们的数据揭示了细胞内血红蛋白 α 氧化态的调节控制非红系细胞中 NOS 信号传导的机制。作者认为，该模型可能与多种含有 NOS 的体细胞中含有血红素的球蛋白有关。

Lechauve 等人使用免疫荧光分析（2018） 表明 AHSP（ERAF; 605821） 在小鼠和人类 EC 中与 α-珠蛋白共表达，并调节 α-珠蛋白水平。人冠状动脉 EC 的表达分析和纯化人蛋白的实验表明，AHSP 和 eNOS 以相互排斥的方式与 α-珠蛋白相互作用，并增强其在细胞中的积累。然而，只有 AHSP 可以稳定氧化的 Fe（3+）-α-球蛋白。作者证明，eNOS 通过从其黄素相关还原酶结构域直接电子转移，快速还原 AHSP 结合的 Fe（3+）-α-球蛋白。

▼ 分子遗传学

在日本一项针对 100 名原发性高血压患者（145500） 和 123 名血压正常患者的研究中，Nakayama 等人（1997） 发现 NOS3 基因中 CA 重复等位基因频率的分布在两组之间没有显着差异。然而，比较无左心室肥厚（LVH）的高血压组和血压正常组的等位基因频率，总体分布存在显着差异（p = 0.019）。 33 重复等位基因在无 LVH 的高血压组中比在正常血压组中更常见。

博纳尔多等人（1995） 发现 NOS3 基因内含子 13 中的高度多态性（CA）n 重复序列和内含子 18 中的 2 个双等位标记与原发性高血压无关。王等人（1996） 研究了靠近 NOS3 基因 5 素末端的标记，即内含子 4 中的 27 bp 重复，与冠状动脉疾病相关。他们鉴定了 2 个等位基因：一个常见的较大等位基因（等位基因频率，0.830）和一个较小的罕见等位基因（0.170）。较大的等位基因有 5 个串联 27 bp 重复序列。较小的等位基因只有 4 个重复，从序列上的微小差异来看，显然缺少第三个重复。基因型的分布似乎处于Hardy-Weinberg平衡状态，并且多态性以简单的孟德尔方式遗传。王等人（1996） 通过对 549 名患有冠状动脉疾病和 153 名没有冠状动脉疾病的受试者进行的研究发现，在当前吸烟者和戒烟者中，而非吸烟者中，与那些患有严重狭窄动脉的患者相比，在动脉严重狭窄的患者中存在显着过量的稀有等位基因纯合子。无轻度狭窄。该基因型还与心肌梗塞病史相关。作者指出，由于内皮依赖性血管舒张是由组成型表达的内皮一氧化氮合酶形成的一氧化氮的释放介导的，因此纯合子中吸烟依赖性的过度冠状动脉风险与内皮功能障碍的倾向一致。

冠状动脉痉挛不仅在变异型心绞痛的发病机制中发挥着重要作用，而且在一般缺血性心脏病的发病机制中也发挥着重要作用。然而，日本人冠状动脉痉挛的患病率似乎高于白种人（Bertrand 等，1982；Yasue 和 Kugiyama，1990），这表明遗传因素可能参与其发病机制。内皮源性一氧化氮与血管张力的控制有关。钉山等人（1997）和本山等人（1997） 表明，冠状动脉痉挛患者的冠状动脉和肱动脉中基础乙酰胆碱刺激的和血流依赖性一氧化氮活性均降低。吉村等人（1998） 在 NOS3 基因的外显子 7 中发现了 glu298-to-asp 变体（E298D; 163729.0001），这种变体在冠状动脉痉挛患者中更为常见。在对澳大利亚老年人口的研究中，Liyou 等人（1998） 发现 E298D 变体与冠状动脉疾病没有关联。

中山等人（1999）报道eNOS基因启动子区的-786T-C突变（163729.0002）减少了该基因的转录，并且与冠状动脉痉挛性心绞痛和心肌梗死密切相关。为了阐明 eNOS 基因转录减少的分子机制，Miyamoto 等人（2000） 纯化了一种与 HeLa 细胞核提取物中的突变等位基因特异性结合的蛋白质。纯化的蛋白质与复制蛋白 A1（RPA1；179835） 相同，复制蛋白 A1 是 DNA 修复、复制和重组所必需的单链 DNA 结合蛋白。在人脐静脉内皮细胞中，使用反义寡核苷酸抑制 RPA1 表达可恢复由突变启动子序列驱动的转录，而 RPA1 的过度表达则进一步降低转录。携带-786T-C突变的个体的血清亚硝酸盐/硝酸盐水平显着低于未携带该突变的个体。作者得出结论，RPA1 显然在 eNOS 基因转录的 -786T-C 突变相关减少（与冠状动脉疾病的发展相关）中起到阻遏蛋白的作用。

妊娠高血压（见189800）可被视为内皮细胞功能障碍的表现。怀孕期间内皮细胞中一氧化氮的产生增加，有助于血管舒张和血管加压反应减弱。在患有妊娠高血压综合征的女性中，一氧化氮的生成量过低，而给予一氧化氮供体可以改善正常妊娠早期和患病风险高的女性的子宫动脉血流。 Yallampalli和Garfield（1993）等人观察到，妊娠期间抑制大鼠NO合成会产生高血压、蛋白尿、血小板减少和胎儿生长迟缓。这些考虑促使 Arngrimsson 等人（1997） 研究受影响姐妹和多重家族中 NOS3 基因的联系。当使用源自遗传流行病学数据的最佳拟合模型时，D7S505 获得了 3.36 的 lod 分数，而当使用各种其他遗传模型时，获得了 2.54 至 4.03 的 lod 分数。传递/不平衡测试（TDT） 是一种无模型连锁估计，显示与 NOS3 基因内含子 13 内的微卫星最强的关联和连锁（P = 0.005）。

刘易斯等人（1999） 未能检测到先兆子痫与 7q 上 NOS3 区域的联系。他们研究了来自阿姆斯特丹和英国剑桥的 2 个分别确定的受影响的姐妹对集合，其中包含 104 个兄弟姐妹。在剑桥中心，还确定了总共 21 个适合传统参数连锁研究的扩展谱系。与Arngrimsson等人的结果不一致的原因（1997）尚不清楚。刘易斯等人（1999） 的结论是，尽管在先兆子痫中观察到 NO 产生异常，但 NOS3 基因或其产物 eNOS 在先兆子痫的病理生理学中起主要作用的情况仍未得到证实。

坦普弗等人（2001） 对 105 名患有特发性反复流产的妇女和 91 名健康对照者进行了一项前瞻性病例对照研究。他们利用 PCR 鉴定了 NOS3 基因内含子 4 中 27 个碱基对串联重复多态性的不同等位基因。在 392 条染色体中的 329 条中发现了野生型等位基因（频率为 0.84）。多态性 A 等位基因存在于 63 条染色体上（频率为 0.16）。基因型频率如下：68%（B/B）、31%（A/B）和0.5%（A/A）。等位基因 A/B 杂合子的基因型频率分布在研究组和对照组之间显着不同（36.7% vs 23.8%，P = 0.03，比值比 1.6，95% CI 1.1-3.8）。研究组中只有 1 人获得 A/A。

塔努斯-桑托斯等人（2001） 研究了 305 个种族特征明确的 DNA 样本（100 个白种人、100 个非洲裔美国人和 105 个亚洲人）中 3 个临床相关 NOS3 多态性的遗传变异分布。他们发现 NOS3 变异的分布、估计的单倍型频率以及变异之间的关联存在显着的种族间差异。 asp298 变体（163729.0001） 在白种人（34.5%） 中比非裔美国人（15.5%） 或亚洲人（8.6%） 更常见（p 小于 0.0001）。 -786C 变体（163729.0002） 在白种人（42.0%） 中也比非裔美国人（17.5%） 或亚洲人（13.8%） 更常见（p 小于 0.0001）。内含子 4 中的 4a VNTR 在非裔美国人（26.5%） 中比白种人（16.0%） 或亚洲人（12.9%） 更常见（p 小于 0.0001）。 3 组中最常见的预测单倍型仅组合野生型变体。亚洲人出现这种单倍型的频率最高（亚洲人为 77%，其他群体为 46%）。在白种人中，asp298 和 -786C 变体相关，并且该单倍型的频率预计为 24%。

内皮一氧化氮合酶在血管壁正常功能的调节中起着关键作用。赫尔蒂亚努等人（2002） 发现患有法布里病（301500） 的男性中 NOS3 的 2 种多态性变异的频率相对较高，并表明除了 α-半乳糖苷酶 A 基因的突变之外，NOS3 的变异可能在决定表型方面具有重要意义。

卡萨斯等人（2004） 对 26 项病例对照研究进行了荟萃分析，评估 NOS3 多态性 E298D、-786T-C 和内含子 4 VNTR 与缺血性心脏病（心肌梗死或血管造影冠状动脉闭塞）之间的关联，涉及 9,867 例病例和 13,161 例控制。他们发现 asp298 或内含子 4 A 等位基因的纯合性与缺血性心脏病风险增加相关（OR 分别为 1.31 和 1.34），但与 -786C 等位基因没有发现显着关联。卡萨斯等人（2004） 认为 NOS3 基因中常见的遗传变异会导致动脉粥样硬化的易感性。

Persu 等人在 110 对异卵白色双胞胎中（2005） 基于 3 个多态性、E298D、内含子 4 VNTR 和 -786T-C 以及内含子 13 CA 重复，鉴定了 NOS3 单倍型。单倍型分析显示，NOS3 单倍型与日间动态舒张压和收缩压之间存在显着相关性，后者在多次测试调整后仍然显着（p = 0.032），主要归因于 4 个单倍型，占所有代表单倍型的 11.9%。

Ahsan 等人发现，NO 在高原（HA） 疾病中的治疗应用，可以改善氧合和血管舒张（2005） 研究 NOS3 基因与高海拔适应的关系。他们筛选了 131 名 HA 僧侣、136 名 HA 对照者和 170 名低地人的 NOS3 894G-T（E298D；163729.0001）多态性和 4B/4A 多态性。估算 NO 水平并与多态性相关。 3组的多态性处于Hardy-Weinberg平衡。与低地人相比，HA 组中野生型等位基因 G 和 4B 的比例显着过高（分别为 p = 0.006 和 p = 0.02）。 HA 僧侣的 NO 水平最高，其次是 HA 对照，然后是低地人（p 小于 0.0001）。 GG 和 BB 基因型的组合在 HA 僧侣（p 小于 0.0001）和 HA 对照（p = 0.0005）中的分布频率显着高于低地人。阿桑等人（2005） 得出结论，NOS3 野生型纯合子（GG、BB） 的基因型组合在高海拔群体中比在低地群体中出现更频繁，并导致与高海拔适应相关的较高 NO 水平。

▼ 动物模型

用精氨酸类似物（例如 L-硝基精氨酸或 L-N-精氨酸甲酯）对 NO 产生的药理学阻断会影响一氧化氮合酶的多种亚型，因此无法区分它们的生理作用。为了研究内皮型 NOS 在血管功能中的作用，Huang 等人（1995） 通过同源重组破坏了小鼠体内编码内皮 NOS 的基因。发现纯合突变小鼠具有存活能力、可生育能力，并且在外观或常规行为上与野生型和杂合同窝小鼠没有区别。大脑、心脏、肺和主动脉的蛋白质印迹分析显示，不存在免疫反应性 NOS3 蛋白。通过乙酰胆碱诱导的松弛测定，内皮衍生的松弛因子活性不存在，并且NOS3突变小鼠患有高血压。因此，作者得出结论：NOS3介导基础血管舒张。突变小鼠对 NOS 阻断的反应表明，NOS 的非内皮亚型可能参与维持血压。黄等人（1995）提出，也许肾素-血管紧张素系统和自主神经系统的进化主要是为了预防低血压，而它们的活动减少对于高血压来说是一个很差的缓冲。或者，NOS3 可能参与建立压力感受器设定点。患有高血压的人类亚群是否存在 NOS3 表达缺陷的问题有待基因分析和更具选择性的 NOS 同工型抑制剂的开发来解答。

Snyder（1995） 回顾了 Huang 等人研究结果的意义（1995） 在 NOS3“淘汰赛”中小鼠，因为所谓的 nNOS（NOS1；163731）存在于介导阴茎勃起的神经中，而 NOS 抑制剂会阻止勃起。人们认为无效突变型 nNOS 小鼠不会生育。然而事实证明，这些动物确实繁殖了，而且看起来总体上很正常。然而，它们的胃扩张，幽门括约肌收缩，因此为婴儿肥厚性幽门狭窄提供了模型。这些小鼠对血管性中风引起的脑损伤具有抵抗力，这证实一氧化氮在调节中风损伤中至关重要。进一步的研究表明，nNOS 阴性小鼠对其他雄性小鼠具有高度攻击性，如果无人看管，它们会杀死野生型同窝小鼠，并且它们表现出明显不适当和过度的性行为。 NOS2（巨噬细胞或诱导型 NOS，iNOS）敲除的纯合小鼠对李斯特菌和利什曼原虫等微生物以及淋巴瘤肿瘤细胞增殖的防御能力显着降低。

冠军等人（1999） 引用的研究表明 NOS 活性随着年龄的增长而降低。为了确定腺病毒介导的 NOS3 过度表达是否可以增强勃起反应，他们将含有 NOS3 基因的重组腺病毒注射到老年大鼠的海绵体中。在海绵体内施用β-半乳糖苷酶标记的腺病毒一天后，在海绵体组织中观察到β-半乳糖苷酶报告基因的腺病毒表达；施用含有NOS3的构建体一天后，通过NOS3蛋白的免疫印迹染色证实转基因表达，并且cGMP水平增加。在转染NOS3的动物中，海绵体压力对海绵体神经刺激的反应增强，并且对乙酰胆碱和扎普司特的勃起反应增强。冠军等人（1999）提出NOS3的体内基因转移，单独或与V型磷酸二酯酶抑制剂组合，可能构成治疗勃起功能障碍的新治疗干预。

施图德尔等人（1998） 研究了先天性 NOS3 缺陷对肺血管缺氧反应的影响。研究结果表明，先天性 NOS3 缺乏的小鼠会增强缺氧性肺血管重塑和高血压以及右心室肥厚，并且 NOS3 产生的 NO 对于平衡慢性缺氧应激引起的肺血管收缩至关重要。

为了研究 NOS3 组成型产生的一氧化氮在血压和血管张力调节中的作用，Ohashi 等人（1998） 使用鼠前内皮素原-1（ET1） 启动子生成了在血管壁中过度表达牛 NOS3 的转基因小鼠。 NOS3过表达小鼠的血压显着低于对照同窝小鼠。在转基因主动脉中，基础NO释放和基础cGMP水平显着增加。相反，与对照主动脉相比，转基因主动脉对乙酰胆碱和硝普钠的反应显着减弱，血管反应性降低与cGMP升高对这些药物的反应降低相关。因此，除了 NOS3 在血压调节中的重要作用外，内皮中 NOS3 释放的强直性 NO 还会导致血管对 NO 介导的血管扩张剂的反应性降低，从而为硝酸盐耐受的发病机制提供了一些见解。

在心脏中，一氧化氮抑制 L 型钙通道，但刺激肌浆网钙释放，从而对心肌收缩力产生不同的影响。巴鲁奇等人（2002） 证明特定一氧化氮合酶亚型的空间限制调节这一过程。内皮一氧化氮合酶（NOS3） 定位于小凹，其中与 β 肾上腺素受体和 L 型钙通道的区室化允许一氧化氮抑制 β 肾上腺素诱导的正性肌力。然而，神经元一氧化氮合酶（NOS1；163731）的目标是心脏肌浆网。在体外，NO 通过兰尼碱受体（RYR2；180902） 刺激肌浆网钙释放，表明 NOS1 对收缩力具有相反的促进作用。巴鲁奇等人（2002）证明Nos1缺陷的小鼠抑制了正性肌力反应，而Nos3缺陷的小鼠由于肌浆网钙释放的相应变化而增强了收缩力。 Nos1 -/- 和 Nos3 -/- 小鼠都出现了与年龄相关的肥大，但只有 Nos3 -/- 小鼠患有高血压。 Nos1/3 -/- 双基因敲除小鼠的β-肾上腺素能反应受到抑制，并具有显着心室重塑的附加表型。因此，NOS1 和 NOS3 介导对心脏结构和功能的孤立影响，有时甚至是相反的影响。

艾彻等人（2003） 证明，缺乏 eNOS 的小鼠新血管形成受损与祖细胞动员缺陷有关。 eNOS 缺陷的小鼠表现出血管内皮生长因子（VEGF; 192240） 诱导的内皮祖细胞动员减少，骨髓抑制后死亡率增加。在后肢缺血模型中，静脉输注野生型祖细胞（而非骨髓移植）可以挽救 Nos3 缺陷小鼠的新血管形成缺陷，这表明 Nos3 缺失小鼠的骨髓祖细胞动员受到损害。从机制上讲，干细胞动员所需的 MMP9（120361） 在 Nos3 缺失小鼠的骨髓中减少。艾彻等人（2003） 得出结论，骨髓基质细胞表达的 eNOS 影响干细胞和祖细胞的募集。作者认为，这可能会导致缺血性心脏病患者的再生过程受损，其特点是全身一氧化氮生物活性降低。

Caveolin-3（CAV3; 601253） 是所有 NOS 亚型的强抑制剂，在肌膜小窝微区中表达，并与心肌细胞中的 NOS3 和骨骼肌细胞中的 NOS1 结合。大泽等人（2004） 描述了 P104L（601253.0001） 突变 Cav3 转基因小鼠的生化和心脏参数，该小鼠是常染色体显性肢带型肌营养不良症模型（参见 RMD2, 606072）。转基因小鼠心脏表现出肥厚性心肌病、基础收缩力增强、左心室舒张末期直径减小以及 Cav3 蛋白缺失和细胞质错误定位。心肌表现出 NOS3 催化活性的激活，但所有 NOS 亚型的表达均未增加。大泽等人（2004）表明NOS3活性的适度增加与Cav3的缺失相关可能导致肥厚性心肌病。

比瓦拉夸等人（2004） 研究了 RhoA（AHRA; 165390）/Rho 激酶（ROCK1; 601702） 信号对链脲佐菌素（STZ） 糖尿病大鼠勃起功能障碍的影响。 Rho 激酶和 eNOS 共定位于海绵体内皮，STZ 糖尿病大鼠阴茎中 RhoA 和 Rho 激酶丰度和 Mypt1（602021） 磷酸化升高。此外，STZ 糖尿病大鼠阴茎的 eNOS 蛋白表达、海绵体组成型 NOS 活性和 cGMP 水平均降低。比瓦拉夸等人（2004） 引入了显性失活 RhoA 突变体，发现 STZ 糖尿病大鼠的勃起反应改善至与对照组相似的值。

隆戈等人（2005） 将 Nos3 缺失小鼠与野生型小鼠杂交，产生 2 种杂合子窝，一种具有在 Nos3 缺陷环境中发育的母源突变，另一种具有在类似于野生型小鼠的子宫环境中发育的父源突变。在成年小鼠颈动脉和肠系膜动脉段对血管活性药物的体外反应性研究中，母系衍生的杂合子小鼠具有异常血管反应性，与完全缺乏功能性NOS3的纯合子敲除小鼠相似，而父系衍生的杂合子小鼠则具有异常的血管反应性。正常的血管反应性与野生型小鼠没有什么不同。隆戈等人（2005） 指出，这是支持子宫环境在决定晚年血管功能中的作用的第一个直接证据。

在脓毒症小鼠模型中，Connelly 等人（2005）观察到，与野生型小鼠相比，脂多糖处理的 Nos3 敲除小鼠的 iNOS 表达和活性暂时降低，这反映在 Nos3 缺失小鼠在内毒素血症期间血流动力学特征更稳定。在人脐静脉细胞中，脂多糖通过磷酸肌醇 3-激酶（参见 171833）和 Akt/蛋白激酶 B（164730） 依赖性酶磷酸化导致 Nos3 的激活。康纳利等人（2005） 得出结论，NOS3 在脓毒症的发病机制中具有促炎作用，其中在 NOS3 最初激活后，产生的 NO 作为 iNOS 表达的共刺激物。

刘等人（2005） 提出的证据表明 G 蛋白偶联受体激酶 2（GRK2；109635） 在胆管结扎诱导的肝窦内皮损伤和门静脉高压大鼠模型中调节 NO 产生和肝血管动力学中的作用。从受影响动物中分离出的正弦内皮细胞的 GRK2 水平升高，磷酸化 AKT 和 eNOS 水平降低，NO 水平降低。在受损的肝窦内皮细胞中使用 siRNA 对 GRK2 进行基因沉默，可恢复 AKT 活性并导致 NO 产生增加。刘等人（2005） 还发现，与野生型小鼠相比，杂合 Grk2 小鼠的磷酸化 Akt 水平增加，并降低了对损伤的门静脉高压。刘等人（2005）提出了一种机制，内皮细胞损伤后GRK2上调直接抑制AKT磷酸化，导致eNOS活化减少和NO产生减少，导致门静脉高压。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 冠状动脉痉挛 1，易感性
阿尔茨海默病，迟发性，易感性，包括
包括妊娠引起的高血压、易感性
对常规治疗耐药的高血压，包括
缺血性心脏病及其易感性
缺血性中风，包括在内
NOS3、GLU298ASP

吉村等人（1998） 在 NOS3 基因的外显子 7 中发现了 glu298-to-asp（E298D） 变体（rs1799983）。在一项对 113 名冠状动脉痉挛患者（通过冠状动脉内注射乙酰胆碱诊断为冠状动脉痉挛）和 100 名对照受试者的研究中，他们发现变异的分布存在显着差异； 21.2% 的冠状动脉痉挛组和 9.0% 的对照组（显性效应 p = 0.014）表现出这种变异。在澳大利亚的老年人群中，Liyou 等人（1998） 可以证明 E298D 等位基因的分布与冠状动脉疾病的存在没有差异。

蔡等人（1999） 对 763 名接受冠状动脉造影的澳大利亚白人进行了 894G-T 颠换导致的 eNOS glu298 至 asp 突变的基因分型。 GG、TG 和 TT 基因型的频率在患有或不患有冠状动脉疾病的男性或女性中没有显着差异。该突变也与男性或女性的心肌梗塞（MI）或显着狭窄的血管数量无关。 T 等位基因频率（32.5%） 远高于日本人群报道的频率（对照组为 7.8%，MI 患者为 10%）。欣戈拉尼等人（1999） 使用 2 项孤立的病例对照研究研究了 glu298-asp 变异与动脉粥样硬化性冠状动脉疾病之间的关系。在第一项研究中，病例由 298 名冠状动脉造影呈阳性的无关患者组成，对照是通过人群健康筛查确定的 138 名无关健康个体。在第二项研究中，病例包括 249 名近期患有心肌梗死的患者和另外 183 名不相关的对照者。与各自的对照相比，在患有血管造影冠状动脉疾病的患者和最近患有心肌梗塞的患者中，asp298 变异的纯合子过多（第一项研究中为 35.9% vs 10.2%，第二项研究中为 18.1% vs 8.7%）学习）。与 glu298 纯合子相比，asp298 纯合性与血管造影冠状动脉疾病的比值比为 4.2（95% 置信区间，2.3 至 7.9），与 MI 的比值比为 2.5（95% 置信区间，1.3 至 4.2）。

达希亚特等人（1999） 在一项对 122 名早发性阿尔茨海默病和 317 名晚发性阿尔茨海默病病例与 392 名对照者进行的研究中发现，迟发性阿尔茨海默病（AD; 104300） 与 glu 等位基因纯合性之间存在显着关联。这与 apoE 状态无关。作者评论了 β-淀粉样蛋白与内皮细胞的相互作用。相比之下，Higuchi 等人（2000） 研究了 411 名患有散发性 AD 的日本患者和 2 组对照：350 名日本对照和 52 名白种人对照。他们发现 AD 患者和对照组之间的 glu298 到 asp 多态性没有差异，即使根据发病年龄和 APOE E4 等位基因的存在进行分层也是如此。然而，他们观察到日本对照者的 glu 等位基因频率显着高于白人对照者，这表明 Dahiyat 等人报告的这种关联（1999）可能是种族的函数。阿科莫拉夫等人（2006） 发现 glu298 等位基因在 200 多名非洲裔美国患者中与 AD 显着相关，但在类似数量的白种人中则没有显着相关性。对之前发表的 12 项类似研究进行的荟萃分析显示，在所有研究中，glu/glu 基因型对 AD 风险的影响很小（OR 为 1.15），但也显示出显着的异质性。阿科莫拉夫等人（2006） 指出，GG 基因型（对应于 glu/glu）在一般人群中普遍存在（0.33 至 0.87），这表明多态性本身在 AD 的发展中仅发挥适度的作用，并且可能与其他因素相互作用。

在一项针对 35 名有胎盘早剥史的患者和 170 名对照受试者的研究中，Yoshimura 等人（2001） 发现胎盘早剥组中 glu298-to-asp 纯合子和杂合子的频率高于对照组（40% vs 14%；p 小于 0.001）。

小桥等人（2001） 在日本的一项研究中发现，妊娠期高血压患者中 NOS3 基因中 asp298 杂合子和纯合子的频率（0.23）（见 189800） 显着高于对照组（0.12）（p 小于 0.01） 。多变量分析显示，在调整母亲因素后，高血压家族史、血管紧张素原基因（AGT；106150.0001）的TT基因型、GA+AA NOS3基因型和孕前体重指数超过24是孤立的有效危险因素。年龄和奇偶性。这些因素的优势比分别为 2.7、2.3、2.2 和 2.1。结果表明，NOS3 的 asp298 是妊娠期高血压的一个有效的、孤立的危险因素。

在一项针对 150 名“有色人种”的研究中， Hillermann 等人在南非患者中，50 名正常妊娠，50 名重度先兆子痫，50 名胎盘早剥（2005） 发现胎盘早剥组中 GT 和 TT NOS3 变异基因型的组合频率显着高于对照组（p = 0.006）。在随后发生胎盘早剥的先兆子痫患者中，T 等位基因成为发生胎盘早剥的主要危险因素（p 小于 0.0001）；然而，T 变异似乎并不影响先兆子痫本身的风险。

贾希莫娃等人（2001） 发现，与血压正常的人相比，高血压患者（见 145500） 的 T 等位基因频率（与 E298D 多态性相关）显着更高。在对传统抗高血压治疗表现出耐药性的患者中发现了显着的相关性。在控制良好的高血压患者中，观察到 T 等位基因频率较高的趋势，但这并未达到统计学显着性。 T 等位基因的存在被认为可以预测患者的病情。治疗反应。

Casas 等人对 14 项病例对照研究进行了荟萃分析，评估了 E298D 与缺血性心脏病（心肌梗塞或冠状动脉造影闭塞）之间的关联，涉及 6,036 例病例和 6,106 名对照者（2004） 发现 asp298 纯合性与缺血性心脏病风险增加相关（OR, 1.31）。

伯杰等人（2007） 进行了 2 项大型病例对照研究，涉及 1,901 名住院中风患者和 1,747 名区域人群对照，发现 E298D 与缺血性中风显着相关（601367），与年龄、性别、高血压、糖尿病和高胆固醇血症无关。

.0002 冠状动脉痉挛 1，易感性
NOS3，-786T-C

中山等人（1999） 在冠状动脉痉挛患者中寻找内皮一氧化氮合酶基因可能的突变。他们在 eNOS 基因的 5-prime 侧翼区域发现了 3 个连锁突变的证据，其中包括 -786T-C 转变。在 174 名冠状动脉痉挛患者中，这些等位基因的发生率明显高于 161 名对照者。使用环境风险因素和 eNOS 基因变异进行向前逐步选择的多重逻辑回归分析表明，冠状动脉痉挛最具预测性的孤立风险因素是突变等位基因。通过荧光素酶报告基因检测评估，-786T-C 突变导致 eNOS 基因启动子活性显着降低，而其他突变均没有任何影响。