动物的胃肠道中存在大量的微生物,人的胃肠道中的微生物数量已经超过了人体的细胞总数。肠道菌群与宿主彼此依赖、相互制约,经过长期的共同进化形成独特的肠道微生物系统。这个微生物系统具有辅助宿主消化吸收营养物质、参与宿主代谢过程、为宿主代谢供底物和能量、促进肠道等组织器官的发育以及通过形成菌膜屏障为宿主提供保护等多种功能。同时肠道中还存在一些会损伤肠上皮屏障、破坏肠道菌群平衡、使宿主患病甚至死亡的病原菌。因此维持肠道菌群的稳态在抵御病原菌伤害方面显得十分重要,但是由于肠道菌的多样性及肠道免疫调节中存在的多种交叉影响,宿主如何耐受这些细菌并维持腔体中菌群稳态还没有得到充分揭示。在过去的研究中活性氧(ROS)和抗菌肽被认为是肠道菌群稳态的主要效应分子。但是最近的研究发现肠道共生菌的代谢产物可以下调一氧化氮(nitricoxide,NO)的产生,这预示着NO可能也参与了肠道菌群稳态调节。NO是生物体内可以自由扩散的小分子,生物体内绝大多数的NO都是由一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)合成的。NO可以作为信号分子激活多种途径,高浓度的NO还可以引起细胞内的氮应激,具有生物毒性。但是,NOS或NO是如何调控肠道菌群稳态还不清楚。在本文中,我们以日本囊对虾为实验材料研究了一氧化氮合酶(NOS)在对虾肠道菌群稳态中的功能。在病原体鳗弧菌的刺激下,对虾胃肠道中的Nos分别在3h和6h表达上调表达最明显。为了研究NOS的功能,我们通过RNA干扰(RNAi)实验敲低了该基因的表达,发现胃和肠中该酶催化产物NO含量下降,细菌数量则是分别增加了 5.3和4.2倍。此外,我们发现在NOS的抑制剂L-NMMA的作用下,随着抑制剂浓度的升高,对虾胃肠道的NO含量减少,细菌量显著增加。经过筛选,在RNAi实验组或抑制剂作用的对虾中几种抗菌肽(Alf-eI、CrusI-1、CrusI-2和CrusI-5)的表达受到抑制。在进一步的研究中,我们发现NO的含量下降导致对虾体内的ERK的磷酸化水平降低和转录因子Dorsal向细胞核的迁移减少。以上的研究结果表明,日本囊对虾胃肠道中的NOS会响应鳗弧菌刺激产生NO,这些NO会通过激活ERK的磷酸化和促进Dorsal的核易位启动抗菌肽(Alf-e1、CrusI-1、CrusI-2 和CrusI-5)的转录表达,从而限制或杀灭入侵宿主的病原菌,最终保持对虾肠道菌群稳态。