专利名称：含有氨氧化细菌的化合物以及使用的方法
技术领域：
本发明涉及一种可以增加患者表面一氧化氮和一氧化氮前体生成的含有氨氧化细菌的组合物，以及使用该组合物降低血压，治疗患者的阿尔兹海默病，肥胖症和2型糖尿病的方法，特别是给患者施用一氧化氮。
本发明的背景技术人们一直利用有益细菌来抑制致病细菌的生长。细菌和其它微生物在自然环境无处不在。致病细菌的发现和疾病的病菌理论对于健康和疾病状况具有极大的影响。细菌是所有生物肠道内的正常组成部分。在正常条件下这些细菌是不会致病的，实际上，它们可以通过使肠道内环境不利于致病微生物存活而促进健康。这种环境可以通过多种途径获得消耗营养，使病菌得到更少的营养；产生各种不利于病原体存活的条件，例如pH值，氧含量；产生对病原体有毒性的化合物；病原体被这些微生物作为食物消耗掉；给病原体留有更小的物理空间；占据特异的结合位点，给病原体留下更少的结合位点。这些有益细菌的存在可有效预防疾病的发生。
人们一直通过将食品发酵来使所需的非致病细菌代替可能的腐败或者致病微生物。酿造饮料，酒，腌制食品，包括干酪，酸奶，酪乳在内的发酵牛奶制品，香肠都是适于将所需微生物接种于其中的食品的例子，它们的条件有利于这些微生物的生长，并抑制腐败或致病菌的生长。下列美国专利公开了特定细菌在抑制有害细菌生长中的用途在1976年10月5日授予Farr的美国专利序列号3984575；在1987年8月25日授予Nurmi等人的美国专利序列号4689226；在1994年6月21日授予Grahn等人的美国专利序列号5322686；在1995年9月19日授予Stern等人的美国专利序列号5451400；在1997年2月18日授予Nisbet等人的美国专利序列号5604127；在1998年9月15日授予Stern等人的美国专利序列号5807546。
在1993年1月5日授予Tosi等人的美国专利序列号5176911，公开了从健康的无症状患者身上发现的特定细菌的应用，该细菌在实验室中鉴定为可在患有阴道酵母感染的妇女的阴道部位的预防或治疗中使用。
已知一氧化氮气体可以进行给药，并且在呼吸过程中在鼻腔内也可以产生一氧化氮，并随着吸入的空气一同进入肺中。因此一氧化氮在肺中被吸收，并与血红蛋白结合形成S-亚硝基血红蛋白。这是在体内对全身产生作用的S-亚硝基血红蛋白的主要来源。下述美国专利公开了一氧化氮吸入后的各种生理作用在1995年6月27日授予Frostell等人的专利序列号5427797；在1995年6月27日授予Perry的专利序列号5765548；在1999年5月18日授予Zapol的专利序列号5904938。
在1996年5月21日授予Smith等人的美国专利序列号5519020，公开了一氧化氮释放材料的应用，可将其放置于伤口附近以通过多种机制促进伤口愈合。可用一种聚合材料控制一氧化氮的释放速度，因为过量的一氧化氮可能具有毒性并造成伤害。
在1997年7月8日授予Fung等人的美国专利序列号5646181，公开了含有有机一氧化氮释放化合物的局部使用的药物，当其局部施用的时候可释放出足量的一氧化氮以治疗阳痿，同时不会产生如低血压这样的全身性的副作用。
在1997年7月15日授予Tawashi的美国专利序列号5648101，公开了可与一种无机亚硝酸盐和一种黑色金属盐反应释放一氧化氮的产品。这些产品可以口服，局部使用，作为栓剂使用，作为皮肤贴剂使用，以及经过渗透泵给药。
在1999年4月6日授予Russel的美国专利序列号5891472，公开了局部使用一氧化氮供体治疗马蹄叶炎的应用。
在1999年4月20日授予Fossel的美国专利序列号5895658，公开了局部使用L-精氨酸的应用，一氧化氮合成酶可以利用L-精氨酸作为底物产生一氧化氮，使皮肤局部血管扩张，从而产生有益效果，例如温暖冷的或凉的组织，使头皮上生长头发，使糖尿病或分娩卧床造成的腿部溃烂愈合，也可以通过改善局部血液供应而恢复自然机制，从而产生有益效果。
在1998年2月24日授予Garfield等人的美国专利序列号5721278，公开了将一氧化氮合成抑制剂注射入患者体内以抑制排卵的应用，以及使用一氧化氮前体促进排卵的应用。
在1998年9月1日授予Demopulos等人的美国专利5800385，公开了含有一氧化氮供体的溶液，该溶液用于冲洗手术伤口。溶液中的一氧化氮供体可发挥抗痉挛活性。
在1999年1月12日授予Demopulos等人的美国专利5858017，公开了含有一氧化氮供体和其它物质的溶液在尿道冲洗溶液中的用途。
在1999年1月19日授予Cooke等人的美国专利5861168，公开了一氧化氮前体在冠状气囊血管形成术中在血管壁内的应用，用于减少整型血管的增厚，提高血管形成术步骤的精度。
在1994年1月11日授予Fung等人的美国专利5278192，公开了使用有机硝酸盐对下列疾病的持续治疗绞痛、特别是慢性的持续的心绞痛、局部缺血、充血性心力衰竭，其目的是控制成年男性患者的高血压和/或阳痿。这些有机硝酸盐可以以多种方式给药，包括舌下，口服，颊含片，也可以用胶囊，局部用乳剂或软膏，贴剂，胶布，喷雾和静脉内用溶液。
在1995年1月31日授予Moskowitz的美国专利序列号5385940，公开了在中风期间进行一氧化氮供体或L-精氨酸给药，作为一氧化氮合成酶的底物促进一氧化氮的产生，从而引起血管舒张以减小梗塞面积。
美国专利序列号5650447，Keefer等，1997年7月22日，公开了含有可释放一氧化氮化合物的聚合物的应用，当该聚合物与缝合线，血管植入物，扩张术，心脏瓣膜，药物泵，药物输送导管，自粘装置如内腔植入物，脂质体，微粒，微球，珠，盘状物或其它装置结合使用的时候，可以治疗再狭窄。
在1998年8月4日授予Wink，Jr.等人的美国专利序列号5789447，公开了一种减少与缺血性多次灌注液损伤有关的自由基引起的组织损伤的方法，其中缺血性多次灌注损伤与选自下组的状况或疾病有关移植，外伤，炎症，中风，抽搐，风湿性关节炎，动脉硬化症，癌症，痴呆，糖尿病，临界高血压，溃疡，狼疮，镰刀形红细胞贫血症，缺血性肠综合症，肺血栓，Ball’s综合症，胰腺炎，心肌梗塞，和衰老。
在1998年9月29日授予Green等人的美国专利序列号5814666，公开了一氧化氮释放化合物作为抗菌剂的应用。
在2000年5月2日授予Stamler等人的美国专利序列号6057367，公开了缓解亚硝基化物质缺乏的多种方法。这些方法包括使用酸性硝酸盐作为漱口水，将酸性硝酸盐和硫醇的混合物局部使用。S-亚硝基硫醇可以局部使用，也可以通过无机硝酸盐，生理学可接受的酸和硫醇原位合成。致病微生物也可以将底物转化为亚硝化试剂，亚硝化试剂反过来抑制致病微生物的生长。
在由Ferric C.Fang编辑的“Nitric Oxide and Infection”，Kluwer Academic/Plenum出版社，1999，一书中，在NigelBenjamin和Roelf Dykhuizen所写的“Nitric Oxide and EpithelialHost Defense”的章节中，作者公开了在常规的感染控制中在皮肤上产生一氧化氮产生的重要性，含有酸化亚硝酸盐的药膏可有效治疗脚癣(香港脚)。他们认为皮肤上正常产生的亚硝酸盐是由于皮肤上的细菌将汗液中的硝酸盐还原为亚硝酸盐所致。
但是，很多异养性细菌都可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐，例如大肠杆菌。这些细菌是兼性厌氧菌，通常利用氧气作为细胞呼吸的电子受体，但是它们在缺乏氧气的条件下也可以利用硝酸盐作为电子受体。所有这些细菌都可以利用有机底物作为能量来源并依靠有机底物生长，许多这种细菌都是致病的。在口腔中，唾液中的硝酸盐被这些兼性厌氧菌还原。舌头上积累起来生物膜使这些硝酸盐还原细菌保持厌氧性。由于皮肤表面是有氧的，因此很少有硝酸盐被还原为亚硝酸盐。虽然可以通过汗液的细菌性还原产生一氧化氮，但是汗液中尿素的含量远远高于硝酸盐。
本发明的概述人们仍然需要有更多的一氧化氮来源，其中一氧化氮的激发更容易并且更安全。
本发明涉及一种治疗患有高血压、阿尔茨海默病、肥胖症，和II型糖尿病，镰刀形红细胞贫血病，先兆子痫，婴儿瘁死综合症，或血管病中至少一种疾病或具有患病危险的患者的方法，包括将氨氧化细菌置于患者附近。在一个实施方案中，所述细菌选自下组亚硝化单胞菌，亚硝化球菌，亚硝化螺旋菌，nitrosocystis，nitrosolobus，nitrosovibrio，及其组合。
本发明还涉及一种治疗患有高血压、阿尔兹海默病、肥胖症，和II型糖尿病，镰刀形红细胞贫血病，先兆子痫，婴儿瘁死综合症，或血管病中至少一种疾病或具有患病危险的患者的制剂，包括能产生一氧化氮的细菌的活性培养物。
本发明的另一个方面是增加患者的基础一氧化氮水平的方法，包括将氨氧化细菌置于患者附近。
本发明的另一个方面是治疗患者的伤口的方法，包括将有效量的氨氧化细菌施用于患者的伤口上，使得细菌可以将其表面上的氨，铵盐，或尿素代谢为一氧化氮，一氧化氮前体或其组合。
附图简述
图1显示了阿尔茨海默病与最热的月份中平均最低温度的相关性。
图2显示了美国人群随海拔分布的肥胖症发生率。
图3显示了美国人群随海拔分布的糖尿病发生率。
图4显示了美国每年授权的与洗发剂直接相关的专利数量。
图5显示了在患者头皮上施用培养物之前，之中和之后的血压。
本发明的详细描述本发明涉及含有氨氧化细菌的组合物，以增加患者表面附近一氧化氮和/或一氧化氮前体的产生，以及通过给患者施用一氧化氮(NO)来治疗如心脏病，阿尔茨海默病，肥胖症和2型糖尿病的疾病的方法。这里所说的“患者”是指人或脊椎动物，包括但不限于狗，猫，马，牛，猪，绵羊，山羊，鸡，灵长类动物如猴，大鼠，小鼠。根据本发明的一个实施方案，一氧化氮，一氧化氮前体，和/或可释放一氧化氮的化合物可以通过置于患者表面附近以治疗心脏病，治疗阿尔茨海默病，治疗肥胖症，治疗2型糖尿病。这里所说的术语“治疗”是指预防或延缓疾病或失调的发生，也指在疾病或失调发生后延缓或停止其发展。一氧化氮可以局部使用，吸入，和/或注射入体内。
更特别地是，在一个实施方案中，可在沐浴期间或沐浴后在皮肤上使用含有氨氧化细菌的组合物，它可以将汗液中的尿素和其它组分代谢成亚硝酸盐，并最终代谢为一氧化氮(NO)，成为NO的自然来源。本发明的一方面是在皮肤表面或表面附近局部释放出一氧化氮，一氧化氮可以扩散到皮肤中，对身体的局部以至全身产生作用。这种自然产生的一氧化氮可以参与正常的新陈代谢途径，其中一氧化氮可为身体所利用。向皮肤施用尿素或者铵盐可以为这些细菌提供额外的底物，这些细菌可以用它们来形成亚硝酸盐。这里所用的短语“表面附近”定义为临近或接近表面，但不与之接触。
令人惊讶的是，在本发明的一个实施方案中发现一氧化氮的一个重要来源就是生长于头皮上的自养氨氧化细菌，它们利用汗液中的尿素作为底物产生一氧化氮。用肥皂和流动的热水沐浴是现代人的习惯。在肥皂和流动热水管出现以前，沐浴是很困难的并且很不舒服。在没有天然水体的地方，早先的人们甚至无法沐浴。不进行沐浴，人们的身上就会形成一层生物膜，由生活在皮肤表面并且依赖于汗液残余物存活的细菌组成。通过我们的实验发现，这样的一种生物膜包含自养的氨氧化细菌，在夏天里甚至几个月不洗澡也不会产生难闻的体味。
一氧化氮是一类小分子，可以快速通过皮肤扩散进入皮肤的毛细血管中。这些毛细血管会发生舒张，同时NO扩散到血液中并随血液输送到身体的其它部分。在锻炼的时候，皮肤表面毛细血管的扩张可以加速血液流动，因而加速了热量从皮肤的丧失。
在发达国家心脏病和其它血管疾病是死亡的重要原因，血管疾病也会严重降低受这种疾病困扰的人的生活质量。人们用了很多的医疗资源来预防，治疗和研究这些类型疾病的成因。
人们长期以来都认为锻炼对心脏，血管系统，以及对总体健康有保护作用。许多的研究和报告都表明锻炼与由心脏病引起的死亡之间是负相关的。奇怪地是，在运动水平更剧烈的时候，运动对于血管系统的保护作用有时似乎更低。更激烈的身体活动的保护作用降低的现象并不是在所有研究中都观察到，但是在心脏病和中风中可以观察到。最近的一项由I-Min Lee等人进行的研究，”Physical Activity and Stroke Incidence the Havard AlumniHealth Study，”，(Stroke.1998；292049-2054)表明中风的发病率与锻炼强度的关系呈U形曲线。与其它锻炼的方式不同，步行也可以减少中风的发病率。作者不能解释这些现象，现在对这些现象仍然没有一个令人满意的解释。
心脏病导致的死亡率通常有显著的季节性变化。最近的一篇文章“Seasonal Variation in Chronic Heart Failure Hospitalizationsand Mortality in France”，Fabrice Boulay，MD等(Circulation.1999；100280-286)表明在6年的时间中，冬天的死亡率显著升高，而夏天的死亡率显著下降。这项研究覆盖了全部法国人，研究表明，月平均值的峰值在一月，比全年平均值高20％。月平均最低值在八月，比全年平均值低15％。在这项研究的每一年中都是这种模式，但是对这些数据仍然没有令人满意的解释。
饮食，抽烟，锻炼，控制高血压，结婚，人格类型，遗传因子，病毒感染，适度饮酒都会影响心脏和血管疾病的发生率。由于重要的因素太多，因此很难找到合适的对照以修正已知的可能未知的混杂因素。我已经发现另一个因素，也是很容易控制的因素，可以解释血管失调的不同发生率之间的一些差异。
身体活动会引起许多生理变化。当身体的用力增加时，心跳和呼吸频率也增加，以便给细胞活动提供养料和氧气。由于这种细胞活动不是100％有效的，因此代谢的热量也增加，而且这些热量必须被散发掉。身体要产生更多的汗液以通过蒸发冷却过程散发热量。
虽然西方医学强调锻炼会产生的快速的生理学效果，但出汗过程本身也受到了关注。提高环境温度，例如进行桑拿浴，被认为是身体健康具有有益效果。实际上，在出现肥皂和流动(热)水之前，利用高温诱发排汗在许多文化中都是个人卫生的常用方法。土耳其浴，芬兰桑拿浴，美洲土著人的sweat 1odge，俄罗斯浴，和中美洲人的temascal都是利用高温进行个人清洁和卫生的例子。有文字记载的希腊浴和罗马浴可追溯至公元前5世纪。对桑拿类治疗对健康的效果的普遍解释是通过增加排汗将毒素“排出”体外。
虽然现代医学在对人类生理的理解方面取得了许多进展，但是仍有许多问题还无法解释。传统医学及其实践是检验化合物和方法的医疗性能的很有用的资源。因此提高身体自然调节能力和增加一氧化氮的生成和释放的能力对健康具有重要的和广泛的意义。
一氧化氮的产生和释放的控制和调节为维持血液的正常的血压，血管紧张，凝血特性，以及其它机体功能基质提供了方法。然而，一氧化氮在生理性液体中的寿命非常短。
一氧化氮是一种血管扩张剂，它也是人体对抵御微生物引起的疾病的天然防御系统的组成部分。许多致病微生物都会导致身体中一氧化氮产生的增加。一氧化氮的产生具有医疗效果，但是过多的一氧化氮也预示着某些病态。
血红蛋白不可逆地与一氧化氮结合形成S-亚硝基血红蛋白。这种化合物在身体的某一个部位形成，随血液输送到氧气分压较低的部位，并在那里分解释放出一氧化氮。然后一氧化氮引起血液氧含量较低的毛细血管的扩张。这种扩张增加了去往那些最需要血液的区域以及那些氧含量较低区域的血流量。肺是一个已知的S-亚硝基血红蛋白的来源。一氧化氮在鼻腔中产生，被吸入肺中，通过促进血液和气流的配合来促进肺功能。一氧化氮对外周循环也具有效果。
阿尔茨海默病是一种灌注不足继发的神经退行性微血管失调。阿尔茨海默病并不是在所有人身上都会发生，个别人或者甚至是少部分灌注不足的患者都不会发生，相反地，有些人发病很长时间，有时甚至数年。阿尔茨海默病的过程虽然是顽固的并且没有什么变化，但也并不稳定，并且与已知的灌注不足的发作没有关联。在早期，由于神经病的程度和衰退速度存在相当大的可变性，使得早期对阿尔茨海默病的诊断很困难。
一氧化氮可以诱导一种细胞状态，在这种状态下细胞通过在缺氧条件下竞争性地使线粒体天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶亚硝基化和抑制其活化从而抑制细胞凋亡，而对缺氧或缺血事件具有更强的抵抗力。一氧化氮可以通过使天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶9亚硝基化来抑制细胞色素C释放的下游的细胞凋亡。NO抑制线粒体细胞色素氧化酶，因此可以中断线粒体对氧气的利用。
一氧化氮可由身体的多种细胞在多种环境下产生。外源一氧化氮的产生是通过一氧化氮合成酶(NOS)。NOS有三种异构体，诱导型(iNOS)，内皮型(eNOS)，和神经元型(nNOS)。iNOS是不依赖于Ca++的，可以以M量级产生一氧化氮，但是需要很长的诱导时间。NO也是一种抗氧化剂，可以很快破坏OH-。在阿尔茨海默病中，氧化性损伤是RNA特异的。氧化是阿尔茨海默病中易损伤的神经元的一个重要特征。氧化产物可以由细胞质的H2O2的羟基和具有氧化还原活性的金属产生。一氧化氮能清除过氧化物和H2O2。因此细胞质中RNA的氧化与缺乏NO条件下的氧化性反应是相同的。但是其中并没有发现氧化的DNA。
NO可以在鼻腔内产生，在肺中被具有高O2亲和力的R状态的血红蛋白吸收，随血液输送到氧含量较低的区域，然后释放出O2，T状态的脱氧血红蛋白释放出NO。这种NO的释放引发对血流量有决定作用的小动脉的扩张，通过扩大氧含量较低血管来调节血流量。但是，用于调节流量的小动脉必然是在发生氧气释放的毛细血管的上游，在存在氧气的情况下，NO被血红蛋白氧化成亚硝酸盐和硝酸盐。
NO很容易被脱氧血红蛋白(Hb)吸收，在体外在无氧条件下是稳定的。Hb和NO的亲和力比它和氧气的亲和力大，但是氧化性的Hb三氧聚体(Hb-(O2)3NO)中一个NO分子的存在更降低了它和氧气的亲和力，因而促进了氧气的释放。血红蛋白的存在增加了氧气在整个血液中的扩散速度。一氧化氮进一步增加了O2的扩散速度是因为由HbO2介导O2的扩散的限速步骤就是Hb-O2连接的解离，而Hb-(O2)3NO加速了这一过程。
血红蛋白是血液中最丰富的蛋白质。在一个70kg的人中约有900g血红蛋白。基础NO有几个来源，其中认为最主要的是来自eNOS。NO从内皮的释放是由高速流体产生的液压剪切力激发的。
所观察到的由于灌注不足所造成的足以产生多水平的氧化性破坏的缺血的严重性估计会同时产生显著的心理效应。值得注意的是不产生氧化性效果的缺氧和缺血水平。导致精神混乱或晕撅的灌注不足水平还没有见报道，因此氧化性破坏有可能发生在非记录时间，可能发生在睡眠之中。
在睡眠中身体所有部分的新陈代谢都减缓。血压降低，血流减少。通过整个身体的血流速度减缓，血管壁受到的剪切力较小，eNOS受到负调控，由eNOS产生的NO减少。大脑需要的能量减少。但是大脑仍然是活动的，仍然需要连续的血流。
降低体温是已知的在缺血事件中减小大脑伤害的方法。在此事件过程中甚至在之后降低体温都可以通过减少多次灌注损害从而减小大脑伤害。睡眠通常会引起体温降低0.5-0.7℃。在睡眠中体温略微降低可以减少大脑对能量的需要，可以降低缺血性损伤的阈值。发热时体温每增加1℃，基础代谢约提高14％，因此“正常地”降低0.5-0.7℃，基础代谢会降低7％到10％。
有关NSAIDs的“保护性效果”的报道，其部分作用可能在于降低体温，降低基础代谢，从而减少特定水平的缺血带来的损伤。
在发达国家已经对阿尔茨海默病的流行病学进行了充分的研究，但是在不发达国家的研究还很少。对许多患者，许多医师以及在许多文化中做出可靠和一致的诊断是非常困难的，或许还会发生错误。表1和表2给出了Suh和Shah的综述文章中给出的阿尔茨海默病的发生率A review of the epidemiologicaltransition in dementia--cross-national comparisons of the indicesrelated to Alzheimer’s disease and vascular dementia，Acta PyschiatrScand 20011044-11。表1给出了在不发达城市中最高和最低月平均温度与阿尔茨海默病及所有痴呆病的发病率。表2给出了在发达城市中最高和最低月平均温度与阿尔茨海默病及所有痴呆病的发病率。
表1
表2
其中所报告的温度是来自雅虎天气，www.yahoo.com的月平均值。如果对某个城市没有提供月平均温度，那么就选取附近城市的(括号中的城市)。数据分为两组，“发达的”和“不发达的”。北京在两组中都有，1987年的数据在“不发达的”一组，1999年的数据在“发达的”一组。两组的划分是基于所观察到的人均沐浴消耗水量。相关人群是那些具有患阿尔茨海默病危险的人，这些人似乎在接受新的沐浴习惯上落后于其它人。
数据绘制在图1中。这两组数据再分为两组，最低温度的升高与阿尔茨海默病发病率的升高相关，但是其斜率和截距不一样。不发达组的截距大约是70°F。由于人们利用加热方法使温度升高到一个“舒适范围”，因此“发达”组的任何截距在图表上都看不到，这是与事实不符的。
阿尔茨海默病在较不发达地区的发病率较低可能是因为沐浴习惯的不同所导致的。如果不洗头，汗液残留物在头皮上积聚，可作为自养氨氧化细菌的生长介质。这些细菌产生的亚硝酸盐和一氧化氮可被皮肤吸收，然后被头皮毛细血管的血液摄取。一氧化氮在氧含量较低的毛细血管末梢产生和吸收，可以减少一氧化氮被氧气破坏的机会。
这种一氧化氮可以在睡眠的时候可在缺血事件发生以前在血液中作用于脑部，对线粒体进行负调控以防止脑细胞的缺血性损伤。不清洁的头皮上产生的一氧化氮似乎对缺血损伤具有保护性作用，因此在脑部没有缺血损伤的时候高一些的温度也是可以容忍的。
在头皮使用可以产生一氧化氮的细菌的益处在于身体可以使用这些细菌，也可以使用生理方法控制和使用所产生的一氧化氮。可将硝酸盐用于头皮，通过异养细菌产生一氧化氮，从而预防阿尔茨海默病的发生。在优选的实施方案中，氨氧化细菌与这些细菌的底物一起施用于头皮上以产生一氧化氮。这些底物包括氨或尿素作为电子来源，硝酸盐或亚硝酸盐作为细菌新陈代谢的电子受体。
其它向身体和脑部供应一氧化氮的方法也可以用于治疗阿尔茨海默病。这些方法包括通过口服，经皮肤，注射或吸入含有一氧化氮的气体来提供一氧化氮供体分子。到目前为止最便利的方法就是在头皮上使用可产生一氧化氮的细菌。由于睡眠需要一氧化氮，所以最适宜的使用时间是在睡觉之前，虽然这些材料随时都可以使用并可以在血液中以(Hb-(O2)3NO)和不同的亚硝基化合物的形式积累起来，。
也可以使用其它来源的一氧化氮，一氧化氮供体化合物例如选自下组的化合物一氧化氮，有机硝酸盐，无机硝酸盐，有机亚硝酸盐，无机亚硝酸盐，硝化甘油，含有亚硝酸化巯基的化合物，丁四硝酯，四硝基季戊四醇，硝酸异山梨醇酯，S-亚硝基谷胱甘肽，硝普酸钠，S-亚硝基半胱氨酸，S-亚硝基半胱氨酰甘氨酸，S-亚硝基--谷氨酰半胱氨酸，亚硝基血红蛋白，S-亚硝基-L-青霉胺，7-亚硝基吲唑，S-亚硝基金刚二甲胺，L-精氨酸及其混合物。
L-精氨酸是一种氨基酸，是一氧化氮合成酶在体内产生一氧化氮的常用底物。补充L-精氨酸可以通过刺激一氧化氮合成酶产生一氧化氮从而增加一氧化氮的产生。自养氨氧化细菌利用氨产生亚硝酸盐，类似地，一些异养细菌可以利用硝酸盐作为最终电子受体并产生亚硝酸盐。任何可以释放一氧化氮的化合物都可以用来预防阿尔茨海默病。
更特别的是，在沐浴期间或沐浴后在皮肤上使用氨氧化细菌的组合物可以将汗液中的尿素和其它组分代谢成亚硝酸盐，最终代谢成一氧化氮，这成为NO的自然来源。本发明的一个方面就是在皮肤表面或表面附近引发局部一氧化氮释放，一氧化氮可以扩散到皮肤中，具有局部效果以至全身效果。这种自然产生的一氧化氮可以参与正常的新陈代谢途径，并籍此为身体所利用。向皮肤施加尿素或铵盐可以提供额外的底物，让这些细菌可以用来生成亚硝酸盐。这里所说的表面附近定义为邻近或接近表面但不与表面接触。
在理解本发明的时候，应当认识到在出现流动热水和肥皂之前，人们很少沐浴。在这种情况下(历史上的和史前的＞99.9％的时期内)皮肤形成了一种能适应皮肤环境的天然微生物群体。人体汗液中有一种含量丰富的组分是尿素。在土壤中，天然细菌对尿素产生作用将其分解成氨，氨然后被氧化成亚硝酸盐，然后亚硝酸盐被其它细菌迅速氧化成硝酸盐。在土壤中，所有含有氮的化合物最终都被降解成硝酸盐，实际上大部分植物能作为氮源吸收的是硝酸盐。在不经常沐浴的条件下，皮肤上能将尿素代谢为亚硝酸盐的细菌存活并繁殖。皮肤表面最终形成的亚硝酸盐被正常pH值为4.5的更多的汗液浸湿时，便会释放出NO。
沐浴的一个最基本的目标就是清除皮肤上的细菌。虽然致病细菌是令人讨厌的，但是并不是所有的细菌都是致病的。近来对于肥皂配方所取得的进展包括在肥皂中加入广谱抗菌配方。沐浴显著减少了水传播疾病如霍乱和各种腹泻疾病的发生率。而清除所有细菌也可能具有不利的效果，因为这样也会除去能产生亚硝酸盐的天然细菌，而身体在生理上是需要利用亚硝酸盐的。
在本发明的另一个实施方案中，一氧化氮可用于治疗其它疾病和失调，例如肥胖症和2型糖尿病。这里所说的肥胖症定义为体重指数大于等于30，或者是一个5英尺4英寸的人超重30磅。根据美国临床内分泌学家协会统计，三个美国人中就有一个具有较高的患糖尿病和冠状心脏病的危险，这些疾病从前被认为是由于过量摄取食物和缺乏体育锻炼。然而同时许多人都很注意减肥，控制饮食和锻炼。人们在减轻重量和保持苗条上所做的努力比从前更多，但效果却更差。尽管人们付出了很多努力但是肥胖症依然流行。
我们相信人们会越来越需要更多的体育锻炼，现在肥胖症的流行是因为现在的体育锻炼水平还不如史前时期。与这种解释矛盾的是，笼养的动物却很少像人那样发生病态的肥胖。动物由于具有充足的饲料因而加快了生殖速度。但是发达国家的出生率却在降低，比不发达国家还低很多。
当卡路里的摄入速度比消耗速度更快的时候脂肪就会积聚。从进化的角度来看，脂肪的积累可以看作在当前食物充足的时期储存卡路里以应付将来可能的食物匮乏。这样一种进化的动力只反映出食物的可获得性，没必要通过改变获取食物所必需的体育锻炼的程度来调整。即使有这个必要，高水平的体育运动意味着获得食物要花费更多的代谢“成本”，并且通过体育运动更大地刺激脂肪的积累，而这与人们所观察到的正好相反。
在发达国家，食物很便宜，随处可得。但是，虽然在某些时期和某些地区由于食物匮乏而造成营养不良，可是在50年前，食物的缺乏看起来并不是阻止肥胖症蔓延的因素。随着以电视和计算机为基础的职业和娱乐的出现，身体活动减少了，但也只是减少到一个适当的程度。现在或者在五十年代很少有工作的内容主要是体力劳动。在桌子旁坐着和用手写字比坐在计算机旁和打字所需要的身体活动只是稍微多一点。可是肥胖症的流行是现在才出现，而不是六十年代和七十年代电视出现和普及的时候。
有两种类型的“糖尿病”。第一种，1型，是由于产生胰岛素的胰岛被破坏，导致身体失去了产生胰岛素的能力。胰岛素必须由外部供给。1型糖尿病不治疗会导致非常高的血糖以及其它健康问题。第二种类型的糖尿病，2型，是对胰岛素不敏感，可以通过增加胰岛素分泌和提高血糖水平来补偿。2型糖尿病和肥胖症之间有很强的联系。典型的现象是肥胖的人对胰岛素不敏感，变成2型糖尿病患者。在某种程度上2型糖尿病患者新陈代谢状况的变化可以通过减轻重量，控制饮食和锻炼来改正。
令人惊讶的是，我发现阿尔茨海默病，肥胖症的流行，糖尿病，高血压，心脏病都与发达国家的沐浴习惯，而不是饮食有关联。经常沐浴可以洗去以前没有认识到的comensal自养氨氧化细菌，这些细菌是皮肤上的“野生”生物并可以将汗液中的尿素代谢成一氧化氮。我相信失去了这个一氧化氮来源，会降低一氧化氮的基础水平，迫使身体生理调整并试图通过其它不完全适合基础一氧化氮产生的生理途径提供充足的一氧化氮。我相信高血压，阿尔茨海默病，肥胖症和2型糖尿病都是这种生理变化的一种结果。一氧化氮是一种小分子，可以快速通过皮肤扩散到皮肤的毛细血管中。这些毛细血管舒张，同时NO扩散到血管中，并被运送到身体的其它部位。运动时毛细血管在皮肤表面的扩张会增加血流量，因此也增大了皮肤表面的热量损失。
一氧化氮一直被研究用于治疗慢性紧张性头痛，镰刀形红细胞贫血病，阳痿，肿瘤，和心脏病。心脏病和其它血管病在发达国家是引起死亡的一个重要原因。血管病也会严重降低受到该病困扰的人的生活质量。很多医疗资源都用于预防，治疗以及研究这些疾病的成因。
从前已知的一氧化氮的主要来源是各种一氧化氮合成酶(NOS)，其中一种，nNOS，是结构变化最多的一种人类基因。由舌头上和肠道种的异养细菌对唾液和食物中的硝酸盐进行还原而产生的一氧化氮是很少的。食物中的硝酸盐是有害的，主要是由于婴儿中可能存在的高铁血红蛋白，即所谓的“先天性心脏缺陷综合症”。素食的某些保护作用可能是因为绿叶蔬菜中的高水平的硝酸盐在肠中被细菌还原，产生高水平的基础一氧化氮。
锻炼的确可以通过刺激eNOS增加基础一氧化氮水平，这可以调节锻炼对健康的保护作用。他汀类药物(HMG-CoA还原酶抑制剂)减小了中风伤害，它的某些保护性效果就是通过eNOS的上调来调节的。长期(1个月)口服L-精氨酸(NOS的底物)增加了2型糖尿病患者对胰岛素的敏感性，也使cGMP(尿苷酸环化酶被NO刺激时的产物)增多，而且增加了外周血流，并减少了外周阻力。口服L-精氨酸也可以促进高胆固醇的青年的内皮的相关扩张。在健康的血压正常的人中，胰岛素的敏感性和eNOS的活性都是正相关的。
用L-NNA持续(8周)抑制NOS可以增加鼠的血清甘油三酯和体脂，减少血清硝酸盐(NO的最终代谢物)，在这些老鼠饮食中添加L-精氨酸可抑制体脂的增多和血清硝酸盐的减少。一氧化氮增强了葡萄糖在鼠骨骼肌中的运输，这种葡萄糖运输的增强是在生理浓度的胰岛素导致的葡萄糖运输之外附加的。心肌对葡萄糖的摄取是通过eNOS由NO调节的，NO供体关闭了葡萄糖的摄取。NOS的抑制增加心脏对葡萄糖的摄取，减少对游离脂肪酸的摄取。NOS的抑制将心脏代谢从脂肪酸转向乳酸盐和葡萄糖的利用。这种转换可由NO供体来逆转。
胰岛素刺激人脐静脉内皮细胞中的一氧化氮释放，这种刺激部分通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-激酶)途径。阻断NO合成酶能促进NO的合成，并促进胰岛素从分离的小鼠胰岛中释放出来。胰岛素通过抑制由PI3-激酶介导的凋亡，减少心肌症和视网膜神经细胞中的多次灌注损伤。一氧化氮抑制葡萄糖诱导的胰岛素从胰岛中的分泌。一氧化氮可能是胰岛素抗性和心血管发病之间的连接点。
因此在肥胖症和2型糖尿病患者中观察到的代谢失调，高血压，高血脂，胰岛素抗性，胰岛素升高等许多病症都因NOS的抑制而变得更糟，而通过通过L-精氨酸或者通过NO供体或者通过锻炼，或者通过素食(含有丰富的硝酸盐)增加NO会使这些病症有所缓解。
在本发明的一个实施方案中，通过向患者表面，例如皮肤或头皮上施用自养氨氧化细菌可提高基础一氧化氮水平。
在本发明的一个实施方案中，汗液中的尿素被氨和尿素氧化细菌用来形成硝酸盐。食物中的硝酸盐迅速被吸收，并由身体在唾液中富集。在口腔中，舌头上的兼性厌氧细菌可将硝酸盐代谢成亚硝酸盐。唾液含有相当多的亚硝酸盐，已有研究表明当皮肤被舔的时候会释放NO。这种NO相信具有抗菌和血管舒张的效果。在解释为什么动物(和人)舔伤口可以促进愈合这个问题上，NO的释放是很合理的。类似地，常用的民间治疗阳痿的方法是将唾液直接涂于阴茎上，NO的释放可以诱导和延长勃起。由于胃里存在的高浓度的氯化物会催化亚硝化反应，形成另外的反应中间体，该中间体增加了酸化亚硝酸盐的毒性，因此唾液中的亚硝酸盐可以减少食物传播的疾病。在皮肤上，氯化物的浓度可以达到饱和盐溶液的浓度，其水平比胃中所能达到的更高。
一氧化氮可与氧气竞争，通过抑制细胞色素氧化酶来调节线粒体的呼吸作用。抑制的程度取决于氧气的浓度，在较低的氧气浓度下这种抑制会加强。氧气的分压随高度下降，所以对于恒定的基础一氧化氮水平，在高海拔的地方一氧化氮会显示出更强的抑制效果。
在环境氧气水平较低的条件下，抑制和调节细胞色素氧化酶对氧气的消耗所必需的基础一氧化氮水平也较低，因此与基础一氧化氮不足有关的疾病在高海拔地区的发病率较低。
在图2中显示了在1991年和2000年由CDC行为危险因素监视系统做出的美国各州人群肥胖症发病率与该州平均海拔之间的关系。平均海拔通过以人口加权的人口中心的海拔总和计算得到。
在图3中显示了在1994年和1999年美国各州人群糖尿病发病率与该州平均海拔之间的关系。
可以看到，糖尿病和肥胖症在更高的海拔都有发病率更低的趋势。最高的发病率是在低海拔处，所有高海拔的发病率值都低于平均值。此外，肥胖症和糖尿病发展的时间相当长，同时有相当多的人群在低海拔和高海拔之间迁移。特别是，高海拔州的增长速度比低海拔许多州的都快。人口变化(减去1990年到1999年之间的平均增长以后)也依各州绘制成图。可以看到高海拔州的增长比平均值更快。可能这种过度的增长是由于居住在低海拔地区的人迁移到高海拔地区所致。肥胖症和糖尿病发展缓慢，因此高海拔对于肥胖症和糖尿病的任何影响都滞后于住所的变化，这可能在缺乏人口迁移数据的条件下人为造成了高海拔数据的偏差。另一种对于高海拔地区的人口增长和生育力增长的解释也与NO理论相一致。
在高海拔居住人群中还观察到了较低的心脏病死亡率，在居住的海拔与高密度脂蛋白胆固醇之间存在正相关的关系。因此，在较高海拔居住的人肥胖症，糖尿病，心脏病的发病率都较低，患心血管病的危险性也较小。
NO抑制细胞色素氧化酶的一个重要作用与线粒体呼吸速度和氧气浓度之间的解偶联有关。在从大气中吸收氧气的部位和外周组织中消耗氧气的部位之间有显著的氧气浓度梯度。氧气不是主动运输，而是被动地沿着浓度梯度扩散。因此氧气消耗最多的部位氧浓度梯度也最大。如果没有调控机制，最靠近氧气来源的线粒体会消耗更多的氧气，远离氧气来源的线粒体得到的氧气较少甚至没有。这种线粒体氧气消耗的调控在氧气消耗量很大并且消耗量易变的组织中是特别重要的。氧气随血液的运输不是连续的。血液由大约40％的红血球和大约60％的血浆组成。氧气是由红血球携带的。心脏跳动泵出血液，因此血液是以脉动的方式移动。即使血液是均质的并且是各向同性的，血液的脉动移动方式也会导致氧气运输随时间变化。心肌对氧气的消耗变化可达到10倍。血液中氧气的浓度相对稳定，增加血流量可提供更多的氧气。但是，血液中氧气向细胞的扩散只能通过增加梯度而增加。以梯度方式得到氧气的细胞对氧气消耗的调节是不依赖于氧气浓度的。
线粒体呼吸链由许多酶组成。每个活性酶在所需要水平被调控的途径还未完全了解。这种调控可能是短期的(秒)，也可能是长期的(小时)调控，以及以天或周为单位计算的很长期的调控。较长期的调控可能与线粒体中存在的和产生的每种类型的活性酶的基因表达和数目有关，或许甚至与线粒体的数目有关。短期调控可能具有与其所调控的多种事件的时间常数相当的时间常数。已发现一氧化氮对细胞色素氧化酶的抑制是该调控途径的组成部分。呼吸链的有效调控需要在多个点上进行调控。为了相互协调，那些调控途径必须相互关联。每个线粒体(每个细胞都有数千个)必须独立调控。有效的呼吸作用要求呼吸链上的电子流必须互相匹配。任何特定酶过量都会使得该酶以还原形式积累并在存在O2的情况下形成超氧化物。
许多现代的慢性疾病，心脏病，糖尿病，高血压，中风，阿尔茨海默病甚至癌症都被认为是与活性氧粒子(ROS)和活性氮粒子(RNS)引起的自由基和氧化性损伤的产生有关。但是，在饮食中添加抗氧化维生素E和C和胡萝卜素显然并没有显著减少任何类型的心血管疾病，癌症或其它主要病症在5年之中的死亡率或发病率。
很明显，ROS和RNS是新陈代谢的正常产物，用作信使分子。我相信缺乏足够的一氧化氮会对细胞色素氧化酶产生解抑制效果，并使该酶以高于正常速度的速度发挥作用。结果就是导致了较高的氧气瞬时消耗速度。这时“平均”氧气消耗还保持相同，因为总体氧气消耗还保持相同，因此氧气消耗随时间的变化性增大了。当血液以脉动的方式流动的时候，氧气在到达毛细血管壁时也是脉动的。氧气会向线粒体扩散并在那儿被消耗。氧气到达线粒体也必须是脉动的。由于瞬间氧气消耗速度较高，最大O2浓度和最小O2浓度之间的差距增大，特别是在远离血管壁的地方。NO通过与O2竞争，对细胞色素氧化酶产生抑制作用。当O2水平降低的时候，抑制作用增强并且消耗速度也降低。当具有充足NO的时候，对O2消耗的调节允许O2到达远离血管壁的细胞。当NO较少的时候，在高O2水平的时候速度较快，低O2水平的时候速度更快(相对地)。因此O2的水平可以降到线粒体呼吸链完全缩减的程度。引起超氧化物产生的不绝对是O2水平，更在于由缺氧状况到有氧状况的改变。我怀疑在心脏病中经常观察到的一部分内腔壁的增厚可能在某种意义上是通过产生更强的对O2扩散的抗性而适应的结果，它减小了有氧和无氧条件之间O2浓度的变化，因此也减少了随时间变化的O2运输或消耗过程中超氧化物的形成。
当O2从细胞色素氧化酶以外的其它还原酶获得一个电子的时候产生超氧化物。来自NADH脱氢酶或琥珀酸脱氢酶的电子进入细胞色素氧化酶。我认为在没有足够的基础一氧化氮的条件下，线粒体对O2需求的波动更加敏感，超氧化物的形成也不可避免地增加。
事实上所有重要的新陈代谢系统都是受到某种类型的反馈控制的。一氧化氮参与许多反馈控制环节，包括通过依赖于剪切力的NO释放以及随后的血管扩张调控外周血管抗性。如果基础一氧化氮没有也受到反馈控制，那么就很令人惊讶了。一氧化氮反馈控制的一个难点就是它容易扩散，半衰期短。NO源必须产生比消耗它的受体更高的NO浓度。高水平的一氧化氮是有毒性的，任何一氧化氮源都会受到时间，或反馈，或空间的调控。如果基础NO浓度是由反馈调控的，对某些来源的抑制就会导致其它来源的上调。
例如，脓毒性休克的低血压症状被认为在很大程度上是由于iNOS产生的过量一氧化氮造成的。iNOS是NOS的诱导形式，是一种“前馈”类型控制的例子，而不像eNOS那样是“反馈”类型的控制。要在细胞产生非常高水平的一氧化氮，最好是通过“前馈”类型的控制获得。一旦细胞开始产生高水平的一氧化氮，所产生的一氧化氮就会在那些细胞中抑制线粒体的细胞色素氧化酶，这会干扰正常的细胞代谢。
人粒细胞的基础一氧化氮的产生是周期性的，一般周期是几分钟，量在1000pM范围内变化。这些测量是在含有103个细胞的一个液滴上方10m处完成的。这个周期信号当然是许多细胞的平均值。观察到周期性信号表示细胞是以随时间变化的速度产生NO，这种NO的产生是同相的。这么多细胞都保持相位相干性说明在这些细胞之间存在通信和反馈。可能有一些其它的信使分子介导细胞间通信，但是任何这样的分子的寿命都必须比NO更短才能维持相位的相干性。对此最合理的解释就是存在对一氧化氮的浓度直接感知，并反馈调节一氧化氮的产生，虽然在时间上有滞后。
假定基础NO是反馈控制的，基础NO水平设定点低于明显的由NO不足导致的健康状况不良。可能是由于一氧化氮是随身体活动产生的，人们开始依赖于捕猎生活所必需的适度身体活动所产生的一氧化氮，人们“每天”的身体活动水平能产生足够的一氧化氮，因此不存在进化压力迫使人体发展其它一氧化氮来源。但是发明人相信人们依赖于另一种以前从未认识到的一氧化氮来源，就是comensal自养氨氧化细菌，而现代生活方式中频繁的沐浴却清除了这些一氧化氮来源。
现代的饮食习惯和身体活动的缺乏可能并不是肥胖症和糖尿病的原因，而现代的沐浴习惯引起的基础一氧化氮的减少却可能是一个原因。
我发现了这些通常生活在头皮上并能产生一氧化氮的细菌的一些特定的菌株，并且发现这种细菌产生的一氧化氮具有重要作用并对身体健康有益。它们是自养氨氧化细菌。它们完全通过将氨氧化成亚硝酸盐或一氧化氮获得能量。它们几乎完全通过固定CO2获得有机碳。它们生长缓慢，最佳的倍增时间是10小时，而异养细菌的是20分钟。这些细菌在土壤中是随处可见的，它们负责将释放到土壤中的氨代谢成亚硝酸盐，亚硝酸盐再被另一种细菌通过硝化作用氧化成硝酸盐。这些细菌在土壤化学和废水处理中是很重要的。目前还没有已知的被这些细菌感染，或者是任何它们与人体相关联的报道案例。这些细菌与人体之间缺乏关联可能是因为这些细菌在用于分离异养细菌和病原体的标准培养基中不能生长，同生长缓慢的细菌一样，它们很容易在增殖前就被从皮肤上洗掉了。甚至是一周中很少几次的沐浴都会减少它们的数量以至于它们很难被分离。在发达国家(测试做的最多)人们很频繁地沐浴，这足以消除这些细菌的任何天然群体，使之在异养细菌(所有已知的致病细菌都是异养的)的测试中无论如何都不能恢复。
这些细菌很可能根本不能引起感染，甚至是在免疫缺失的人中。除了在外部皮肤上以及其它和外部空气直接接触的区域中，它们所需要的用于生长的底物，氧气，氨，无机矿物盐都是无法获得的。将它们应用于外部皮肤上可抑制体臭引起的异养细菌并治疗真菌(香港脚)和病毒(足底疣)感染。
将可产生一氧化氮的细菌应用于皮肤上可以长时间持续性地进行一氧化氮给药。我已经让这些自养氨氧化细菌生长在我的头皮上，它们完全依靠汗液残余物存活了超过8个月。
很明显，这些细菌是天然的comensal细菌，人类生理的进化使得人们可以更好利用这些细菌作为一氧化氮的天然来源。肾上腺素性的排汗可为这些细菌提供尿素，引起一氧化氮的迅速释放，这合理地解释了伴随血量减少性休克出现的排汗现象。通过排汗控制一氧化氮的产生和吸收使得调控系统(汗腺)可以远离一氧化氮产生的部位。使用自养氨氧化细菌来产生一氧化氮可以在局部产生非常高一氧化氮水平。自养细菌可以产生对其它类型的细胞具有毒性的一氧化氮水平。从我的头皮上回收的这些细菌培养物可以很容易产生毫摩尔量级的硝酸盐浓度。蒸发产生的浓度甚至会在皮肤上形成更高的浓度。一氧化氮可以用于腌制肉，防止肉由于细菌而腐败。用细菌产生的NO处理皮肤外层已经死亡的一层可以使皮肤更能对抗局部感染。
明白了这些，很多关于人生理方面的奇怪的问题就可以理解了。身体上最需要快速愈合，控制感染因而也最需要产生NO的部位是脚，手，头皮和生殖区，甚至是在不需要降温的时候，这也是身体上汗液最丰富的部位。这可能就是为什么汗液中含有尿素，氯化物和铁的原因，也是为什么汗液的pH值较低的原因。
桑拿和其它类型的发汗浴可被视为是促进皮肤上产生亚硝酸盐和NO的方法。现代桑拿浴是从19世纪才开始的，在现代桑拿浴中桑拿只是作为沐浴的一部分，而沐浴还包括使用肥皂和流动水清洗，这样就不会达到原有的效果。尿素和亚硝酸盐是非常易溶于水的，很容易被洗掉。当2000多年前刚开始有桑拿的习惯的时候，还没有流动的热水，因此水溶性的尿素和亚硝酸盐可以保留在皮肤上，由于没有肥皂，细菌也可以保留下来。
另一种习俗是使用小笤帚，即一束桦树枝轻轻拍打皮肤，可以看作是一种将小笤帚上存在的细菌接种到皮肤上的方法。在两次使用期间小笤帚会被干燥，存活下来的细菌就会适应在相当干燥的条件下，也就是皮肤的自然状态下生活在汗液残余物上。微生物理论的出现以及对无菌卫生条件的必要性的理解改变了这种物品的使用，使它们不再行使其本来的功能。
排汗对健康的有益效果可以看作是由于它增加了皮肤上NO的产生和释放，而不是由于它排出了废物。排汗做为废物的清除方法似乎是非直观的并且是无效的方法。大部分的排汗都是发生在高代谢负荷的时期，对于使用任何代谢能力排出身体废物来说这似乎并不是合适的时机。实际上，肾脏在心脏输出血量不足的条件下会停止工作。排汗量在每天，每小时，每分钟都会有很大变化。在偶尔的排汗中积累废物，这似乎是对资源的不合理分配。在紧张状态下的紧张性的排汗可能是身体适应紧张状态或为紧张状态作准备的方式。汗液对皮肤的浸湿会使新生成亚硝酸盐和积累的亚硝酸盐释放NO，NO作为血管舒张剂可以增加血流量并使身体准备好应对紧张因素。医生在在处方上常常开出有机硝酸盐如硝化甘油以在身体或情绪紧张前进行血管舒张。
排汗对皮肤具有治疗作用，而并非是引起皮肤病的原因。如果皮肤上的氨和尿素氧化细菌含量恢复到工业化以前的水平，那么身体上大量排汗的部位也会有大量的亚硝酸盐和NO产生，这些部位的伤口会愈合的更快，抵御感染的能力更强，其总体健康状况也更好。它们的生长相对比较缓慢，如果缺乏这些细菌，其它快速生长的异养细菌就会将尿素水解为游离氨，而游离氨对皮肤是有毒性和刺激性的。因此缺乏合适的细菌会使汗液残余物变得有刺激性。将氨氧化为亚硝酸盐或硝酸盐会降低pH值，并且会将剩余的游离氨转化为毒性较小的铵离子。
一氧化氮在皮肤上形成后，可以扩散到皮肤的毛细血管中并被血液吸收。皮肤的毛细血管随之扩张，一些一氧化氮可以被血红蛋白吸收，形成S-亚硝基血红蛋白，在身体中循环并在全身发挥作用。
皮肤较薄并且具有丰富毛细血管的部位是头部和头皮的皮肤。头上的头发的存在可以限制热量的散失。但是究竟为何头皮上有头发来防止热量散失而身体的其它部分却没有毛发呢？头部的热量散失相当大，这可能是由于头皮的皮肤较薄，使得一氧化氮快速扩散到血液中。来自头皮的血液与来自脑部的血液在进入心脏和肺之前汇合。脑部的血液供应对身体来说是最为重要的，甚至在新陈代谢极度紧张的情况下也几乎没有变化。将来自脑部的氧含量较低的血液与来自头皮的一氧化氮含量较高的血液混合在一起可以有效利用产生的一氧化氮。由于一氧化氮也可以被释放到头部和脸部周围的空气中，呼吸过程中吸入的空气极接近一氧化氮源，这样在吸入的空气中一氧化氮的浓度会增加。男性和女性面部毛发之间的形态差异可能是由于代谢活动的高峰期类型不同所造成的，男性的高峰期在打猎和战斗的时候，女性的高峰期在怀孕和分娩的时候。正如吸入一氧化氮对于马的肺出血具有保护性作用一样，面部毛发上细菌释放的一氧化氮有助于使身体活动达到更高的水平。
头皮上的许多血管穿过头盖骨到达脑部的血管窦中。动脉通过同样的这些脉管窦将血液输送到脑部。这种接触使得一氧化氮可以从离开头皮的静脉血中扩散到进入脑部的动脉血中。这样的扩散有助于解释适度运动对中风的保护性效果。头部的排汗可以减少脑部的血管阻力。
本发明的实施方案的其它有益效果可以从下面这些非限制性的实施例中看到。
实施例I一名具有中度男性脱发(大约有1/3的部位没有头发)和长卷发(0.2m长)的成年男性患者在他的头皮上使用来自畜棚土壤的富含氨氧化细菌的培养物。在每天早上起来的时候测量血压，共测27天，包括治疗前的11天，治疗期间的5天和治疗后的11天。在治疗期内每天晚上使用培养物，在治疗期间不洗头发。心脏收缩压如图1所示，其中菱形表示治疗前阶段的血压读数，圆圈表示治疗期间的血压读数，x表示治疗后阶段的血压读数。三角不代表血压读数，只表示施用培养物的时间。在每天使用培养物的期间平均收缩压降低了9mmHg，平均舒张压(未给出)降低了2mmHg。主观作用包括在最开始使用的少数几天内有非常轻微的头疼和偶尔的排汗增多，对环境温度升高的耐受力增加，心理敏锐度增加，类似于锻炼效果的平静状态增多，眼睛的周围和下面的区域明显变暗，前额血管突出。
培养物可以通过下述非限制性的方法制备。富集培养基的产生从当地农场中猪，羊，马，牛各自的饲养栏中收集土壤。在每个样品中加入含有氨的营养液和重质碳酸钙(作为缓冲液)，混合物可以间或搅拌。监测亚硝酸盐的产生。包含每个饲养栏土壤的五个样品产生超过5mM的NO2-。将这些样品混合(倾去残余缓冲液后)形成第一个富集培养物。将第一个富集培养物在32℃与2×浓度的营养液共培育得到第二个富集培养物。在2×的培养物中加入1×营养液，在环境条件下培育，并沉淀分取几次。连续5天每天晚上将含有大约1ml絮凝状物质的13ml营养液施用于头皮。
溶液成分是模仿人汗液中的无机成分设计的。溶液由1.5gNaCl，0.55g KCl，0.25g CaCl2，0.24g MgSO4·7H2O，0.02g K2HPO4，2.0g NaHCO3，1.5g NH4Cl溶于1.01 Milli Q+水(MilliporeCorporation，Bedford，Massachusetts)中制成。向溶液中加入微量矿物质(6g FeSO4·7H2O，3.5g CuSO4·5H2O，0.25g MnSO4·4H2O，0.03g Co(C2H3O2)2·4H2O，5g ZnSO4·7H2O，0.125g Na2MoO4·2H2O，0.015g KI，2g EDTA，在1升溶液中)达到汗液中的水平。Co和Mo在汗液的水平是不知道的，但是它们加入的浓度与出版物中给出的氨氧化细菌生长介质中的浓度类似，这些出版物有Watson，S.W.，Valois，F.W.，和Waterbury，J.B.The FamilyNitrobacteraceae，The Prokaryotes第1卷.(Starr，M.P.，等编辑)，第1005-1022页，(Springer-Verlag，Berlin，1981)，在这里引入其全文作为参考。所有其它组分都在已报道的人汗液的范围内，如出版物Diem，K.和Lentner，C.，编辑的Scientific Tables，seventh edition，Ciba-Geigy Limited，Basle，Switzerland(1970)中所述，在此也引入其全文作为参考。有趣的是，被吸收的铁元素的1/4都在汗液中被排出来了。在使用前向高压灭菌的Milli-Q+水中加入干的盐配制成溶液。汗液的pH范围是4到6.8。在这个pH范围内，大部分氨以铵离子的形式存在，这对于氨氧化细菌来说是无法使用的。而尿素甚至在低pH也可以被使用。早期的研究证明尿素迅速(数小时内)水解为氨，因此使用氯化铵并调节pH值为7.8，这可以减少为了产生可用的氨所进行的pH调节。选择碳酸氢盐代替乳酸盐作为主要的非氯化物离子可以减少异养细菌的生长。
如图5所示，血液收缩压在治疗前是122.5mmHg，在治疗后是123.5mmHg，而在治疗阶段中平均为114mmHg。由此证明向患者的头皮上施用氨氧化细菌可以降低血压。
头发可以视为是保温材料，也可以作为氨氧化细菌繁殖的表面。头发也可以作为吸收物质，防治汗液滴下，它也可以为氨氧化细菌提供合适的微环境。紧张性出汗通过肾上腺素途径调节，通常表现为刺激头部和脖子上排汗。
非降温目的的排汗可以看作是身体增加一氧化氮产生的一个自然途径。疟疾寄生虫对一氧化氮很敏感，特别是在氧含量较低的环境下，例如在静脉毛细血管中。当对患有疟疾的动物施用一氧化氮合成酶抑制剂的时候，死亡率增加。过量的排汗是疟疾(以及许多其它感染)的一种症状，这可以看作是身体的自然一氧化氮增加机制。
人的汗液含有高浓度的乳酸。这使得汗液的正常pH在4.5左右，其中亚硝酸盐迅速分解释放NO。汗液含有丰富的铁元素。所吸收的铁的四分之一都通过汗液排泄出来。众所周知铁可以和NO作用生成铁-亚硝酰复合物。一氧化氮也可以和超氧化物反应生成过氧亚硝酸盐。在水溶液中铁催化过氧亚硝酸盐与其它化合物反应生成有毒性的产物。皮肤上丰富的铁和亚硝酸盐的存在可能是抵御皮肤感染的第一道防线。
由于皮肤的外层是无生命的，在它们脱落之前用一氧化氮浸渍和处理这些已死亡的皮肤层对健康没有有害的效果。实际上，由于依靠细菌产生亚硝酸盐并产生NO，身体的任何有生命的部分都不需要暴露于高水平的亚硝酸盐，一氧化氮，或毒性NO反应产物中。在皮肤上所达到的水平对活组织是有害的。这是避免皮肤感染的一个十分有效的途径，在不经常沐浴的情况下，人们就是使用这一系统。
锻炼对心血管疾病的效果也可以从新的角度来看。适度的运动既是锻炼，也是一种通过诱导排汗增加NO产生的方法。激烈的运动也可以达到这种效果，但是如果出汗太多，在锻炼之后通常会进行沐浴。洗去汗液也就会丧失所产生NO的保护性效果。这就是为什么在一些研究中看到激烈运动比适度运动的保护性效果差。沐浴加强了锻炼的保护性效果却减弱了NO的保护性效果。这或许能说明至少是在某些人中，皮肤细菌生成的NO所产生的保护性效果与锻炼的效果相当。
夏天心脏病的发病率降低可能是因为汗液停留在皮肤上的数量和时间增多。由于氨氧化细菌生长缓慢，它们被洗去的速度比增殖的速度快。心脏病在一年中的发病率的规律就是强有力的证据，它证明这种效果是很重要的。
亚硝酸盐可由细菌通过几种途径产生。第一种是通过氨或尿素的氧化。对于土壤中氨的硝化作用来说这是必需的第一个步骤。某些自养细菌利用这种氨氧化作用为自己提供所需的所有新陈代谢能量。第二种类型的自养细菌可以利用这种亚硝酸盐，进一步将其氧化为硝酸盐，并利用这些能量进行新陈代谢。其它包括异养细菌在内的细菌可以在将硝酸盐还原为亚硝酸盐的过程中利用硝酸盐氧化其它化合物。当pH值小于等于5.5的时候亚硝酸盐分解并释放出NO。
心脏病发生率的减少可能是由于细菌还原硝酸盐产生的一氧化氮，或者是由于细菌利用氨或尿素产生了亚硝酸盐。如果两次沐浴之间间隔时间较长，例如数周或更长的话，自养细菌就会增殖，因此许多观察到的发病率的差异有可能就是由于由汗液中硝酸盐产生的一氧化氮所致。但是，使用本发明的氨氧化细菌可以达到更高的水平，并对血管健康具有更好的效果。
在自然环境中，氨和尿素被亚硝化单胞菌，亚硝化球菌，亚硝化螺旋菌，nitrosocystis，nitrosolobus和nitrosovibrio氧化成亚硝酸盐。这些细菌都是靠无机物生存的革兰氏阴性细菌，它们利用二氧化碳作为主要碳源。在自然环境中，亚硝酸盐被硝化杆菌和硝化囊菌氧化成硝酸盐。在这些类型的细菌中，亚硝化单胞菌在土壤中的含量最丰富的，因此认为这种细菌在正常皮肤上也是最丰富的。这些细菌是自养的，也就是说，它们不使用有机碳源作为能量来源，虽然其中一些也可以在有限的程度上同化有机碳源以促进生长。这些细菌的所有新陈代谢能量都是通过对含氮物质的氧化得到的。大部分的碳都来自于用这种能量对二氧化碳的固定。由于这些细菌仅仅需要氨，氧，无机矿物质和二氧化碳，因此它们被认为是完全不致病的。身体上唯一可以获得它们的部分就是外部皮肤。它们与其它细菌相比生长缓慢。大肠杆菌的最佳倍增时间是20分钟，亚硝化单胞菌的最佳倍增时间是10小时。由于它们不利用葡萄糖或其它有机化合物，因此很难培养，它们也不能在用于分离利用有机底物提供能量并生长的病原菌的标准培养基上生长。某些菌株还可以直接利用尿素。
以控制量给身体施用一氧化氮对健康有很多益处。它可以增加血流量同时减少高血压，增加心脏效率，减少心脏负荷。它可以在心脏病发作或中风的时候减少梗塞面积，它可以增强男性或女性的性功能。一氧化氮是一种强力抗菌剂，能有效抵抗病毒，细菌，酵母和真菌。在外部皮肤上一氧化氮可以减少异养细菌引起的气味以及皮肤感染。
由于皮肤可以利用这些细菌，因此存在多种自然生理调控机制可以控制一氧化氮产生和吸收。一氧化氮的产生是从通过排汗向在外部皮肤的生物膜中的细菌释放尿素开始。在低水分活性的时候氨氧化受到抑制。一氧化氮一产生，就会扩散到头皮的毛细血管中。生物膜对这种扩散的抵抗在很大程度上取决于它的空隙部分充满空气还是汗液。一氧化氮可以向头皮中扩散，或者它也可以向外界空气中扩散，然后丧失(或者被吸入)。由于生物膜充满汗液，当排出更多的汗液的时候，一氧化氮产生的速度也不断增加。
当一氧化氮扩散入毛细血管的时候，毛细血管的灌注取决于其中含有一氧化氮的水平。在高NO水平的时候，毛细血管充分扩张，血流量超过了头皮新陈代谢所需要的量。结果是毛细血管充满了充氧的血液。一氧化氮在血液中的寿命受到充氧程度的严重影响。在脱氧的血液中，一氧化氮在小时的数量级上可以长时间保持稳定。NO与血红素相连形成 -亚硝酰血红蛋白(NOHb)，完整的氧化红细胞氧化成metHb，其半衰期是21分钟。在充氧血液中NO在数秒内迅速氧化。因此一氧化氮的吸收以及后来从头皮到血管的运输都是如上所述的被调控的，从头皮伸出的血管穿过头盖骨进入脑部的静脉窦，海绵窦中。静脉也由于一氧化氮作用而扩张，在高NO浓度下，这些静脉窦的体积增加，也增加了血液流经头皮的一氧化氮源的时间与血液运送一氧化氮到经过静脉窦或进入体循环的动脉之中的时间两者之间的时间间隔。当静脉血流过肺的时候，过量的一氧化氮可能被那里的氧化性条件所破坏。过量NO会产生全身性血管舒张的效果。当发生这样的血管舒张的时候，它会将血液从头皮分流到各处，从而减少了一氧化氮的吸收。
通过血液运输NO是很复杂的。已知NO可以形成复合物，包括NOHb，S-亚硝酰血红蛋白，S-亚硝基谷胱甘肽，亚硝酸盐，硝酸盐和具有不同分子量的多种S-亚硝基清蛋白。有看法认为从NO和NOHb的结合力很强以至于阻碍了NO在生理活性水平上的释放。但是在体内对NOHb的测量证明在NO呼吸期间NOHb浓度在动脉和静脉血之间显著减少。即使在NO呼吸期间只有少于1％的静脉到动脉的亚硝酰(血红素)-血红蛋白梯度被释放(基线，L-NMMA和运动状态下分别是176，468和340nM NO)并且没有与氧气和氧合血红蛋白反应，还是会造成血管舒张。
因此有多种自然调控机制都可以限制从头皮被吸收的一氧化氮和到达目标组织的一氧化氮的量。由于没有案例报道氨氧化细菌在头皮上会造成一氧化氮“中毒”，所以尽管这些细菌在环境中是随处可见的，由于这些细菌造成的一氧化氮“中毒”也是不太可能的，或许甚至是不可能的。现在已经知道食入硝酸盐并且硝酸盐然后被肠道中的细菌还原为一氧化氮会造成中毒，这样的情况甚至在牛食用硝酸盐含量较高的饲料时也会发生。
在夜间极度过量的NO会造成低血压。但是在夜间，新陈代谢会减缓，过量的代谢能力被反射性心动过速所补偿。高水平的NO被限制在脱氧血液滑流(这种血液灌注在头皮中)中，可以达到非常高的瞬时浓度，过量的NO可以在引起全身性低血压之前在肺中就被破坏。
一氧化氮可逆地与血红蛋白结合形成亚硝酰血红蛋白(在血红素基团上)或者形成S-亚硝酰血红蛋白(在球蛋白链的93位的半胱氨酸的巯基上)。一氧化氮也可以可逆地与充氧的血液反应，其中血红蛋白中的二价铁被氧化为三价铁，产生高铁血红蛋白。高铁血红蛋白没有毒性，但是它不能携带氧气，因此如果高铁血红蛋白过量，则没有足够的血红蛋白来运输所需要的氧气。这些情况都发生在高铁血红蛋白的量超出10％到20％的情形下。在这种情况下人都表现为颜色青紫。正常的红细胞具有酶(NADH-高铁血红蛋白还原酶)，可以迅速持续地将高铁血红蛋白还原为正常的血红蛋白。缺乏NADH-高铁血红蛋白还原酶系统的人很有可能从许多来源获得过量的高铁血红蛋白，从而具有很大的危险性。
饮用水中的硝酸盐也可能导致高铁血红蛋白的产生。食物或饮用水中的硝酸盐被肠道的细菌还原产生亚硝酸盐和一氧化氮。亚硝酸盐和一氧化氮可以将血红蛋白氧化为高铁血红蛋白。饮食中主要的硝酸盐来源是多叶的绿色蔬菜，素食者从蔬菜中摄取的数量是0.8mg硝酸盐氮/kg/天。对硝酸盐最敏感的人群是婴儿，饮用水中“没有观察到不良反应”的量是1.6mg硝酸盐N/kg/天。对一个50kg的素食者来说这个量就是从食物中摄取2.86mMNO3，从水中摄取5.71mM，总共摄取8.57mM NO3。而从头皮上排出的氨的总量是大约3.3mM。
一氧化氮可用于治疗急性呼吸窘迫综合症，除了吸入的空气还额外进行一氧化氮给药。由于忽略了其它一氧化氮来源，结果是最终积累起过量的高铁血红蛋白。
NO吸入引起metHb的增多。metHb的清除很快，其一阶时间常数是39-91分钟。从测量的NO吸收速度和metHb清除速度来看，估计连续吸入512ppm NO会使metHb的水平稳定在5.7到8.2％。甚至是在汗液中大量的尿素被转换为一氧化氮并被吸收的地方，metHb的水平也是可以忍受的。头皮生物膜中的NO水平不太可能达到500ppm，一氧化氮在头皮中的扩散也不太可能比肺中的吸收更有效率。睡眠时吸入500ppm NO相当于暴露于230mM/天的NO中，或者相当于头皮排出的氨的100倍。在NO呼吸期间，基本所有被吸收的NO都产生metHb。
除了沐浴习惯的改变；相比于肥皂的出现，目前肥胖症的流行更可能是因为七十年代早期洗发剂技术的变革。图4显示了关于洗发剂的美国专利数目。在出现“调理型”洗发剂之前，人们是不经常清洗头发的，因为这会使头发变得不易梳理并且没有美感。
在皮肤上可以通过异养细菌对汗液中硝酸盐的还原而产生一氧化氮。这种方式产生的一氧化氮比自养细菌产生的一氧化氮少，因为汗液中的氨浓度比硝酸盐浓度高三倍。
在没有现代沐浴习惯的条件下，自养氨氧化细菌可以定居在皮肤和头皮上，维持稳定的群体。发明人已经证明这样一个稳定的群体在他的头皮上存活了8个月，在他身体的其它部分存活了3个月。发明人3个月没有沐浴，但是由于自养细菌产生了很多的亚硝酸盐和氧化氮，引起气味的异养细菌的生长受到了抑制。所以尽管没有沐浴，发明人也基本“没有味道”，至少同事们是这么认为的。每天的沐浴只是抑制引起气味的异养细菌所必要的，这种异养细菌可以在24小时内增加数百万倍，而自养细菌在这段时间内只能增加几倍。
肥皂和清洁剂的广泛使用在现代社会已经深入人心。预防食物传播和手传播疾病的传播是现代社会健康的重要组成部分。但是，只有致病菌才是应该重点避免的。许多异养细菌都是条件致病菌，但是清除所有细菌并没有好处。暴露于无致病菌的环境中会使免疫系统“无事可作”，这也可能是哮喘病和过敏症增加的部分原因。当水来自可能是某个下水道上游的河流时候，当没有冰箱贮藏食物的时候，当任何感染的结果就是严重的疾病或死亡的时候“清洁仅次于信仰”的想法才可能是有用的。像许多其它好事情一样，只有适度的沐浴和清洁才是好的。
有效的NO在体内会在几分钟内引起血管舒张。最大效能的NO，乙酰胆碱，血管舒缓激肽，和SNP在增加的血流量中的衰减时间常数都非常相似，都是大约1分钟。NO清除的动力学有可能是依赖于浓度的，因此在浓度低于最大效能剂量(在(22)中使用)的时候NO寿命会较长。假定寿命与浓度无关，是1分钟，平均在24小时内来自头皮的NO在血液中的浓度就可以从50pM增加到50nM浓度。S-亚硝基血红蛋白(SNO-Hb)和亚硝酰(血红素)血红蛋白(NO-Hb)的基础水平分别为161±42nM/l和150±80nM/l。
对于很多生理过程来说，最感兴趣的并不是平均NO浓度，而是瞬时浓度。如果头皮上NO在1/4的时间内释放出来，浓度就会是4倍高，或者200pM到200nM。NO浓度还可以高达接近一氧化氮源的水平。假定心脏输出血量的1％流过头皮，虽然实际上可能要少一些，那么头皮的NO浓度可能高100倍。这种浓度足以提供从海绵窦的静脉血扩散到流过脑部的动脉血中的动力。脑部的NO水平可能是平均水平的几倍高，因为从头皮到脑部的运送时间很短。
在本发明的一个实施方案中，可以通过在头皮上施用自养氨氧化细菌大量减少肥胖症和糖尿病的发生。我从我自己的经验发现，当食欲受到了控制控制的时候，饮食和体重的控制就变得更容易了。理想的治疗方法是向身体和头皮施用自养氨氧化细菌，然后不洗澡。那些要洗澡的，可以在沐浴后在身体上洗过的部位重新施用这些细菌的培养物。如果频繁地沐浴，则必须重新施用细菌，通常还需要包括细菌的正常代谢产物，特别是亚硝酸盐和硝酸盐。在皮肤上施加这些自养氨氧化细菌所需要的营养物质也可以促进这些细菌的生长，如那些在美国典型培养物保藏中心保藏的标准培养基，包括ATCC1953，ATCC928，ATCC1573，ATCC221，ATCC929中发现的营养物质，包括，例如，尿素，铵盐，钠，钾，镁，钙，磷酸盐，氯化物，硫酸盐，微量矿物盐包括铁，铜，锌，钴，锰，钼和缓冲液。在皮肤和头皮上施用含有部分或全部这些营养物质的制剂或溶液，可以促进自然产生的自养细菌生长，产生亚硝酸盐和一氧化氮，而不会促进异养细菌的生长。
pH值的升高和游离氨都可以抑制硝化杆菌。在土壤中，这会导致土壤中亚硝酸盐的积累，与硝酸盐相比亚硝酸盐毒性很大。在皮肤上使用碱性物质会增大pH值，抑制亚硝酸盐的氧化从而使其浓度更高。因此用碱性化合物会增加亚硝酸盐的浓度。滑石粉基本是中性的，但它可能含有碳酸钙和碳酸镁等杂质。少量的滑石粉可使干的皮肤变成碱性，但是出汗时pH值会下降，可以转化为NO的亚硝酸盐的量增加。如硝化杆菌这样的细菌会减少皮肤上的亚硝酸盐浓度，抑制这些细菌可有效地进一步增强一氧化氮的释放。另外，硝化杆菌的存在会增加硝酸盐的产生。那么就可以利用其它利用其它细菌将人体皮肤上的硝酸盐和其它有机化合物转化为亚硝酸盐。
从这一点上来讲，有用的细菌是可以将人汗液中的正常组分代谢成NO前体的细菌。这种代谢包括，例如，尿素变成亚硝酸盐，尿素变成硝酸盐，硝酸盐变成亚硝酸盐，尿素变成氨，亚硝酸盐变成硝酸盐，以及氨变成亚硝酸盐。在某些情况下优选使用混合培养物。在沐浴期间和沐浴之后，细菌可以方便地和各种肥皂，局部用粉末，乳液，喷雾，凝胶和软膏混合使用。本发明的一个方面就是将这些细菌在身体出汗最多的部位，例如手，脚，生殖区域，腋下，脖子和头皮使用。皮肤的这些不同部位的主要差别在于其水分活性不同。由于脚部通常覆盖有袜子和鞋，而手更多地暴露在空气中，因此手部的皮肤比通常脚部的更干。不同的细菌菌株可在身体的不同部位发挥最佳效果，对所有类型的细菌混合培养会使那些生长繁殖和适应性最好的菌株成为某一特定部位的优势培养物。衣着也可以改变局部的微环境使之更有利于所希望的细菌的生长。例如，戴上帽子可以加大头发的浓密程度，有助于使头皮处在一个更温暖和更潮湿的环境中。
任何氨氧化细菌都可以用于本发明。在优选的实施方案中，氨氧化细菌应当具有本领域所知的如下特征能迅速将氨和尿素代谢为亚硝酸盐和其它NO前体；不致病；不引起过敏；不产生有气味的化合物；不产生恶臭的化合物；能在人的汗液上存活和生长；能在低水分活性的条件下存活和生长。
在一个实施方案中，将适应含水量较低环境的细菌置于患者附近。适应含水量较低环境的细菌是很有优势的，这是因为正常的皮肤环境相对是比较干燥的。有一种中度嗜盐的氨氧化细菌是亚硝化球菌mobillis(Nitrosococcus mobillis)，在Hans-Peter Koops等(Arch.Microbiol.107，277-282(1976))中对这种细菌进行了描述，在此引入其全文作为参考。这种细菌生长的范围很宽。例如，虽然它的最佳生长pH值是7.5，在pH6.5的时候它仍然能以最大生长速度的33％生长。另一种更嗜盐的菌株，亚硝化球菌halophillus(Nitrosococcus halophillus)是从天然盐湖的饱和盐溶液中分离出来的，在H.P.Koops等，Arch.Micorbiol.(1990)154244-248中对其进行了描述，在此引入其全文作为参考。亚硝化球菌oceanus(Nitrosococcus oceanus)(ATCC1907)也是嗜盐的，但是其最佳盐浓度在前两种之间。这三种菌株的最佳NaCl浓度分别是200，700和500mM NaCl。但是N.oceanus可以利用尿素，可以忍耐的氨浓度可高达1100mM氯化铵。虽然在最佳条件下细菌生长最快，但是也可以通过使用更多的细菌达到类似的结果。因此虽然N.mobillis生长的最佳pH值是7.5，也可以在pH6.5的条件下使用三倍多的细菌达到同样的硝酸盐产量。由于在本发明中细菌的数量可以很大，其数量级大于沐浴后24小时所产生的细菌数量，因此即使皮肤的pH值不是这些细菌的最佳值也并不妨碍它们的使用。由于N.halophillus是从饱和盐溶液中分离出来的，它在相对较潮湿的皮肤环境中很容易存活。
在另一个实施方案中；直接将可以产生一氧化氮的细菌置于患者附近。一个例子是在Armin Remde等人的“Production ofnitric oxide in Nitrosomonas europaea by reduction of nitrite”，Arch.Microbiol.(1990)154187-191中描述的，在此引入其全文作为参考。N.europaea和nitrosovibrio都可以直接产生一氧化氮。nitrosovibrio通常生长在岩石上，产生的酸性物质会造成腐蚀。Poth和Focht的“Dinitrogen production from nitrite by aNitrosomonas isolate.”(Appl Environ Microbiol 52957-959)提出将亚硝酸盐还原为挥发性的一氧化氮是微生物消除它们的生长环境，例如岩石表面中的毒性亚硝酸盐的一种方法。
本发明可以使用天然细菌以及通过基因工程方法改变其特征的细菌。可以用细菌培养技术分离具有上述特征的菌株。使用各种纯菌株的混合物可以避免简单培养来自皮肤的细菌所带来的问题，其中包括可能使致病菌和其它具有不希望特征的细菌生长。但是，培养来自皮肤上的细菌并使它们在模仿人汗液组分的培养基上生长也可有效增加一氧化氮产生的速度。对这些细菌进行培养和分离的一个方法就是使它们在含有尿素和氨和矿物盐的培养基上生长，同时使培养基中不含有异养细菌可以利用的有机化合物，例如糖和蛋白质。在分离自养氨和氨氧化细菌的时候，也可以使之在异养培养基上生长以证明自养菌株没有被异养细菌污染。
在1988年1月19日授予Ganczarczyk等人的美国专利序列号4720344，公开了有利于亚硝化单胞菌生长但不利于硝化杆菌生长的条件，在此条件下可使氨向亚硝酸盐的转化达到最大程度，同时使亚硝酸盐向硝酸盐的转化达到最小程度。得到这一结果的最佳方法是将pH值和废水中的氨含量调节到有利于亚硝化单胞菌生长但不利于硝化杆菌生长的水平，然后调整接触室中水的保留时间，使之小于所抑制细菌的恢复时间。在此引入其全文作为参考。
在1994年5月24日授予Cassidy等人的美国专利序列号5314542，公开了亚硝化单胞菌细菌培养物的生长和处理，使其具有更长的休眠保存寿命，并经随后的处理可以使之迅速恢复代谢活性。
在另一个实施方案中，治疗心脏病，阿尔茨海默病，肥胖症和2型糖尿病的氨氧化细菌培养物也可以这样使用，使氨氧化细菌在培养基上生长，从培养基浓缩并分离，悬于含有适当盐浓度的无菌水中，在无菌条件下贮存，通过添加氨使细菌复苏，然后应用于皮肤。
适于生长在人皮肤上的细菌的分离方法与适于在家畜消化系统中生长的细菌的分离方法相类似。收集来自健康个体的碎屑，接种到合适的培养基中，使其生长并鉴别特征。使用稳定状态持续培养方法以确保培养物的稳定性。
处理氨氧化细菌培养物的另一个方法是使氨氧化细菌在培养基上生长，从培养基浓缩并分离，悬于含有适当盐浓度的无菌水中，在无菌条件下贮存，通过添加氨使细菌复苏，培养一段时间使细菌活化。
氨氧化细菌是需氧的，需要氧气进行新陈代谢，它们不能在无氧条件下生活。但是，它们中的许多细菌除了利用氧气也可以利用硝酸盐作为新陈代谢过程的最终电子受体。它们在密封容器中长时间储存可能会增加该容器缺氧的危险。可以向容器中的流体内加入硝酸盐，使细菌在储存期间使用硝酸盐代替氧进行呼吸，这样的话也可以使用非流体物质例如凝胶和粘性物质。在这种物质内部的细菌可以在缺乏溶解的氧气的情况下利用溶解的硝酸盐作为氧化底物。
在本发明的另一个实施方案中，尿素，亚硝酸盐和硝酸盐，铁，乳酸和盐都可以包含在含有细菌的化合物中，或者单独补充施加在皮肤上，因为沐浴也洗去了这些水溶性的化合物。该细菌可以在沐浴之中或之后使用，也可以与各种局部使用的粉末，乳液，粘性物质，喷雾和软膏混合使用。这些化妆品制剂中还可以添加其它化合物，如本领域技术人员选自化妆品成分的化合物，例如，水，矿物油，色素，香料，芦荟，甘油，天然油，维生素E，草药浓缩物，乳酸，柠檬酸，滑石粉，粘土，碳酸钙，碳酸镁，氧化锌，淀粉，尿素和异抗坏血酸。
氨氧化细菌可以施用于患者的任何表面，例如皮肤和头发。在一个优选的实施方案中，细菌施用于患者的皮肤上。在一个更优选的实施方案中，氨氧化细菌施用于头皮上，因为头皮有丰富的血液供应。细菌可以与各种头发护理剂和装置混合，包括调理剂，发胶，头发喷雾，发网，梳子，刷子，帽子，发卡。
本发明的另一个实施方案包括用于腌制肉制品的类似方法，因为肉制品腌制的目的是产生一氧化氮。一氧化氮的一般性质，生理学性质，化学性质以及它在食物保存中所起的作用和作用机制在“Nitric Oxide Principals and Actions”，edited by JackLandcaster，Jr.，Academic Press，1996这本书中有详细描述，在此引入该书作为参考。这些腌渍用盐水和腌制组合物对健康几乎没有危险，因为人们认为食用这些食品是安全的。异养细菌通常用于肉的保存中，它们可以获得较低的pH值并且可以用硝酸盐产生亚硝酸盐，因此它们可以将腌渍用盐水中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，并释放NO，NO和肉反应产生腌肉特有的颜色和味道。尤其是在用抗坏血酸处理亚硝酸盐的时候会产生一氧化氮。亚硝酸盐被抗坏血酸盐还原生成一氧化氮。在现代的肉制品的腌制中，通常使用抗坏血酸盐和异抗坏血酸盐与亚硝酸盐反应生成一氧化氮。在食物保藏中，加入这些细菌的纯的培养物能延缓不希望的致病的和致腐败的细菌的生长。有时候也使用微球菌变异体来达到这个目的，如授权给Gryczka等的美国专利序列号4147807中所述。在pH值较低例如小于5的时候，一氧化氮会在这些化学反应发生以前从腌渍用盐水中迅速散失。因此建议在肉的保存中使用高的pH值。亚硝酸盐和异抗坏血酸盐就是一个实例。将这样的细菌施用于皮肤上可以通过将硝酸盐还原为亚硝酸盐在皮肤上增加一氧化氮的产生。一些异养细菌也可以用氨产生亚硝酸盐，但是它们对氨的氧化比自养的靠无机物生存的氨氧化细菌要慢的多。结合肉腌制配方与化妆品配方可以得到类似的有益效果。将细菌，尿素和异抗坏血酸盐进行混合可能是一种优选的混合方式。也可以使用其它生理学可接受的酸。
本发明的实施方案的优势在于所诱导的NO的产生是受到排汗的生理调控的。有时医生会开出像硝化甘油这样的有机硝酸盐，在情绪或身体紧张前使用。这些都是同样会导致紧张性排汗的情况。本发明的一个方面就是减少心脏病，血管疾病，阳痿和不育症的发病率。任何可以通过NO增强方法治疗的情况都可以用本发明治疗，甚至是已知的通过口服，局部使用，舌下，鼻，注射，吸入施用一氧化氮或NO供体物质的治疗。例如，伟哥用于治疗阳痿，它延长了NO作用的持续时间。使用本发明可以减少对诸如伟哥这样的试剂的使用。
在妇女的阴道使用这些细菌也可以通过在性交时为她的伴侣的性器官提供额外的一氧化氮从而增强其男性伴侣的性功能。正如民间治疗阳痿的方法，即在性器官上使用唾液是基于唾液中含有亚硝酸盐一样，在女性生殖器上使用唾液所产生的刺激效果也是基于唾液中含亚硝酸盐。本发明通过增加一氧化氮的产生可以对男性和女性性功能的增强具有类似的有益效果。
实施例IInitroceutic凝胶组分在大约1升凝胶中含有10g Carbopol ETD 2020700g高压灭菌的Milli-Q+水混合并搅拌均匀在1升水中用5摩尔NaOH和1摩尔KOH的混合物(大约6ml)中和至pH＝7.45。当聚合物被中和，亲水链延伸的时候，混合物变得非常粘。凝胶具有很强的切变强度，但是当切变强度过强的时候会屈服。该凝胶非常的光滑。
300g出芽培养基，pH＝6.0，高亚硝酸盐含量(好几mM)高活细菌含量混合物的pH＝7.130g新鲜培养基(pH＝8.4)最终的混合物的pH＝7.1在生长培养基中加入出芽培养基减小了凝胶的切变强度，稍微减少了粘度。这种减少是由于所加入组分的离子强度造成的。
Carbopol ETD 2020是一种“容易分散的”交联聚丙烯酸共聚物，由Noveon，Inc.出售。它不会被细菌降解，可被视为基本是生理“惰性”的，25年来被广泛用做含水凝胶试剂，用于局部使用的化妆品和润滑制剂。
生长培养基该溶液是模仿人汗液中的无机组分设计的。盐溶液是在1.0升Milli Q+水中含有1.5g NaCl，0.55g KCl，0.25gCaCl2，0.24g MgSO4·7H2O，0.02g K2HPO4，2.0g NaHCO3，1.5gNH4Cl，向溶液中加入(1ml/l溶液)微量矿物质(6g FeSO4·7H2O，3.5g CuSO4·5H2O，0.25g MnSO4·4H2O，0.03g Co(C2H3O2)2·4H2O，5g ZnSO4·7H2O，0.125g Na2MoO4·2H2O，0.015g KI，2g EDTA，在1升溶液中)达到汗液中的水平。Co和Mo在汗液中的含量是不知道的，但是它们加入的浓度类似于出版物中给出的氨氧化细菌生长介质中的浓度。所有其它组分都是在报道的人汗液的含量范围内(很巧合，这些值都与所公开的培养基中的值非常相近)。有趣的是，被吸收的铁元素的1/4都在汗液中被排出来了。选择水的含量使得各溶液的渗透压都相同。在使用前向高压灭菌的Milli-Q+水中加入干的盐配制成溶液。汗液的pH范围是4到6.8。在这个pH范围内，大部分氨以铵离子的形式存在，这对于氨氧化细菌来说是无法使用的。而尿素甚至在低pH也可以被使用。早期的研究证明尿素迅速(数小时内)水解为氨，因此使用氯化铵并调节pH值为7.8，这可以减少为了产生可用的氨所进行的pH调节。选择碳酸氢盐代替乳酸盐作为主要的非氯化物离子可以减少异养细菌的生长。营养液的初始pH值是大约7.8，但是很快就形成了沉淀物，造成pH值上升(由于形成了CaCO3)。细菌加速了这个过程，大概是由于细菌具有可以催化碳酸氢钙转化为碳酸钙的酶。
出芽培养基是在生长培养基中接种了自养氨氧化细菌并使其生长的生长培养基。混合物亚硝酸盐含量较高(数个mM)，pH值大约是6。只有通过细菌的作用才能降低pH值。
虽然凝胶不是在无菌条件下配制的，也没有检测是否存在其它细菌，但是相信凝胶中只有自养氨氧化细菌存活。细菌的培养基不含有机物，因此异养微生物的唯一的有机碳源就是自养细菌本身。培养基中唯一的亚硝酸盐来源就是细菌本身，它们能产生很高水平的亚硝酸盐，表示细菌是存在的。成熟培养基中的亚硝酸盐的水平很高，可以抑制许多不同类型的细菌。凝胶已经在许多患者身上局部使用过，并没有报告有不良反应。在轻伤伤口使用该凝胶可以明显抑制感染，促进愈合。凝胶中可达到的最大亚硝酸盐水平为大约10mM，因此10ml凝胶最多释放出50M的NO(每摩尔亚硝酸盐有0.5摩尔NO)。凝胶可以通过分解亚硝酸盐迅速释放NO，并通过其中存在的自养氨氧化细菌的代谢活性持续释放NO。对于局部应用来说，汗液中的尿素和身体的其它分泌物都可以作为这些细菌的底物，汗液的排放是身体调节这些生活在皮肤上的细菌的代谢活性的一种生理机制。
凝胶中的一氧化氮用电势NO传感器分析。大约在凝胶在室温制造并储存两个月后进行测量，NO含量约为2.2M。测量结果表明凝胶保持活性的保存期限很长。
这种凝胶的局部使用对健康有很多益处。它对性也有帮助。已经证明在性交之前将凝胶局部施用于生殖器对于男性和女性都可以增强性唤起。这是通过一氧化氮的作用来调节的。著名的对性有帮助的伟哥，可以通过伟哥对5型磷酸二酯酶的作用达到使男性勃起的目的。从男性性器官的结构来讲，一氧化氮可以刺激鸟苷酸环化酶，因此能刺激环化GMP的产生。cGMP导致各种平滑肌的放松，可使部分男性性器官充血。cGMP被5型磷酸二酯酶降解，伟哥可以抑制这种酶，延长NO的作用。5型磷酸二酯酶在男性和女性的生殖区结构中都可以找到。已知一氧化氮对男性性器官有刺激作用，因此可以预料它对女性性器官也具有类似的效果。在龟头阴蒂以及阴蒂的全部海绵体的神经中都发现了神经性一氧化氮合成酶(nNOS)的免疫反应性，而且在人阴蒂的维管组织中也发现了内皮一氧化氮合成酶(eNOS)，一种可以被剪应力刺激的酶，这说明一氧化氮对于这些器官维持正常的功能是必不可少的。5型磷酸二酯酶(该酶被伟哥抑制)在人的阴道中也有表达。研究表明阴蒂中的勃起组织被一氧化氮刺激而充血，在互联网上已有许多产品都声称具有刺激性一氧化氮的调节效果。一般的治疗阳痿的民间疗法，在阴茎上使用唾液，用的就是来自唾液的一氧化氮的刺激性效果。
凝胶在身体的其它部位的局部使用也证明它对健康的效果。它对于真菌感染的香港脚有很好的效果。它对于细菌感染的痤疮也有很好的效果，对于病毒感染引起的足底疣也具有好的效果。一氧化氮显示出对多种引起疾病的微生物都具有很好的抗菌效果。实际上，身体的免疫系统也是使用iNOS产生的一氧化氮作为抗菌剂的。
我还发现将这些细菌在皮肤上使用可以抑制体味。我在五月在我的皮肤上使用了这些细菌的培养物，然后超过6个月没有沐浴。在夏季体味完全受到了抑制。在冬季，体味就没有开始增加，由于穿上更多的衣服(毛衣)可以诱导排汗，因此为自养细菌提供了充分的营养，而异养细菌也受到了抑制。这种抑制是非常迅速的也是非常惊人的。本发明的另一个方面包括使用此细菌抑制异养细菌的生长。体味部分源自于皮肤上的细菌代谢物。一天中皮肤味道的产生表示快速生长的异养细菌产生了有气味的化合物。氨氧化细菌，通过抑制异养细菌的生长，可以减少产生的气味。因此本发明还可以用于减少体味，它可以单独使用或者和其它除臭类型的化妆品制剂一起使用。
当皮肤受到外伤或烧伤的损伤时，对皮肤上异养细菌的抑制有助于防治感染。我在轻微的擦伤和割伤上使用此凝胶，可以使伤口快速愈合，而没有感染或其它副作用。感染的预防对于身体上有大面积烧伤的患者来说是伤者治疗的一个非常重要的方面。到目前还没有见被这些自养细菌感染的案例报道，它们很可能根本不会引起感染，甚至是在免疫缺失的人身上。这些细菌是完全自养的，它们不能利用有机底物生长或者作为能量来源。
伤口的愈合有特定的过程i，其中的许多步骤都是受到一氧化氮调节的。第一步就是形成纤维状凝块以防止血液损失。然后免疫细胞渗入凝块，产生大量的一氧化氮以给伤口杀菌。当一氧化氮到达一定水平的时候，真正的“愈合”就开始了。粒状组织产生基质，最终形成疤痕组织。血管的再生有很大一部分也是由一氧化氮控制的。由自养细菌提供的一氧化氮可以使受伤的皮肤利用它的代谢活性达到其它目的。
在头皮上使用这些细菌还可以使由于男性脱发造成的光秃的地方长出头发。脱发与心脏病有一些关联，这可能主要是由于男性荷尔蒙所造成的。
我还发现从我的头皮和身体使用这些细菌以来的近一年时间里我的食欲减退了，我的体重减轻了大约25磅，或者说我原始体重的大约12％。我没有加强锻炼，只是减少了所吃的东西的数量。由于食欲的减退，减轻体重根本一点都不困难。
在怀孕的早期阶段经常发生晨吐。这表示食欲减退，对食物的兴趣减少。有趣的是，流行病学研究发现发生晨吐的妊娠有可能比没有症状的妊娠的结果“更好”。在正常的妊娠中一氧化氮的产生增加，但在子痫前期却减少。在一些先兆子痫的妊娠中证明有异常的一氧化氮合成。我认为伴有晨吐的食欲减退是由于一氧化氮的水平升高，在早期妊娠中这些升高的一氧化氮水平有利于子宫血管的改造，这对于正在生长的胎盘和子宫之间的充分的血管交换来说是必需的。
使用本发明的细菌还可以有效预防先兆子痫。在挪威，先兆子痫的标志是母亲血压超过140/90mmHg，其高峰期在12月，低潮期在8月。对患有先兆子痫的妇女进行一氧化氮供体透皮给药可以促进子宫胎盘之间的循环。有报道表明患有先兆子痫的妇女的一氧化氮代谢功能紊乱。我认为先兆子痫的季节性以及在夏季发生率降低与夏季的排汗增加有关，来自汗液的硝酸盐被还原为一氧化氮，或者是头皮上的自养氨氧化细菌产生一氧化氮增加了一氧化氮的量。在非洲全年都是很炎热的，非洲人的汗液残余物常年都有积累，这为头皮上的自养氨氧化细菌提供了营养，保持了这些细菌的天然种群。
先兆子痫可以通过在怀孕妇女，特别是具有患先兆子痫危险的妇女的皮肤上使用自养细菌来预防。可以看到，在使用这些细菌以后一氧化氮的基础水平增加了，这或许会使得晨吐更加严重。在怀孕早期就进行治疗对于怀孕妇女来说是非常重要的，这样可以在胎儿具有较高的代谢要求之前就开始进行需要一氧化氮的血管改造。
所有的身体分泌物都含有尿素(成人血浆中5mM，汗液中10mM，尿液中200mM，唾液中4mM，精液浆中12mM，乳汁中3mM)ii，因此原则上所有的身体分泌物都可以为这些细菌提供底物用来制造一氧化氮。
在许多环境中都可以观察到食欲的减退。高海拔会引起人和实验动物的严重的食欲减退。许多传染性疾病和癌症也常常以恶病体质为表征，这种恶病体质是由于无法进食而导致严重的体重减轻以至最后变得衰弱。我认为在这些不同的例子中食欲的减退都有一个共同的原因，就是与周围氧气水平相比基础一氧化氮水平增加了。主要的氧气传感酶是含有血红素的酶，其中分子氧与卟啉环中的铁原子相结合。除了结合氧，血红素还可以结合一氧化氮和一氧化碳。大家都知道一氧化氮可以和氧竞争细胞色素氧化酶，特别是在低氧水平的时候它可抑制细胞色素氧化酶。
所有身体分泌物都含有尿素(成人血浆中5mM，汗液中10mM，尿液中200mM，唾液中4mM，精液浆中12mM，乳汁中3mM)iii，因此原则上所有的身体分泌物都可以为这些细菌提供底物用来制造一氧化氮。
镰刀形红细胞贫血病是一种失调症，患这种病的人的血红蛋白具有结构性缺陷，使得脱氧血红蛋白聚合在一起，使红细胞由正常的柔软的状态变成刚性的(镰刀形的)。由于这种状况是在氧含量较低的情况下发生的，因此它主要是发生在毛细血管床中，在那里氧气从血液中被带走，血管直径也是最小的。由于镰刀型细胞是刚性的，它们不会变形而且不容易通过狭小的毛细血管。由于这些细胞被堵塞，被堵塞血管中的氧气运输就没有了，这导致氧气水平的进一步降低，更加剧了堵塞，这是一种正反馈。
羟基脲是一种对镰刀形红细胞贫血病有效的的治疗药物，已经在体外证明向氧合血红蛋白，脱氧血红蛋白或高铁血红蛋白加入羟基脲可以产生亚硝酰血红蛋白。
基础一氧化氮的增加对镰刀形红细胞贫血病具有几种有益效果。一氧化氮可以扩张血管壁，因此减少了它们被镰刀形细胞堵塞的可能，它也减少了血细胞凝集在一起的可能性，它通过形成聚合倾向性减少的亚硝酰血红蛋白从而使血红蛋白改性。
本发明也可以有效用于治疗镰刀形红细胞贫血病。急性镰刀形红细胞贫血病具有季节性，高峰季节是在天气寒冷的季节，而在炎热的季节发生率降低。我认为这种观察到的季节性是由于热天的汗液残余物增加，导致自养或异养细菌产生的一氧化氮增加所造成的。用本发明的方式使用自养细菌可以终年都具有更好的有益效果。
患者即使没有任何上述疾病的临床症状，也可以利用本发明获得有益效果。与正确饮食，服用维生素，锻炼或沐浴一样，本发明可以作为预防性措施使用。由于一些疾病都与血管扩张剂NO的一般作用有关，人们可以在用本发明预防心脏病的同时获得对阳痿的治疗效果。由于阳痿是一种令人难以启齿的疾病，因此将阳痿的治疗说成是进行普通健康滋补更易被人们所接受。
在本发明的另一个实施方案中，细菌可以应用于非人的脊椎动物表面。家养动物例如马，狗，猪，和鸡经常打滚，让身上沾满泥土。尿和粪便中都富含尿素，畜栏中生存的细菌可以快速将尿素分解为亚硝酸盐。野生动物身上也沾满泥土，动物这种行为可能就是在皮肤上或皮毛上接种可以将汗液组分代谢为NO和NO前体的细菌。使用基本上纯的这种细菌的培养物可以促进家养动物的健康，有利于它们生长。在动物的饲养场中存在大量的氨。可将氨代谢为NO或NO前体的细菌能减少周围环境中氨带来的不良效果，并提高动物集中饲养的经济性。其它患者包括但不限于脊椎动物，例如家养的，实验室养的，转基因的，嵌合的，以及动物园的动物例如马，猪，奶牛，狗，猫，山羊，绵羊，水牛，驴，骡，大象，猫，狼，骆驼，鸡，火鸡，灵长类动物，有蹄动物，啮齿动物，黑猩猩，大猩猩，猩猩，小鼠，大鼠和兔。
有些动物习惯将它们的尿和粪便堆积在同一个地方，这可以看作是它们的本能，它们要创造一个有利于亚硝酸盐产生细菌的培养和繁殖的环境。动物本能地将这些细菌在它们的皮肤上再接种的习惯表明这些细菌很容易从皮肤上丧失，再接种对动物来说是必需的。而人们比动物更频繁地沐浴，因而人们更需要再接种。
蹄叶炎或马蹄叶炎可通过在脚和蹄上使用一氧化氮供体来治疗。现已使用的有硝化甘油和其它一氧化氮供体。马在野生环境中本能地通过在泥巴中排尿来达到这个目的，这可以使能产生亚硝酸盐的细菌繁殖，然后它们在这片含有能产生亚硝酸盐的活性培养物的泥巴中行走。现代习惯要求保持马匹状况良好，在马行走过的地方都清除掉任何尿和粪便的堆积。所有有蹄动物都有类似的脚和蹄的疾病。因此所有有蹄动物都可以通过使用合适的氨氧化细菌从而获得有益效果。
另外，给马的皮肤上使用合适的氨氧化细菌可以在训练过程中增加一氧化氮的自然产生。一氧化氮可以透过马的皮肤扩散，被血液吸收并随之循环，产生全身性的效果。一些一氧化氮也会释放到马周围的空气中并被吸入。大概是减小的压降增加了肺中的气流量和血流量，因此也提高了训练效果。通过自然方法增强训练效果在赛马运动中是很有益处的。类似地，赛狗，役畜，驮畜以及处于紧张状态下的动物也可以使其一氧化氮的产生增加。人运动员同样也可以在训练之前，之中以及之后通过使用皮肤细菌增加一氧化氮的产生，从而提高成绩。典型的体育运动包括，例如竞走，举重，自行车赛或训练，足球比赛或训练，英式足球比赛或训练，篮球比赛或训练，棒球比赛或训练，高尔夫球比赛或训练，登山，拳击比赛或训练，曲棍球比赛或训练，网球比赛或训练。
在本发明的另一个实施方案中，氨氧化细菌可以通过直接或间接施用于患者表面而置于患者表面附近。可以将合适的细菌施用在与患者表面相接触的物品上从而间接地置于患者表面附近，例如寝具如稻草，刨花，枕头，床单，居住地围栏，畜栏，刷子，梳子和床垫。类似地，可以在废物箱中加入合适的细菌，当动物接触废物或废物箱的时候，就可以接近这些细菌。这种废物箱的另一个特点是，其中的尿液中的尿素被氧化成不挥发性的产物，这样可以减少废物箱中的氨味。废物箱放出一氧化氮而不是氨，这样可以增强附近动物和人的肺功能，并能对全身产生效果。
在本发明的一个方面中，可用氨氧化细菌处理物品。例如可以在该物品上涂上细菌，也可以将该物品浸在细菌中。在一个优选的实施方案中，用细菌处理的物品会接触到患者的表面，例如衣服，衣领和马鞍。
接触人表面的物品，例如尿布可以用氨氧化细菌处理。由于尿布的作用是保持住并吸收不能自我控制的人排出的尿和粪便，尿和粪便中的尿素可以被皮肤上的和排泄物中的细菌水解，产生具有刺激性并可能引起皮疹的游离氨。加入能将尿素代谢成亚硝酸盐或硝酸盐的细菌可以避免释放游离氨，并可以释放出亚硝酸盐以及最终释放NO，这有助于保持儿童和没有自制能力的人的皮肤健康。在尿布中产生一氧化氮还可能对人粪便中存在的致病微生物具有抗菌效果。这种效果甚至在一次性尿布作为废弃物被处理掉以后还能持续，可以减少由于接触污染的一次性尿布而传播的疾病的发病率。由于给弄脏的婴儿清洗时会除去氨氧化细菌，而氨氧化细菌被除去的速度比它们繁殖速度更快，这样会使皮肤上只留下能水解尿素的异养细菌，因此在尿布中加入氨氧化细菌是很有益处的。在二十世纪八十年代由于婴儿猝死综合症，或者说SIDS引起的婴儿死亡的流行与一次性尿布的广泛使用几乎同时出现。“背躺着睡觉”的方案，即使婴儿用他们的背部躺着睡觉显著减少了SIDS的发病率。用背部躺着睡觉的方式与低SIDS发病率之间因果关系的机制尚不清楚，但是，这有可能是由于当婴儿用背部躺着的时候，在睡眠期间婴儿皮肤与尿的接触增多。SIDS患者的被褥经常发现被汗液浸湿，这可能是由于婴儿在被汗液窒息的时候试图增加一氧化氮的形成所造成的，而不是由于传统认为的过热所造成的。
另一种可以进行同样处理的衣服物品是棉球。妇女在月经期产生的分泌物在特定环境下可以造成异养致病菌例如那些引起中毒性休克的细菌的生长。正如局部使用酸性亚硝酸盐可以治疗皮肤上的酵母感染一样，在阴道使用这些细菌也可以治疗和预防阴道酵母感染。通过使阴道具有不利于致病微生物生长的环境，可以减少性传播疾病的发病率。
其它衣物例如鞋，鞋垫，睡衣，运动鞋，腰带，帽子，衬衣，内衣裤，运动服，头盔，毛巾，手套，袜子，绷带等，也可以用氨氧化细菌处理。床上用品，包括被单，枕头，枕套和毯子也可以用这些细菌处理。在本发明的一个实施方案中，一段时间不能清洗的皮肤区域也可以与氨氧化细菌接触。特别地，在愈合过程中用于固定受伤肢体的矫形模具所覆盖的皮肤，以及伤处附近必须保持干燥以便伤口愈合的区域例如缝合的伤口，都因为与氨氧化细菌接触而获益。
在头和头皮穿戴的物品也可以用氨氧化细菌处理。头发上形成一氧化氮与皮肤有一定距离，这些一氧化氮可以被限制在帽子，围巾或面罩中，并直接进入被人体呼吸的空气中。
沐浴频率较低的人，例如宇航员，潜水艇工作员，战争中的军人，在偏僻地区工作的人员，难民，卧床不起的人以及许多其它情况，都可以通过维持本发明的细菌在皮肤上的存在保持皮肤健康。褥疮是一种由于血流不畅导致的常见疾病。本发明可以缓解循环不足的问题，并使血液循环正常化。
在另一个实施方案中，外用物品例如避孕套和男用裆布可以用合适的细菌进行处理。这些物品所产生的一氧化氮男性患者的刺激有助于男性进行性行为。类似地，对性行为所用的物品的纤维织物外罩，例如被单，毯子，沙发套，枕套进行处理也是有益的。
氨氧化细菌可以置于直接与患者表面接触的物品表面。这些细菌也可以暴露于体液中但并不直接与患者表面相接触。尤其是尿布，棉球或绷带的内层可以用氨氧化细菌处理，并且至少应有一层对体液，一氧化氮和/或一氧化氮前体来说是可渗透的。这些层对细菌不必是可渗透的。由于氨氧化细菌不能利用氨以外的其它化合物作为能量，它们也就不能感染伤口。虽然它们可能导致过敏，但是它们对异养细菌的抑制的作用远比可能引起的过敏重要。
不同的细菌可能适合不同的用途。因此适应非常高水平亚硝酸盐产生的细菌用于尿布，动物草垫以及其它非接触性的应用中可能是很理想的。在热带环境的旅途中，在军事用途中，或者为了提高杰出运动员，人和非人的脊椎动物的表现，高的亚硝酸盐水平也可以保护皮肤免于感染。
虽然自养氨氧化细菌在产生一氧化氮和一氧化氮前体方面是最有活性的，其它可以产生较少量一氧化氮的细菌也可以使用。在某些情况下有可能更需要使用其它细菌，例如当需要更好地控制一氧化氮产生时。使用其它细菌还可以达到其它目的，例如要通过产生酸性物质来控制pH值。
本领域技术人员无需过度的实验就可以进行进一步的修改和获得等价的方案，所有的修改和等价的方案都在下述权利要求所限定的发明的范围内。
本申请中引用的所有的参考，专利和专利出版物都在此引入其全文作为参考。
权利要求
1.一种治疗患有高血压、阿尔兹海默病、肥胖症，和II型糖尿病，镰刀形红细胞贫血病，先兆子痫，婴儿瘁死综合症，或血管病中至少一种疾病或具有患病危险的患者的方法，包括将氨氧化细菌施用于患者附近。
2.如权利要求1的方法，其中不需要其它方式的一氧化氮。
3.如权利要求1的方法，其中将氨氧化细菌施用于患者附近的行为包括将有效量的氨氧化细菌施用于患者表面，使细菌将表面上的氨，铵盐，或尿素中的任何一种代谢成一氧化氮，一氧化氮前体或其组合中的任何一种。
4.如权利要求1的方法，其中施用细菌的行为是在睡觉之前。
5.如权利要求3的方法，其中施用细菌的行为包括以合适的载体施用细菌。
6.如权利要求1的方法，其中放置细菌的行为包括放置选自下组中任何一种的细菌亚硝化单胞菌、亚硝化球菌、亚硝化螺旋菌、nitrosocystis、nitrosolobus、nitrosovibrio、及其组合。
7.如权利要求3的方法，其中将细菌施用于表面的行为包括将细菌施用于皮肤、头发或其组合上。
8.如权利要求1的方法，其中施用细菌的行为包括施用基本上纯的细菌。
9.如权利要求1的方法，其中施用细菌的行为包括将细菌施用在一种物品上；使该物品与患者表面接触。
10.如权利要求1的方法，进一步包括将选自下组的化合物中的任何一种施用在患者表面的行为汗液组分、尿素、亚硝酸盐、乳酸、硝酸盐、盐、铁盐、铵盐、及其组合。
11.如权利要求6的方法，进一步包括将尿素或金属盐中的至少一种以有效刺激细菌生长的量给予患者表面。
12.如权利要求10的方法，其中使物品与患者表面接触的行为进一步包括使细菌与患者表面接触。
13.如权利要求1的方法，其中给予细菌的行为包括将细菌施用在非人的脊椎动物患者上。
14.一种治疗患有高血压、阿尔兹海默病、肥胖症，和II型糖尿病，镰刀形红细胞贫血病，先兆子痫，婴儿瘁死综合症，或血管病中至少一种疾病或具有患病危险的患者的制剂，包括一种可以产生一氧化氮的细菌的活性培养物。
15.如权利要求14的制剂，其中所述可以产生一氧化氮的细菌是自养氨氧化细菌。
16.如权利要求14的制剂，其中所述可以产生一氧化氮的细菌与该细菌能用来产生一氧化氮的底物混合。
17.如权利要求14的制剂，其中可以产生一氧化氮的细菌与选自下组的底物混合氨，铵盐，尿素，亚硝酸盐，硝酸盐。
18.如权利要求14的制剂，其中该制剂是化妆品组合物，身体除臭剂或运动用制剂中的任何一种。
19.如权利要求15的制剂，其中所述细菌选自亚硝化单胞菌、亚硝化球菌、亚硝化螺旋菌、nitrosocystis、nitrosolobus、nitrosovibrio、及其组合中的任何一种。
20.如权利要求18的制剂，进一步包括选自下组的至少一种组分水，矿物油，色素，香料，芦荟，甘油，氯化钠、pH缓冲液、UV吸收试剂、硅酮油、天然油，维生素E，草药浓缩物，乳酸，柠檬酸，滑石粉，粘土，碳酸钙，碳酸镁，氧化锌，淀粉，尿素、亚硝酸盐、硝酸盐、铁盐、铵盐及其组合。
21.如权利要求18的制剂，其中所述制剂是粉末，乳液、粘性物质、喷雾或软膏中的任何一种。
22.如权利要求14的制剂，其中患者是人。
23.如权利要求16的制剂，进一步还包括至少一种选自下组的化合物尿素、铵盐、钠、钾、镁、钙、磷酸盐、氯化物、硫酸盐、微量矿物盐、铁、铜、锌、钴、锰、钼、缓冲液及其组合。
24.一种增加患者的基础一氧化氮的方法，包括将将氨氧化细菌放置施用于患者附近。
25.如权利要求24的方法，其中放置细菌的的行为包括以合适的载体施用该细菌。
26.如权利要求24的方法，其中放置细菌的行为包括放置选自下组的细菌亚硝化单胞菌、亚硝化球菌、亚硝化螺旋菌、nitrosocystis、nitrosolobus、nitrosovibrio、及其组合。
27.如权利要求24的方法，其中在表面施用所述细菌的行为包括将细菌施用于皮肤、头发或其组合上。
28.如权利要求24的方法，进一步包括将选自下组的化合物中的任何一种施用在患者表面的行为汗液组分、尿素、亚硝酸盐、乳酸、硝酸盐、盐、铁盐、铵盐、及其组合。
29.一种治疗患者伤口的方法，包括将氨氧化细菌以能有效引起细菌将表面上的氨、铵盐或尿素代谢为一氧化氮，一氧化氮前体或其组合中的任何一种的量施用于患者伤口上。
30.如权利要求29的方法，其中所述细菌选自下组亚硝化单胞菌、亚硝化球菌、亚硝化螺旋菌、nitrosocystis、nitrosolobus、nitrosovibrio、及其组合。
全文摘要
一种治疗患有高血压、阿尔茨海默病、肥胖症，和II型糖尿病，镰刀形红细胞贫血病，先兆子痫，婴儿瘁死综合症，或血管病中至少一种疾病或具有患病危险的患者的方法和制剂，包括将氨氧化细菌置于患者表面附近，通过氨氧化细菌产生一氧化氮和一氧化氮前体。
文档编号A61L15/46GK1630710SQ03803700
公开日2005年6月22日 申请日期2003年1月13日 优先权日2002年1月11日
发明者大卫·R·怀特洛克 申请人:大卫·R·怀特洛克