JP2005515218A - アンモニア酸化細菌を含む組成物およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

高血圧、アルツハイマー病、肥満、２型糖尿病、鎌状赤血球貧血、子癇前症、乳幼児突然死症候群、または血管疾患のうち少なくとも一つを発症したか、またはその発症のリスクを有する対象を処置するための調製物および方法であって、アンモニア酸化細菌を該対象の表面に極めて接近した適切な場所に置くこと、またアンモニア酸化細菌を用いて一酸化窒素および一酸化窒素前駆体を該対象に極めて接近した適切な場所に置くことを含む、前記調製物および方法。

Description

発明の詳細な説明

技術分野
本発明は、対象の表面上での一酸化窒素および一酸化窒素前駆体の産生を増加させるアンモニア酸化細菌を含んだ組成物に関し、また、特に一酸化窒素を対象に投与することによる、該対象における血圧の低下のため、アルツハイマー病の処置のため、肥満の処置のため、および２型糖尿病の処置のために前記組成物を用いる方法に関する。

有益な細菌は病原菌の増殖を抑制するために用いられてきた。細菌および他の微生物は環境の至る所に存在する。病原菌および微生物病原説の発見は、健康と病気の状態に多大な効果をもたらした。細菌は全生物の腸の内容物の正常な部分である。正常な状態においてはこれらの細菌は病原性ではなく、事実、正常な腸の内容物を病気の原因となる生物にとって棲みにくいものにすることにより、健康を改善している。これは多くの方法により達成されている：栄養物を消費して病原菌に少量しか残さないこと；ｐＨ、酸素分圧などの状態を病原菌が棲みにくい状態にすること；病原菌に対して毒性のある化合物を産生すること；これらの微生物が病原菌を食物として消費すること；病原菌にとって利用可能な物理的スペースを少なくすること；および特定の結合部位を占領して、病原菌に対する部位を少なくすること。これらの望ましい細菌の存在は、病態の予防に有用であると考えられている。

食品の発酵は、腐敗または病原性の可能性のある生物を、所望の非病原性株に置き換えるために行われている。醸造酒、ワイン、酢漬け食品、チーズ・ヨーグルト・バターミルク等を含む発酵乳製品、ソーセージなどは全て、所望の微生物が、増殖に有益で腐敗および病原性株の増殖を阻害する条件下において、食品に意図的に播種された例である。有害な細菌の増殖を阻害するための、特定細菌の使用について開示した米国特許には、Farrに対して１９７６年１０月５日に発行された米国特許第3,984,575号、Nurmiらに対して１９８７年８月２５日に発行された米国特許第4,689,226号、Grahnらに対して１９９４年６月２１日に発行された米国特許第5,322,686号、Sternらに対して１９９５年９月１９日に発行された米国特許第5,451,400号、Nisbetらに対して１９９７年２月１８日に発行された米国特許第5,604,127号、Sternらに対して１９９８年９月１５日に発行された米国特許第5,807,546号などが含まれる。

Tosiらに対して１９９３年１月５日に発行された米国特許第5,176,911号には、健康で無症候性の患者から回収された特定の細菌の使用が開示されており、この細菌は、膣内イースト菌感染症に罹患した女性の膣部位への予防的および治療的な局所適用物として、実験室レベルでその特性が評価されている。
一酸化窒素ガスは投与可能であること、また吸息時に鼻腔で生成され、吸入した空気と共に肺に取り入れられることが知られている。このように、一酸化窒素は肺で吸収され、そこでヘモグロビンに付着し、Ｓ−ニトロシル化ヘモグロビンを形成する。これが、体内の全身作用をもたらすＳ−ニトロシル化ヘモグロビンの主要な源である。以下の米国特許には、一酸化窒素吸入の種々の生理学的効果が開示されている：Frostellらに対して１９９５年６月２７日に発行された米国特許第5,427,797号、Perryに対して１９９８年６月１６日に発行された米国特許第5,765,548号、Zapolらに対して１９９９年５月１８日に発行された米国特許第5,904,938号。

Smithらに対して１９９６年５月２１日に発行された米国特許第5,519,020号には、外傷に極めて接近して配置され種々の機構により治癒を促進する、一酸化窒素放出材料の使用が開示されている。一酸化窒素は有毒の可能性があり、過剰用量では有害となることもあるため、一酸化窒素の放出速度を制御するためにポリマー材料が用いられる。
Fungらに対して１９９７年７月８日に発行された米国特許第5,646,181号には、局所的に適用された場合、低血圧症などの全身的副作用なしにインポテンツを処置するのに十分な量の一酸化窒素を放出する、一酸化窒素放出有機化合物を含む局所的医薬が開示されている。

Tawashiに対して１９９７年７月１５日に発行された米国特許第5,648,101号には、無機亜硝酸塩と第一鉄金属塩の作用を介して一酸化窒素を遊離する製品が開示されている。これらの製品は、摂取してもよく、局所的に適用しても、座薬として用いても、経皮的パッチとして適用しても、また浸透ポンプ（osmotic pumps）において使用してもよい。
Russellに対して１９９９年４月６日に発行された米国特許第5,891,472号には、ウマの蹄葉炎（equine laminitis）の処置のための、局所的に適用する一酸化窒素供与体が開示されている。

Fosselに対して１９９９年４月２０日に発行された米国特許第5,895,658号には、局所的に適用されたＬ−アルギニンの使用が開示されており、Ｌ−アルギニンは、一酸化窒素合成酵素が一酸化窒素を産生して皮膚の局所的な血管拡張を引き起こすための基質であって、これによって有益な効果、例えば、冷たいかまたは少し冷えた組織を暖めること、頭皮上の毛髪を成長させること、糖尿病または寝たきりのために二次的に生じる下腿の潰瘍の治癒などをもたらし、さらに、局所的な血液供給の改善に基づく生来の機構の回復を介した、有益な効果をもたらす。
Garfieldらに対して１９９８年２月２４日に発行された米国特許第5,721,278号には、排卵を阻害するための、対象の身体に注入される一酸化窒素合成阻害剤の使用および、排卵を引き起こすための一酸化窒素前駆体の使用が開示されている。

Demopulosらに対して１９９８年９月１日に発行された米国特許第5,800,385号には、手術創部位の洗浄（irrigating）のための、一酸化窒素供与体を含んだ溶液が開示されている。一酸化窒素供与体は、その抗痙攣活性により溶液中に含まれてもよい。
Demopulosらに対して１９９９年１月１２日に発行された米国特許第5,858,017号には、泌尿器科的洗浄溶液中に他のものに付加して一酸化窒素を含む、溶液の使用が開示されている。
Cookeらに対して１９９９年１月１９日に発行された米国特許第5,861,168号には、冠状動脈バルーン血管形成術中に、処置する血管の肥厚化を減少させるためおよび、血管形成の処置に対する耐用性を改善するための、一酸化窒素前駆体の壁内（intramural）適用が開示されている。

Fungらに対して１９９４年１月１１日に発行された米国特許第5,278,192号には、狭心症、特に慢性安定狭心症、虚血性疾患、うっ血性心不全を含む状態の継続的処置および、男性患者における高血圧および／またはインポテンツの制御のための、有機硝酸塩の使用について開示されている。これらの有機硝酸塩は、舌下、経口および口腔錠およびカプセル、局所的クリームおよび軟膏、パッチ、テープ、スプレーならびに静脈内溶液を含む、種々の方法により投与してよい。
Moskowitzらに対して１９９５年１月３１日に発行された米国特許第5,385,940号には、脳卒中の際に一酸化窒素産生を増加させ、血管拡張を起こして梗塞のサイズを減少させるための、一酸化窒素合成酵素の基質として作用する、一酸化窒素供与体またはＬ−アルギニンの投与について開示されている。

Keeferらに対して１９９７年７月２２日に発行された米国特許第5,650,447号には、動脈の再狭窄の処置のための、結合一酸化窒素放出化合物を含んだポリマーの使用について開示されており、ここでこのポリマーは、縫合糸、血管移植材料、ステント、心臓弁、薬ポンプおよび薬物送達カテーテルなどのデバイス、自己接着手段例えば管腔内（endoluminal）移植材料、リポソーム、微粒子、微細球、ビーズ、ディスクまたは他のデバイスなどに組み込まれている。
Wink, Jr.らに対して１９９８年８月４日に発行された米国特許第5,789,447号には、虚血再灌流障害に関連した、フリーラジカルが誘発する組織損傷を低減するための方法であって、ここで虚血再灌流障害が、以下よりなる群から選択される状態または疾患に関連するものである場合について開示されている：移植、外傷、炎症、脳卒中、発作、関節リューマチ、アテローム硬化症、癌、痴呆、糖尿病、高血圧性クリーゼ、潰瘍、狼そう（lupus）、鎌状赤血球貧血、虚血性腸症候群、肺塞栓症、ボール症候群（Ball’s syndrome）、膵炎、心臓発作、および加齢。

Greenらに対して１９９８年９月２９日に発行された米国特許第5,814,666号には、抗菌剤としての一酸化窒素放出化合物の使用が開示されている。
Stamlerらに対して２０００年５月２日に発行された米国特許第6,057,367号には、ニトロソ化ストレス（nitrosative stress）を用いる種々の方法の使用について開示されている。これらの方法には、酸性化亜硝酸塩を口内洗浄剤として用いること、および、酸性化亜硝酸塩とチオールの混合物を局所的適用に用いることを含む。Ｓ−ニトロソチオールは局所的に適用可能であり、または無機亜硝酸塩、薬理学的に許容可能な酸およびチオからその位置で（in situ）形成可能である。病原微生物はまた、基質を病原微生物の増殖を阻害するニトロソ化剤（nitrosating agents）へと転換できる。

Ferric C. Fang編のKluwer Academic/Plenum Publishersから１９９９年に出版された書籍「一酸化窒素と感染(Nitric Oxide and Infection)」の中で、Nigel BenjaminおよびRoelf Dykhuizenによるタイトル「一酸化窒素と上皮宿主（生体）防御(Nitric Oxide and Epithelial Host Defense)」の章において、著者らは、正常な感染制御における皮膚上での一酸化窒素産生の意義について、および、酸性化亜硝酸塩を含む軟膏が足白癬（水虫）の処置に効果的であることを開示している。彼らは、亜硝酸塩の皮膚上での正常な産生を、皮膚の細菌による、汗中の硝酸塩の亜硝酸塩への還元作用によるものとしている。

しかし、多くの従属栄養細菌、例えば大腸菌などが硝酸塩を亜硝酸塩に還元する。これらの細菌は、通常は酸素をその細胞呼吸の電子シンク（electron sink）として用いるが、酸素がない場合には硝酸塩も用いることのできる、通性嫌気性細菌である。これらの細菌は全て有機の基質をエネルギーと増殖に利用し、これら細菌の多くは病原性となり得る。口内においては、唾液の硝酸塩がこれらの通性嫌気性細菌によって還元される。これら硝酸塩還元細菌は、舌の上に累積するバイオフィルムの層によって嫌気性を保たれている。皮膚の表面は好気性であることが期待されるため、硝酸塩の亜硝酸塩への還元はわずかである。幾らかの一酸化窒素は細菌による汗の還元によって産生され得るが、汗の尿素含量は硝酸塩含量より遥かに多い。

発明の概要
より簡単にまた安全に促進される、一酸化窒素のさらに有効な源が必要とされている。
本発明は、高血圧、アルツハイマー病、肥満、２型糖尿病、鎌状赤血球貧血、子癇前症、乳幼児突然死症候群、または血管疾患のうち少なくとも一つを発症したか、またはその発症のリスクを有する対象を処置するための、アンモニア酸化細菌を該対象に極めて接近した適切な場所に置くことを含む方法に関する。一つの態様においては、細菌は、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソシスティス、ニトロソロブス、ニトロソビブリオ、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。

本発明はまた、高血圧、アルツハイマー病、肥満、２型糖尿病、鎌状赤血球貧血、子癇前症、乳幼児突然死症候群、または血管疾患のうち少なくとも一つを発症したか、またはその発症のリスクを有する対象を処置するための、一酸化窒素産生細菌の活性培養物を含む調製物に関する。
本発明の他の態様は、対象における基礎一酸化窒素(basal nitric oxide)を増加させるための、アンモニア酸化細菌を該対象に極めて接近した適切な場所に置くことを含む方法である。
本発明の他の態様は、対象の外傷を処置するための方法であって、アンモニア酸化細菌が表面のアンモニア、アンモニウム塩、または尿素のいずれかを、一酸化窒素、一酸化窒素前駆体、またはそれらの組み合わせのいずれかに代謝するための、該細菌の有効量を、前記対象の外傷に適用することを含む、前記方法である。

発明の詳細な説明
本発明は、対象の表面に極めて接近して一酸化窒素および／または一酸化窒素前駆体の産生を増加させるためのアンモニア酸化細菌を含む組成物、および、対象における心疾患、アルツハイマー病、肥満、２型糖尿病などの疾患を、一酸化窒素（ＮＯ）を該対象に投与することにより処置する方法に関する。ここで用いる「対象」の用語は、ヒトまたは脊椎動物であって、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ニワトリ、例えばサルなどの霊長類、ラット、およびマウスなどを含むが、これらに限定するものではない。本発明の一つの態様によれば、一酸化窒素、一酸化窒素前駆体および／または一酸化窒素放出化合物は、心疾患の処置、アルツハイマー病の処置、肥満の処置、および２型糖尿病の処置のために、対象の表面に極めて接近して適切な場所に置いてよい。本明細書中で「処置する」の用語は、疾患または障害の発症を予防または阻害すること、および疾患または障害の発症後の進行を阻害または停止させることを意味する。一酸化窒素は、局所的に、吸入して、および／または注入して体内に適用してよい。

すなわち、一つの態様においては、アンモニア酸化細菌組成物を入浴中または入浴後に皮膚に適用し、汗の尿素および他の成分を亜硝酸塩に代謝し、そして最終的には一酸化窒素（ＮＯ）に代謝することは、ＮＯの自然の源をもたらす。本発明の一態様によって、皮膚の表面またはその近くにおける局所的な一酸化窒素の放出が生じ、そこで一酸化窒素は皮膚内に拡散して局所的および全身作用を有する。この自然に産生された一酸化窒素は次に通常の代謝経路をたどり、それによって身体で利用される。皮膚に対する尿素またはアンモニウム塩の付加は、これらの細菌が亜硝酸塩の形成のために利用するさらなる基質を提供する。本明細書中において、「表面近く」のフレーズは、表面に隣接してまたは極めて接近して、と定義されるが、表面に接触している必要はない。

驚くべきことには、一酸化窒素の重要な源は、頭皮上に生息し汗の尿素を一酸化窒素産生の基質として利用する、独立栄養アンモニア酸化細菌であることが、本発明の一態様において見出された。石鹸と流れる熱い湯を用いる入浴は現代の習慣である。石鹸および屋内の給湯配管の開発以前には入浴は困難であり、快適ではなかった。自然の水域のない場所においては、初期の人類にとってはそのオプションでさえ利用不可能であった。入浴なしの場合、人々は、皮膚上に生息し汗の残留物で生存する細菌を含むバイオフィルムの層を形成したであろう。自分自身の経験を通して、私は、かかるバイオフィルムが独立栄養アンモニア酸化細菌を含む場合、夏季に数ヶ月間入浴しなくても不快な体臭が発生しないことを見出した。

一酸化窒素は、皮膚を通して皮膚の毛細血管に素早く拡散する小さな分子である。これら毛細血管が拡張し、またＮＯが血中へ拡散して身体の他の部位へと運搬されることも可能である。皮膚表面における毛細血管の拡張は、運動の間皮膚への血流を増進し、従って皮膚からの熱の損失を増進する。
心疾患および他の血管疾患は、先進国における重要な死亡原因の一つである。血管疾患はまた、それに苦しむ人々の生活の質を大きく低下させる原因となる。多くの医療資源が、疾患のこれらの形態の原因の予防、処置および研究に向けられている。

運動は、心臓、血管系、および健康一般について保護作用を有するとして昔から勧められてきた。多くの研究や報告書が、運動と心疾患による死亡との間の逆相関を示している。奇妙なことには、血管系に対する運動の保護作用は、活動レベルが激しいほど低くなることが時々見られる。より激しい身体活動におけるこの保護作用の低下は、全ての研究において観察されるものではないが、心疾患および脳卒中の両方において観察されている。最近の研究、I-Min Leeら著「身体活動と脳卒中の発生率、ハーバード校友健康研究（The Harvard Alumni Health Study）」（Stroke. 1998:29:2049-2054）によれば、Ｕ字型の脳卒中の発生率対運動強度の曲線が示されている。ウォーキングもまた、他の運動形態から独立して、脳卒中の発生率を減少させることが観察された。著者らは、これらの観察について説明することはできなかったし、これらの観察についての満足な説明はまだなされていない。

心疾患による死亡率は、しばしば季節的に大きな変動を示す。最近の論文「フランスにおける慢性心不全による入院および死亡率の季節変動」Fabrice Boulay, MDら著（Circulation. 1999;100:280-286）には、６年間に渡り、死亡率が冬の月において顕著に増加し、夏の月において減少することが示されている。フランスの全人口をカバーしたこの研究では、月別平均値の最高値が１月であり、年の平均値より２０％高いことが示された。月別平均値の最低値は平均値より１５％低く、８月であった。このパターンは研究に用いられた全年にわたって見られたが、このデータについての十分な説明は示されていない。

食事、喫煙、運動、高血圧のコントロール、結婚していること、性格の型、遺伝因子、ウィルス感染、適度なアルコール摂取は全て、心臓および血管疾患の発生率に影響することが示されている。これほど多くの要因が重要であるため、可能性のある既知および未知の交絡因子を修正する適切なコントロールを見出すことは非常に困難である。私は、簡単にコントロールできる別の因子が、血管疾患の異なる発生率の矛盾の幾つかを説明可能であることを見出した。
身体活動は多くの生理学的変化をもたらす。身体運動を増やすと、心拍数と呼吸数が増加して、仕事を産生する細胞への燃料と酸素の供給が増加する。この仕事の産生は１００％効率的ではないため代謝熱もまた増加するので、これを放散しなければならない。身体は汗の産生を増やし、この熱を蒸発冷却により放散する。

西洋医学は運動の素早い生理学的効果に焦点を当てているが、発汗それ自体も支持者（proponent）を有している。サウナにおけるように周りの温度を上げることは、人の健康に有益な作用を有するとされてきた。事実、高い温度で発汗を誘発することは、石鹸と流れる水（湯）の導入に先立って多くの文明における個人衛生の一般的な要素であった。トルコのハマン（hammam）、フィンランドのサウナ、アメリカ先住民のスウェットロッジ、ロシアのバニーア（bania）、および中央アメリカのテマスカル（temascal）は全て、高温を個人的な洗浄と衛生に使用する例である。ギリシャとローマの浴場も、ＢＣ５世紀からの文書記録によれば同様のものである。サウナ様の処置による健康作用の一般的な説明は、発汗を増加させて毒素を体内から「洗い流す」ことである。

近代医学はヒトの生理機能についての理解を大きく進歩させたが、まだ説明できないことも多い。伝統的な薬物や実践は、多くの場合、医薬特性を試験するための化合物および方法の有用な源である。したがって、一酸化窒素の形成と放出を調節し増進するという身体の生来の能力を改善する方法は、重要かつ広く知られた健康上の利点を有することができる。
一酸化窒素の生成と放出のコントロールと調節は、適切な血圧、血管緊張および血液の凝固特性を維持する方法、ならびに他の身体機能のホストを提供することができる。しかし、一酸化窒素は生理液中での寿命が短い。

一酸化窒素は血管拡張剤であり、病気を引き起こす微生物に対する、ヒト身体の生来の防衛機構の要素であるともされてきた。病気を引き起こす多くの微生物が、身体の一酸化窒素産生の増加をもたらす。ある病態においては過剰な一酸化窒素が指摘されてはいるが、一酸化窒素の産生は治療法ともなり得る。
ヘモグロビンは可逆的に一酸化窒素と結合してＳ−ニトロソヘモグロビンを形成する。この化合物は身体の一部で形成され、血液によって酸素分圧が低い部位へと運搬され、そこで分解して一酸化窒素を放出する。一酸化窒素はさらに、血液の酸素含量が低い毛細血管の拡張を引き起こす。この拡張により、酸素が減少して最も必要とされるこの部位への血流が増加する。Ｓ−ニトロソヘモグロビンの既知の源は肺である。一酸化窒素は鼻腔で産生され、肺で吸収され、血液と空気の流れの釣合いを改善することにより肺の機能を改善する。一酸化窒素はまた、抹消循環に効果を有する。

アルツハイマー病は、灌流低下に続いておこる、神経変性を伴う微細血管障害と考えられている。アルツハイマー病は全ての個体に起こるのではなく、また、１回の、または２、３回の灌流低下によって起こるのではなく、むしろ、時間をかけて、時には何年もかけて起こるものである。アルツハイマー病の経過は変化が少なく単調ではあるが、一定したものではく、既知の灌流低下の事象とは関連しない。初期の段階においては、神経障害の程度および低下の速度にかなりのばらつきがある可能性があり、初期段階におけるアルツハイマー病の診断を困難なものにしている。
一酸化窒素は細胞に対して、ミトコンドリアのカスパーゼ（caspase）を競合的にニトロソシル化し（nitrosylating）、低酸素状態におけるその活性化を阻害し、そしてアポトーシスを阻害することによって、低酸素または虚血性事象に対してより抵抗性を有するような状態を誘発する。一酸化窒素は、カスパーゼ９をニトロシル化することにより、シトクロムＣ放出の下流においてアポトーシスを阻害する。ＮＯは、ミトコンドリアシトクロム酸化酵素を阻害し、ミトコンドリアによる酸素利用を妨害する。

一酸化窒素は、身体の種々の細胞において種々の状況下で産生され得る。内在性の一酸化窒素産生は、一酸化窒素合成酵素（ＮＯＳ）を介して行われる。ＮＯＳは３つのアイソフォームを有し、それらは誘導型（ｉＮＯＳ）、内皮型（ｅＮＯＳ）、および神経型（ｎＮＯＳ）である。ｉＮＯＳは、Ｃａ^＋＋に依存せず、μＭの範囲で一酸化窒素を産生できるが、多くの誘発時間を必要とする。ＮＯはまた抗酸化剤であり、ＯＨ₋を素早く破壊する。アルツハイマー病においては、酸化的損傷はＲＮＡ特異的である。酸化はアルツハイマー病において、脆弱な神経細胞の顕著な特徴である。酸化生成物は、細胞質におけるＨ_２Ｏ_２のヒドロキシル基および酸化還元活性金属により産生され得る。一酸化窒素は超酸化物およびＨ_２Ｏ_２を取り除くことができる。従って、細胞質におけるＲＮＡの酸化は、ＮＯが不在の場合の酸化ストレスと一致する。酸化されたＤＮＡの存在は見出されなかった。

ＮＯは鼻腔において産生されることができ、高Ｏ_２親和性Ｒ状態におけるヘモグロビンによって肺で吸収され、血液により酸素分圧の低い部位へと運搬され、そこではＯ_２放出の後、Ｔ状態のデオキシヘモグロビンがＮＯを放出する。このＮＯの放出は、細動脈を規定する血流において血管拡張を誘発し、Ｏ_２分圧の低下に反応して血管を拡張することにより血流を調節する。しかし、血流を調節する細動脈は、酸素の放出が起こる毛細血管の上流である必要があり、酸素の存在下においては、ＮＯはヘモグロビンにより酸化されて亜硝酸塩および硝酸塩となる。

ＮＯは脱酸素化されたヘモグロビン（Ｈｂ）によって容易に取り込まれ、インビトロ（in vitro）の嫌気性状態において安定である。ＨｂはＮＯに対し酸素に対するより高い親和性を有するが、脱酸素化されたＨｂテトラマー（tetramer）（Ｈｂ−（Ｏ_２）_３ＮＯ）上の１個のＮＯの存在は、酸素に対する親和性を低下させ、従って酸素の放出を増加させる。ヘモグロビンの存在は全血中の酸素の拡散速度を増加させる。一酸化窒素はさらにＯ_２の拡散速度を増加させるが、これは、ＨｂＯ_２が媒介するＯ_２拡散における律速段階が、Ｈｂ−（Ｏ_２）_３ＮＯ中で加速されるＨｂ−Ｏ_２リガンドの分離だからである。

ヘモグロビンは血中に最も多量に存在するタンパク質であり、７０ｋｇの男性では約９００ｇある。基礎ＮＯは幾つかの源に由来し、主要なものはｅＮＯＳ由来と考えられている。ＮＯの内皮からの放出は、高速度の血流によって生成される液圧ずれ（hydraulic shear）により促進される。
灌流低下により観察されるレベルの酸化的損傷を作り出すのに十分な重篤度の虚血は、注目に値する精神的効果をも同時にもたらすと考えられる。酸化的損傷を起こさない低酸素症および虚血のレベルも注目に値する。意識混濁または失神をもたらす灌流低下のレベルは、一般的には報告されていないため、酸化的損傷は報告されない時間中におこった可能性もあり、睡眠中に起こった可能性もある。

睡眠中、身体全体の代謝は低下する。血圧は下がり、血流は減少する。身体全体で血流の速度が低下し、血管壁におけるずれ（shear）が減少するので、ｅＮＯＳが下方制御されｅＮＯＳによるＮＯ産生は低下する。脳のエネルギー需要は低下する。しかし、脳はまだかなり活性化しており、相当量の血流を必要とする。
低体温は、虚血事象中の脳の損傷を低減させることが知られている。かかる事象の最中およびその後でさえも、低体温は、再灌流による障害を低減させることによって脳の損傷を低減させる。睡眠は通常、０．５〜０．７℃の体温低下をもたらす。睡眠中の中程度の低体温は、脳のエネルギー必要性を低下させ、損傷に対する虚血の閾値を低下させる。基礎代謝は熱が１℃上昇する毎に約１４％上昇するため、０．５〜０．７℃の「通常の」低下は、７〜１０％の基礎代謝の低下に相当する。

ＮＳＡＩＤに関連する「保護作用」についての報告は、部分的には、体温を低下させる作用、基礎代謝を低下させる作用、そしてあるレベルの虚血に関連する損傷を低下させる作用に関連するであろう。
アルツハイマー病の疫学は先進国においてはよく研究されているが、開発途上国においてはそれ程研究されていない。多くの患者、多くの内科医および多くの文化にわたる信頼性のある一貫した診断は困難であり、おそらくエラーを伴う。表１および表２に、SuhおよびShahにより報告された総説：痴呆における疫学的遷移―アルツハイマー病および血管性痴呆に関連する因子の国際比較、Acta Psychiatr Scand 2001: 104: 4-11に記載のアルツハイマー病の発生率を示す。表１は、未開発国の都市における、月平均気温の最高および最低値ならびにアルツハイマー病と痴呆全体の発生率を示す。表２は、先進国の都市における、月平均気温の最高および最低値ならびにアルツハイマー病と痴呆全体の発生率を示す。

表１

表２

報告の気温は、Yahoo天気情報www.yahoo.comからの月平均気温の集計からとった。月平均気温が得られない場合は、近くの都市（括弧内）での値をとった。データは、２つのセット、「先進国」および「未開発国」群に分類した。北京は両方に分類されており、１９８７年のデータは「未開発国」群、１９９９年のデータは「先進国」群となっている。この２群は、１人当たりの入浴に対する水消費量の読み取りに基づいて分けられた。関連する人口はアルツハイマー病のリスクを負う人口であり、新しい入浴方法の適用において他に遅れをとりやすい人口である。

データを図１にプロットした。２つのデータのセットは前記２つの群に対応し、最低気温の上昇はアルツハイマー病の発生率の増加に相関しているが、傾きと切片は２つの群で異なる。未開発国群の切片は約７０°Ｆである。「先進国」群に対する切片はこのグラフの範囲からはずれており、温度を上げて「快適帯」にするために暖房が使用されるため、非現実的な値である。
より開発の遅れた地域においてアルツハイマー病の発生率が低いことは、入浴方法の違いによると考えられる。頭を洗わない場合、汗の残留物は頭皮に蓄積し、独立栄養アンモニア酸化細菌の培養培地として働く。これらの細菌は亜硝酸塩および一酸化窒素を生成し、それらは皮膚に吸収され、そこで頭皮の毛細血管の血液に取り込まれる。酸素分圧の低い末端毛細血管での一酸化窒素の生成および吸収は、酸素による一酸化窒素の破壊の機会を減少させる。

一酸化窒素は次に、睡眠の間、血液中で虚血事象の直前の脳に作用し、ミトコンドリアを下方制御し、それにより脳細胞の虚血による損傷の防止に利用可能である。洗われない頭皮において産生された一酸化窒素は、虚血に対して保護的に働くので、より高い温度によって、脳への虚血性損傷なく耐えることができる。
頭皮へ一酸化窒素産生細菌を適用することの利点は、身体がかかる細菌を利用するよう進化してきており、その一酸化窒素を制御し利用する生理的方法を進化させているからである。硝酸塩は頭皮に適用でき、一酸化窒素が従属栄養細菌によって生成され、従ってアルツハイマー病を予防する。好ましい態様においては、アンモニア酸化細菌を、これらの細菌が一酸化窒素を生成するための基質と共に頭皮に適用する。これらの基質は、細菌の代謝の電子源としてアンモニアまたは尿素を、細菌の代謝の電子シンクとして硝酸塩または亜硝酸塩を含む。

身体および脳に一酸化窒素を供給する他の方法もまた、アルツハイマー病の処置に利用可能である。これらには、一酸化窒素供与分子を経口的、経皮的に供給すること、または一酸化窒素含有ガスを注入もしくは吸入により供給することを含む。最も便利なのは、一酸化窒素産生細菌を頭皮に適用することである。一酸化窒素は睡眠中に必要であるため、適用に都合のよい時間は睡眠前であるが、かかる材料は任意の時間に適用でき、血中に（Ｈｂ−（Ｏ_２）_３ＮＯ）として、また種々のニトロシル化合物（nitrosylated compounds）として蓄積される。

一酸化窒素の他の源も用いることができ、これらは一酸化窒素供与化合物であり、かかる化合物は以下のリストから選択される：一酸化窒素、有機硝酸塩、無機硝酸塩、有機亜硝酸塩、無機亜硝酸塩、ニトログリセリン、ニトロシル化スルフヒドリル基を含む化合物、四硝酸エリトリチル、四硝酸ペンタエリトリトール、二硝酸イソソルビド、Ｓ−ニトロソグルタチオン、ニトロプルシドナトリウム、Ｓ−ニトロソシステイン、Ｓ−ニトロソシステイニルグリシン、Ｓ−ニトロソ−（ガンマ）−グルタミルシステイン、ニトロソヘモグロビン、Ｓ−ニトロソ−Ｌ−ペニシラミン、７−ニトロソインダゾール、Ｓ−ニトロソメマンチン、Ｌ−アルギニンおよびそれらの混合物。

Ｌ−アルギニンはアミノ酸であり、体内における一酸化窒素合成酵素による一酸化窒素の産生のための通常の基質である。Ｌ−アルギニンの補給は、一酸化窒素合成酵素による一酸化窒素の産生を刺激することにより、一酸化窒素産生を高めることができる。独立栄養アンモニア酸化細菌はアンモニアを利用して亜硝酸塩を生成し、同様に従属栄養細菌は硝酸塩を末端電子シンクとして利用して亜硝酸塩を生成できる。一酸化窒素を放出する任意の化合物は、アルツハイマー病の予防に用いてよい。

すなわち、アンモニア酸化細菌の組成物を入浴中または入浴後に皮膚に適用し、汗の尿素および他の成分を代謝して亜硝酸塩、最終的には一酸化窒素にすることは、ＮＯの自然源をもたらす。本発明の一態様においては、皮膚の表面またはその近くにおける局所的な一酸化窒素の放出をもたらし、一酸化窒素はそこで皮膚中に拡散して、局所的および全身作用を有する。この自然に産生された一酸化窒素は次に通常の代謝経路に入ることができ、身体によって利用される。皮膚に尿素またはアンモニウム塩を添加することは、細菌が利用して亜硝酸塩を形成するためのさらなる基質を提供することである。本明細書において、「表面近く」の用語は、表面の隣または極めて接近したところと定義され、表面と接触していてもよいが必ずしもその必要はない。

本発明は、流れる湯と石鹸が出現するまでは、入浴が頻繁には実施されていなかったとの理解により解釈されてよい。かかる条件下（有史および先史時代の＞９９．９％がそうであった）では、皮膚は、皮膚の環境に適合した微生物の自然のコミュニティを形成していたであろう。ヒトの汗に多量に存在する成分は尿素である。土壌では、天然の細菌は尿素に作用して加水分解によりアンモニアとし、さらに酸化して亜硝酸塩とし、続いて迅速な酸化により、さらに他の細菌よって、硝酸塩とする。土壌では、全ての窒素含有化合物は最終的には硝酸塩に分解される。事実、ほとんどの植物がそれらの窒素源として吸収するのは硝酸塩である。入浴を頻繁に行わない条件下においては、尿素を亜硝酸塩に代謝できる皮膚の細菌が生き延びて増殖する。皮膚上で生じた亜硝酸塩は、通常のｐＨ４．５のさらなる汗によって湿らされた場合、ＮＯを放出する。

入浴は、皮膚から細菌を取り除くことがその主要な目的の一つである。病原菌は望ましくないが、全ての細菌が病原菌ではない。最近の石鹸の処方の進歩により、石鹸には広い範囲の抗菌剤が添加されている。入浴は、コレラおよび種々の下痢性疾患などの、水を媒介とする疾患の発生率を大きく低下させた。全ての細菌を取り除くことは、身体がそれを生理的に利用するよう進化してきた、亜硝酸塩を産生する天然の細菌を除去するという、望ましくない効果を有する可能性がある。

本発明の他の態様においては、一酸化窒素は他の病気や障害、例えば肥満や２型糖尿病などの処置に用いられてもよい。本明細書で用いられる肥満とは、体格指数（body mass index）が３０以上、または５フィート４インチの身長の人で約３０ポンドの過体重と定義される。米国臨床内分泌学会（The American Association of Clinical Endocrinologists）によれば、アメリカ人の３人に１人は、食物の過剰消費と身体活動不足に起因する糖尿病および冠状動脈性心臓病の高いリスクを有する可能性がある。しかし同時に、多くの人々がやせること、ダイエットおよび運動に取り付かれている。体重の減少とやせたままでいることのために前の世代より大きな努力がなされているが、効果は遥かに少ない。これらの努力にもかかわらず、肥満は蔓延している。

人々は、現在必要とされる以上の激しい身体活動が要求される状況下で進化し、今日の肥満の蔓延は先史時代より少ない身体活動のレベルによりもたらされたとの意見が信じられている。この説明に対して、檻に入れられた動物は、ヒトが頻繁になるような病的な肥満には滅多にならない。典型的には、十分な食物の供給が得られる動物では繁殖率が増加する。しかし、先進国における出生率は低下しており、未開発国における出生率よりはるかに低い。

脂肪の蓄積は、消費されるより早くカロリーが摂取される場合に起こる。進化論の原理として、脂肪の蓄積は、現在の豊富さから将来の欠乏の可能性に対してカロリーを貯蔵することとみなすことができる。かかる進化論的な原動力は、食物の利用可能性のみを反映しており、必ずしも、その食物を得るのに必要な身体活動の程度により調節されるものではない。どちらかといえば、高いレベルの身体活動は食物を得るためのより高い代謝「コスト」を意味し、身体活動に対する脂肪の蓄積のより高い動機となるが、実際はその逆が観察されている。

先進国においては、食物は安く、広く入手可能である。しかし、食物の欠乏は孤立した時期に孤立した地域において栄養失調を引き起こしてきたが、食物不足は、５０年前に広まった肥満を予防してきた因子ではないようである。テレビの出現とコンピュータに基づく雇用および娯楽は身体活動を低下させたが、その程度は適度であった。現在または１９５０年代のほとんどの仕事は、身体的手作業の重要な要素を有さない。机に向かって座り手で書くことは、コンピュータに向かって座りタイプすることより、僅かに多くの身体活動を要求するだけである。肥満が蔓延しているのは現代であり、テレビが導入され広く普及した１９６０年代や１９７０年代ではない。

「糖尿病」には２つの型がある。第一の型である１型はインスリンを産生する膵島の破壊によって起こり、そのために身体のインスリン産生能力が深刻に失われる。従ってこのインスリンを外部の源から供給しなければならない。１型糖尿病を処置しないと、非常に高い血糖値および他の健康障害が引き起こされる。第二の型である２型糖尿病はインスリンに対する感受性の欠乏を特徴とし、これはインスリン分泌の増加および血糖値の上昇により幾らか補償される。２型糖尿病と肥満との間には強い相関関係が存在する。典型的には、肥満した人はインスリンに対する感受性を失い、２型糖尿病を発症する。２型糖尿病と共に起こる代謝の変化は、体重の減少、ダイエットおよび運動によってある程度修正されることがある。

驚くべきことには、私は、アルツハイマー病ならびに肥満、糖尿病、高血圧および心疾患の蔓延は全て、先進国において食生活ではなく、入浴習慣に関連していることを見出した。頻繁な入浴は、「野生」においては皮膚上に住み汗の中の尿素を一酸化窒素に代謝する、これまで認識されていなかった片利共生の独立栄養アンモニア酸化細菌を洗い流す可能性がある。私は、一酸化窒素のこの源の損失が、一酸化窒素の基礎レベルを低下させることによって、一酸化窒素の基礎産生によく適合していない他の生理学的経路を利用して身体の生理を調節し、十分な一酸化窒素を提供するよう試みることを強制している、と考える。私は、高血圧、アルツハイマー病、肥満および２型糖尿病はこれらの生理学的変化の結果であると考える。一酸化窒素は皮膚を通して皮膚の毛細血管に素早く拡散する小さな分子である。これら毛細血管の拡張、またＮＯの血液中への拡散が生じて、そこでＮＯは身体の他の部位へと運搬されることが可能となる。皮膚表面での毛細血管の拡張は、運動中の皮膚への血流を増加させ、従って皮膚からの熱損失を増加させる。

一酸化窒素は、慢性緊張性頭痛、鎌状赤血球貧血、インポテンツ、腫瘍および心疾患の処置のために研究されてきた。心疾患および他の血管疾患は、先進国における主要な死因の一つである。血管疾患はまた、それに苦しむ人々の生活の質を大きく低下させる。多大な医療資源が、疾患のこれらの形態の原因の予防、処置および研究に投入されている。

一酸化窒素の既知の主要な源は、種々の一酸化窒素合成酵素（ＮＯＳ）であり、その一つであるｎＮＯＳは、今日までに記載された、最も構造的に多様なヒト遺伝子であるかもしれない。より少ない量の一酸化窒素は、舌の上および消化管中の従属栄養細菌により、唾液および食事由来の硝酸塩が還元されて産出される。食事中の硝酸塩は主として、乳児におけるメトヘモグロビンの可能性、いわゆる「青色児症候群」のために、有害であると考えられていた。菜食の予防作用の幾つかは、緑の葉の野菜における高い硝酸塩レベルが消化管の細菌により還元され、一酸化窒素のより高い基礎レベルをもたらすためである可能性がある。

運動は確かに、ｅＮＯＳの刺激を通して一酸化窒素の基礎レベルを高め、それによって運動の健康保護作用が媒介される可能性がある。スタチン（ＨＭＧ−ＣｏＡ還元酵素阻害剤）は脳卒中の損傷を減らし、その保護作用のいくつかはｅＮＯＳの上方制御に媒介される。長期間（１ヶ月）のＬ−アルギニン（ＮＯＳの基質）の経口投与は、２型糖尿病におけるインスリン感受性を高め、またｃＧＭＰ（ＮＯにより刺激された場合のグアニル酸シクラーゼの産物）を増加させ、抹消血流を増加させ、抹消抵抗を低下させる。Ｌ−アルギニンの経口投与はまた、高コレステロール血症の若年成人における内皮細胞依存の血管拡張を改善する。健康な正常血圧の個体において、インスリン感受性とｅＮＯＳ活性は正の相関を示す。

Ｌ−ＮＮＡによる長期（８週間）のＮＯＳの抑制は、ラットにおいて血清トリグリセリドおよび体の脂肪を増加させ、血清の硝酸塩（ＮＯの最終代謝産物）を減少させ、一方Ｌ−アルギニンの食事への補給は、体の脂肪の上昇と血清の硝酸塩の減少を抑制する。一酸化窒素は、生理学的濃度におけるインスリンの効果に加えて、ラット骨格筋におけるグルコース輸送を増加させる。心筋のグルコース取り込みはｅＮＯＳを介してＮＯによって調節され、ここでＮＯ供与体はグルコースの取り込みを遮断する。ＮＯＳの抑制は心臓のグルコース取り込みを増加させ、遊離脂肪酸の取り込みを減少させる。ＮＯＳの抑制は、心臓の代謝を脂肪酸の利用から乳酸塩およびグルコースの利用へと切り替える。この切り替えはＮＯ供与体により逆転させることができる。

インスリンは、部分的にホスファチジルイノシトール３−キナーゼ（ＰＩ３−キナーゼ）経路を介して、ヒト臍動脈の内皮細胞における一酸化窒素の放出を刺激する。ＮＯ合成酵素の遮断はＮＯの合成を増加させ、単離されたマウス膵島からのインスリン放出を増加させる。インスリンは、心筋細胞および網膜神経細胞の再灌流障害を、ＰＩ３−キナーゼを介したアポトーシスの阻害を介して低減させる。一酸化窒素は、グルコースに誘発された膵島からのインスリン分泌を抑制する。一酸化窒素はインスリン抵抗性と心血管性疾患の罹患率の間のリンクとなり得る。

このように、肥満および２型糖尿病患者に見られる多くの代謝性疾患、すなわち高血圧、血清脂質の上昇、インスリン抵抗性、インスリンの上昇は、ＮＯＳの抑制により悪化し、そしてＮＯの増加によって改善され、ここでＮＯの増加は、Ｌ−アルギニンまたはＮＯ供与体または運動、または菜食（硝酸塩が豊富である）によるものである。
本発明の一つの態様においては、一酸化窒素の基礎レベルは、独立栄養アンモニア酸化細菌を対象の表面、例えば皮膚または頭皮に適用することにより、上昇する。

本発明の一つの態様においては、汗中の尿素は、アンモニアおよび尿素酸化細菌を介した亜硝酸塩の形成に利用される。食物中の硝酸塩は素早く吸収され、身体の唾液中で濃縮される。口内では舌の上の通性嫌気性細菌が硝酸塩を代謝して亜硝酸塩を形成する。唾液は亜硝酸塩を多く含み、研究によれば、皮膚をなめるとＮＯが放出されることが示されている。このＮＯは抗菌作用および血管拡張作用を有すると考えられる。ＮＯの放出は、動物（およびヒト）が傷口をなめて治癒を促進することについての合理的理由となる。同様に、インポテンツの一般的な民間療法は、唾液を直接ペニスに適用し、ＮＯを放出させて勃起を長引かせることである。唾液中の亜硝酸塩は食物媒介の疾患を減少させる可能性があり、これは、胃内に高い濃度で存在する塩化物がニトロソ化（nitrosation）反応を触媒して付加的な反応性中間物質を形成し、それが酸性化された亜硝酸塩の毒性に添加されることによる。皮膚上では、塩化物濃度は飽和塩溶液の濃度に達することができ、これは胃内で達成されるレベルよりはるかに高い濃度である。

一酸化窒素は、シトクロム酸化酵素を酸素と競合させて抑制することにより、ミトコンドリアの呼吸作用を制御する。抑制の度合いは酸素濃度に依存し、この抑制は酸素濃度が低いと増加する。酸素分圧は高度と共に低下し、従って、一定の一酸化窒素基礎レベルに対して、高度が高いほど一酸化窒素は高い抑制効果を示す。
シトクロム酸化酵素の酸素消費を抑制し制御するのに必要な一酸化窒素の基礎レベルは、周囲の酸素分圧が低いほど低くなり、従って一酸化窒素の不十分な基礎レベルに関連する疾患も、その発生率は高度が高くなるほど低くなる可能性がある。

図２は、ＣＤＣ行動リスク因子調査システム（ＢＲＦＳＳ）による、１９９１年および２０００年の米国人口における各州の肥満の発生率を各州の平均高度に対してプロットしたものである。平均高度は、人口で重み付けした人口中心の高度を合計して計算した。
図３は、１９９４年および１９９９年の米国人口における、各州の糖尿病の発生率を各州の平均高度に対してプロットしたものである。

糖尿病および肥満の両方とも、高度が高いほど発生率が低くなるという傾向があることがわかる。最高発生率は高度の低い場合で、高度が高い場合の発生率の値は全て、平均値より低い。また、肥満と糖尿病は発症するのにかなりの時間を要し、高度が低い州と高い州の間にはかなりの人口移動が存在する。特に、高度の高い州は、多くの高度の低い州より人口増加速度が速い。人口変化（１９９０年から１９９９年までの平均増加数を差し引いた後のもの）も州ごとにプロットした。高度の高い州は平均より速く増加したことがわかる。おそらく、この過剰な人口増加は、高度の低い州から高い州へと移動した人々によるものであろう。肥満と糖尿病は発症までゆっくりであり、高い高度の肥満および糖尿病に対する任意の影響は住所の変更より遅れることが予想され、人口移動がない場合の高い高度での発生率を、人工的にゆがめる可能性がある。高い高度における人口増加の上昇の代替的な説明である、高い高度における出生率の上昇は、ＮＯによる説明と整合している。

高度の高い場所に居住する人口に心疾患による死亡率が低いことも観察され、居住高度と高密度リポタンパク質（ＨＤＬ）コレステロールとの間には正の相関がある。従って、高い高度に居住する人々は肥満、糖尿病、心疾患および心血管性リスクのマーカーの発生率が低い。

ＮＯによるシトクロム酸化酵素の阻害の重要な効果は、ミトコンドリア呼吸速度を酸素濃度から分離することに関連する。酸素が大気から吸収された部位と、抹消組織において酸素が消費された部位における酸素濃度には大きな勾配が存在する。酸素は能動的に運搬されるのでなく、受動的に濃度勾配にそって拡散する。従って、酸素消費が最大の部位は、酸素濃度が最大の勾配を示すところである。調節機構なしでは、酸素源に最も近いミトコンドリアがより多く消費し、遠いミトコンドリアはより少なく、または全く消費しないこともある。ミトコンドリアの酸素消費のこの調節は特に、多量にまた変動する量の酸素を消費する組織において重要である。血液は酸素を連続的には送達しない。血液は約４０％の赤血球と約６０％の血漿からなる。酸素を運ぶのは細胞である。心臓は鼓動により血液を移動させるので、血液は拍動的な様式で動かされる。血液が均質で等方性であったとしても、拍動的な血液の動きは酸素の時間変動的送達をもたらす。心筋による酸素消費は、１０倍の係数で変化し得る。血中の酸素濃度は比較的一定に保たれ、血流の増加によってより多くの酸素が供給される。しかし、血液から細胞への酸素の拡散は、上記勾配を増加させることによってのみ、増加させることができる。この勾配の経路にある細胞は、酸素濃度に依存しないでその酸素消費を調節しなければならない。

ミトコンドリアの呼吸連鎖は多数の酵素からなる。各活性酵素の必要なレベルが制御される経路は完全には理解されていない。短時間（秒の単位）およびより長い時間（時間の単位）、さらに何日または何週間もの非常に長い期間の制御が存在し得る。より長い時間の制御は、遺伝子の発現、産生されミトコンドリア上に存在する各型の活性酵素の数、および、おそらくミトコンドリアの数にさえ、関連していると考えられる。短時間の制御は、それに関連するばらつきの時定数に匹敵する時定数を有する可能性がある。一酸化窒素によるシトクロム酸化酵素の阻害は、この制御経路の一部であることが示されている。呼吸連鎖の効率的な制御には、一点以上における制御が必要である。これらの制御経路は、協調して働くために連結されていなければならない。各ミトコンドリア（各細胞は何千ものミトコンドリアを有し得る）は、独立に制御されなければならない。効率的な呼吸には、呼吸連鎖における電子流がマッチしていることが必要である。任意の特定酵素が過剰であると、その酵素の還元形態が蓄積し、Ｏ_２の存在下において超酸化物を形成する。

現代の多くの慢性疾患、心疾患、糖尿病、高血圧、脳卒中、アルツハイマー病、そして癌でさえも、フリーラジカルの産生および、かかる活性酸素種（ＲＯＳ）および活性窒素種（ＲＮＳ）が引き起こす酸化的損傷に関連すると考えられている。しかし、抗酸化性ビタミンＥおよびＣならびにベータカロチンを食事に補給することは、明らかに、任意の血管疾患や癌による５年死亡率やその発生率の減少、または他の主要な結果をもたらしてはいない。

ＲＯＳおよびＲＮＳは代謝の正常な産生物であること、およびそれらはメッセンジャー分子として用いられることが明らかになってきている。私は、十分な量の一酸化窒素が不足すると、シトクロム酸化酵素の抑制が解放され、かかる酵素が通常速度より速い速度で作用することが許容されると考える。その結果、酸素のより高い瞬間消費速度がもたらされる。「平均」酸素消費は変わらず、これは総酸素消費量が変わらないためであり、従って、酸素消費の変化は時間とともに増加する。拍動性の様式で血液が流れる場合、毛細血管壁への酸素の送達もまた拍動的である。酸素はミトコンドリアに向かって拡散し、そこで消費される。ミトコンドリアへの酸素送達もまた必然的に拍動的である。酸素消費の瞬間速度が高いと、最大Ｏ_２濃度と最少Ｏ_２濃度の間の差が増加し、特に血管壁から遠いほど増加する。ＮＯは、Ｏ_２と競合することによりシトクロム酸化酵素を阻害する。Ｏ_２レベルが下がると、この阻害は増加し、消費速度が低下する。ＮＯが十分あれば、このＯ_２消費の制御はＯ_２が血管壁から遠い細胞に到達することを可能とする。ＮＯが少ないと、Ｏ_２レベルが高い場合は消費速度が速く、より低いＯ_２レベルでは（相対的に）さらに早くなる。従って、Ｏ_２レベルはミトコンドリア呼吸連鎖が完全に還元されるところまで低下可能である。超酸化物の産生をもたらすのはＯ_２の絶対レベルではなく、無酸素から有酸素への変化である。私は、心疾患にしばしば観察される内腔壁が厚くなることの一部は、Ｏ_２拡散に対してさらなる抵抗を提供することにより、有酸素および無酸素状態の間のＯ_２濃度変化を減少させ、従って時間変化するＯ_２送達または消費の間の超酸化物の形成を減少させるという意味で、適応的ではないかと考える。

超酸化物は、シトクロム酸化酵素以外の還元された酵素からＯ_２が電子を獲得した場合に産生される。シトクロム酸化酵素へ移動する電子は、ＮＡＤＨデヒドロゲナーゼまたはコハク酸デヒドロゲナーゼのいずれかからのものである。私は、一酸化窒素基礎レベルが不十分な場合、Ｏ_２需要の変化に対するミトコンドリアの感受性が高くなり、超酸化物の産生は不可避的に増加することを示唆する。

全ての実質的に重要な代謝系は、何らかのタイプのフィードバック制御の元にある。一酸化窒素は多くのフィードバック制御ループに関連し、それには、ずれ応力（shear stress）に依存するＮＯ放出とそれに続く血管拡張による抹消血管抵抗の調節が含まれる。一酸化窒素の基礎レベルもまたフィードバック制御の元にないとすれば驚きである。一酸化窒素のフィードバック制御の難しいところは、それが直ちに拡散し、半減期が短いことである。ＮＯの源は、それを消費するシンクより高いＮＯ濃度を産生しなければならない。一酸化窒素は高濃度で毒性であり、一酸化窒素の任意の源は、時間において、フィードバックにより、または空間において調節されなければならない。基礎ＮＯ濃度がフィードバックにより調節されている場合、幾つかの源の阻害は、他の源の促進をもたらす。

例えば、敗血性ショックの低血圧は、主としてｉＮＯＳによる一酸化窒素の過剰産生からもたらされると考えられる。ｉＮＯＳはＮＯＳの誘導形態であり、ｅＮＯＳにおけるような「フィードバック」の種類の制御というよりは、「フィードフォワード(feed forward)」型の制御の一例である。細胞による非常に高いレベルの一酸化窒素の産生は、「フィードフォワード」型の制御によって最良に達成される。一旦細胞が高いレベルの一酸化窒素を産生し始めると、産生された一酸化窒素はそれらの細胞におけるミトコンドリアのシトクロム酸化酵素を阻害し、正常な細胞代謝を妨げる。

ヒト顆粒球による基礎一酸化窒素の産生は、数分の周期および１０００ｐＭ範囲で周期的であることが示されている。これらの測定は１０^３個の細胞のペレットの１０μｍ上方で行われた。この周期的な信号は必然的に、多くの細胞からの平均値であった。周期的信号が観察されたことは、細胞がＮＯを時間的に変化する速度で産出していること、そしてこのＮＯ産出が同調して行われることを示している。非常に多くの細胞に渡る位相コヒーレンス（phase coherence）の維持は、細胞間のコミュニケーションおよびフィードバックを示唆する。他のメッセンジャー分子が細胞間のコミュニケーションを媒介する可能性もあるが、しかし任意のかかる分子は、位相コヒーレンスを維持するためにＮＯより短い寿命を有する必要がある。最も有望な説明は、一酸化窒素濃度を直接感知していること、およびタイムラグがあるにしても一酸化窒素産生のフィードバック制御が存在することである。

基礎ＮＯにフィードバック制御がかけられていると仮定すると、基礎ＮＯレベルの設定値は不十分なＮＯからの健康への悪影響が顕著である点より下である。一酸化窒素は身体活動に応答して産生されるため、ヒトは、狩猟採取民のライフスタイルに必要な中程度の身体活動によって産生される一酸化窒素に頼るよう進化したのかも知れず、そこでは「毎日の」身体活動レベルによって十分な一酸化窒素が産生され、従って他の一酸化窒素源を導き出す進化の圧力は存在しなかったかもしれない。しかし、本発明者は、先史時代の間、ヒトは以前には認識されていなかった他の一酸化窒素源、すなわち片利共生の独立栄養アンモニア酸化細菌に頼っており、そして頻繁な入浴という現代的生活様式がこの一酸化窒素源を取り除いてしまったと考える。
現代の食生活および身体活動の不足は肥満および糖尿病の原因ではなく、しかし、現代的入浴習慣が基礎一酸化窒素の低下をもたらしたことが、その原因である可能性がある。

私は、これらの一般細菌の特定株は頭皮上で生息して一酸化窒素を産生できること、そしてこの細菌が産生する一酸化窒素は、重要かつ有利な健康作用を有することを見出した。これらは独立栄養アンモニア酸化細菌である。それらは、アンモニアを亜硝酸塩または硝酸塩に酸化することからのみエネルギーを引き出す。それらは、ＣＯ_２の固定によってほとんどの有機炭素を抽出する。それらは増殖が遅く、最適な２倍増殖時間は、従属栄養細菌の２０分に比べて１０時間である。これらの細菌は土壌の至る所に存在し、土壌中に放出されたアンモニアの亜硝酸塩への代謝に関し、亜硝酸塩は次に他の型の細菌よって、硝化作用の過程において硝酸塩に酸化される。これらの細菌は土壌の化学および廃水処理において重要である。これらの細菌による感染については、これまで報告されたケースは知られておらず、あるいはヒト身体との事前の関連も全く報告されていない。これら細菌とヒト身体との関連がないことは、これら細菌が、従属栄養細菌および病原菌の単離に用いる標準の培養培地上では増殖しないこと、また増殖の遅い細菌であるため増殖する前に皮膚から簡単に洗い流せること、という事実によるであろう。週に２、３回入浴するだけでも、細菌数は単離が困難なレベルに低下する。先進国では（そこではほとんどの試験が実施されている）、入浴は一般に、これらの細菌の自然個体群を排除するのに十分頻繁であり、いかなる場合でも、これらの細菌が従属栄養細菌の試験において回収されることはない（全ての既知の病原菌は従属栄養細菌である）。

これらの細菌が、免疫不全の個体においてさえ感染を引き起こす能力がないことはあり得ることである。それらが増殖に必要とする基質、すなわち酸素、アンモニア、無機鉱塩は、皮膚外表および外部の空気と直接接触する他の部位以外においては、利用可能ではない。皮膚外表への適用は、体臭を誘発する従属栄養細菌の抑制および、真菌感染（水虫）およびウィルス感染（足底疣贅（plantar wart））の抑制をもたらす。
一酸化窒素産生細菌の皮膚への適用は、一酸化窒素を連続的に長時間投与することを可能にする。私は、これらの独立栄養アンモニア酸化細菌を、私の頭皮上で汗の残留物のみで、８ヶ月以上生息させていた。

明らかにこれらは天然の片利共生の細菌であり、ヒトの生理機能の多くはこれらの細菌を一酸化窒素の天然源としてよりよく利用するよう進化してきた。アドレナリン性発汗は、尿素をこれらの細菌に投与することにより一酸化窒素を迅速に放出させ、血液量減少性ショックに応答した発汗の理由の合理的な説明を提供する。発汗を介した一酸化窒素産生および吸収の制御は、調節システム（汗腺）が一酸化窒素産生部位から遠いところに存在することを可能にする。独立栄養アンモニア酸化細菌を一酸化窒素の生成に使用することにより、一酸化窒素の非常に高い局所レベルが可能となる。独立栄養細菌は、他の型の細胞に対して毒性を有するレベルの一酸化窒素を産生することができる。私の頭皮から採集した細菌の培養により、ミリモル範囲の亜硝酸塩を簡単に産生できる。蒸発濃縮により、より高い濃度を皮膚上に産生することが可能であった。一酸化窒素は、肉を保存処理（curing）して細菌による腐敗を防ぐために用いられる。皮膚の外側の死んだ層を、細菌が生成したＮＯによって保存処理することは、局所的な感染に対する皮膚の抵抗性を大きく高めるであろう。

この点を考慮すると、ヒト生理機能の多くの奇妙な側面が理解できる。迅速な治癒、感染のコントロールおよび、それ故にＮＯの産生が最も必要とされる身体の部位は、足、手、頭皮および局部であり、これらは、冷却の必要がない場合でさえ発汗が多い身体部位である。このことが、汗の中に尿素、塩化物および鉄が含まれること、そして汗のｐＨが低いことの理由となる可能性がある。

サウナおよび他のタイプの蒸し風呂は、皮膚上の亜硝酸塩およびＮＯの産生を強化する方法と見ることができる。しかし石鹸と流れる水で洗う入浴の一部としての現代的なサウナの使用はそのような結果は達成せず、それは１９世紀から実施されているにすぎない。尿素および亜硝酸塩は非常に水溶性が高く、水で簡単に洗い流される。２０００年以上前にサウナの習慣が最初に作られたとき、流れる湯は存在せず、従って皮膚には水溶性の尿素および亜硝酸塩が保持されており、また石鹸がないため細菌も保持されていた。

他の習慣であるブラシ（whisk）の使用、すなわち、皮膚を軽くたたくための樺の枝の束の使用は、ブラシに存在している細菌を皮膚に植付けるための方法と見られるようである。次に使用するまでの間ブラシは乾燥され、生息している細菌は必然的に、ヒト皮膚の自然の状態であるかなり乾燥した条件のもとで、汗の残留物により生育されるよう適合される。微生物病原説の出現と、無菌の衛生状態の必要性の認識が、かかる道具の使用を変更してしまい、恐らくはそれらが、もはや元の機能を提供しないこととなった。

発汗の有利な健康作用は老廃物の除去によるのではなく、皮膚上でのＮＯ産生と放出の増加に由来すると見ることができる。老廃物の除去法としての発汗は、非本能的で非効率的な方法のようにみえる。殆どの発汗は代謝負荷の高い時間帯に起こり、老廃物を体外に廃棄するために代謝容量を使用するには不適当な時間であるように見える。事実、腎臓は、心臓の出力が不十分な状態においては活動を停止する。汗の出力は、日により、時間により、また分によって大きく異なる。一時的な発汗を期待して老廃物を蓄積することは、資源の下手な割り当てのように見える。ストレスのかかる事象を予測した神経性の発汗は、身体がストレスのかかる事象に対して準備する方法である可能性がある。皮膚を汗で湿らせて新しく生成され蓄積された亜硝酸塩からＮＯを放出し、ＮＯは次に血管拡張剤として作用して血流を増加させ、ストレッサー（stressor）に効果的に反応するよう身体を準備させる。ニトログリセリンなどの有機硝酸塩は、身体的または感情的なストレスの前にかかる血管拡張を達成するための、まさに上記のような使用のために、しばしば処方される。

発汗は従って、皮膚疾患の原因というよりは解決法とみなすことができる。皮膚におけるアンモニア酸化細菌および尿素酸化細菌の含量を産業革命以前のレベルに回復することができれば、発汗が豊富な身体部位において亜硝酸塩およびＮＯの産生が豊富になり、治りが速く、感染への抵抗力が高く、また一般の健康状態もよくなることが期待される。増殖が比較的遅いかかる細菌が不在の場合は、他のより早く増殖する従属栄養細菌が尿素を加水分解して、非常に毒性が高く皮膚を刺激するアンモニアを遊離する。従って、汗の残留物が刺激となる原因は、適切な細菌の不在である。アンモニアを亜硝酸塩または硝酸塩に酸化することは、ｐＨを低下させ、そして残留している任意の遊離アンモニアをより毒性の少ないアンモニウムイオンへと変換する。

皮膚上で形成された後、一酸化窒素は皮膚の毛細血管の中に拡散して血液に取り込まれることができる。皮膚の毛細血管はそれに応答して拡張し、一酸化窒素のいくらかはヘモグロビンにより取り込まれて、体内全体を循環して全身作用を有する、Ｓ−ニトロソヘモグロビンを形成することができる。

皮膚の部位のうち、厚さが薄く多くの毛細血管を有するのは、頭部の皮膚と頭皮である。頭に毛髪があることは、熱損失を抑えるとしてしばしば合理化される。しかし、私たちは、頭皮には熱損失を防ぐために毛髪があるのに、身体の他の部分にはなぜ実質的に毛がないのだろうかと考える。頭部からは大きな熱損失があるが、これは、一酸化窒素の血中への迅速な拡散をもたらすために、頭皮の皮膚が薄いからである可能性がある。頭皮からの血液は、心臓および肺に入る前に脳からの血液と混ざり合う。脳への血液供給は身体にとって最も重要なことの一つであり、極度の代謝的ストレスの間でさえ殆ど変化しない。脳からの低い酸素分圧の血液と、頭皮からの高い一酸化窒素含量の血液を混合することは、産生された一酸化窒素の効率的な使用である可能性がある。一酸化窒素はまた、頭や顔の周囲の大気中に放出されてもよく、そこでは呼吸中、空気が一酸化窒素源のすぐ近くで吸い込まれるため、吸入される空気中の一酸化窒素濃度が上昇する。男性と女性の間に見られる顔の毛のパターンの違いは、代謝活動ピークの異なるパターンに由来する可能性があり、男性は狩や戦闘の間、女性は妊娠、労働および出産の間がピークである。吸入された一酸化窒素がウマに対して肺出血の予防となるように、顔の毛の細菌によって放出された一酸化窒素は、身体活動のより高いレベルを促進する可能性がある。

頭皮の血管の多くは、頭骨を通って脳の血管洞（vascular sinuses）へ流れる。血液を脳へ運ぶ動脈はこれらと同じ洞を通る。この接触により、頭皮を離れる静脈血から脳へ入る動脈血中へと、一酸化窒素が拡散する可能性がある。かかる拡散は、脳卒中に対する適度な運動の予防作用についての説明を支援する。頭の汗は従って、脳における血管の抵抗を低下させる。
本発明の態様のさらなる利点が、以下の非限定的な例に示される。

例Ｉ
男性パターンの中程度の脱毛症（１／３損失との評価）および長いカーリーヘア（長さ０．２ｍ）を有する成人男性の被験者の頭皮に、農家の庭の土壌に由来するアンモニア酸化細菌の豊富な培養物を適用した。毎朝起床時の血圧を合計２７日間、すなわち処置前期間１１日間、処置期間５日間および処置後期間１１日、記録した。処置期間中培養物は毎晩適用し、処置期間中毛髪は洗わなかった。収縮期の血圧を図１に示す。ここで、ダイアモンド印は処置前期間における血圧の読取り値を示し、丸印は処置期間における読取り値を、ｘ印は処置後期間における読取り値を示す。三角印は血圧の読取り値ではなく、培養物を適用した時刻のみを示す。収縮期血圧は、培養物を毎日適用した期間における平均値は９ｍｍＨｇ低く、一方拡張期血圧（示されず）の平均値は２ｍｍＨｇ低かった。客観的な効果としては、適用開始から２、３日間および一次的な発汗の増加現象の際の非常にわずかな頭痛、周囲の温度上昇に対する耐性の増加、知力の増加、運動の効果によく似た落ち着きの増加、目の周りおよび目の下の部分の顕著な黒ずみ、および額の静脈の隆起の増加が含まれた。

培養物は、以下の非限定的な方法によって調製した。集積培養物の製造：地方のある農場から、ブタ、ヒツジ、ウマ、およびウシを入れた別々の囲いの土壌を集めた。アンモニアを含む栄養溶液を、粉末にした石灰石（緩衝剤として）と共に各サンプルに加え、混合物を時々混合しながら静置した。亜硝酸塩の生成をモニタリングした。各動物の囲いから各１個ずつを含む合計５サンプルが、ＮＯ_２ ⁻で５ｍＭを上回った。これらのサンプルを（残留緩衝剤をデカントした後）混ぜ合わせ、第一の集積培養物を作成した。第二培養物は、栄養溶液を２倍の濃度にして３２℃でインキュベートした第一培養物から得た。２倍の培養物は、周囲条件で１倍栄養溶液を添加してインキュベートし、数回デカントした。１３ｍｌの栄養溶液中の約１ｍｌの凝集されたバイオマスを、５日間毎晩、頭皮に適用した。

前記溶液は、ヒトの汗の無機組成物を模擬するよう設計された。溶液は、１．０ｌのＭｉｌｌｉＱ＋水（Millipore Corporation、ベッドフォード、マサチューセッツ）中、ＮａＣｌを１．５ｇ、ＫＣｌを０．５５ｇ、ＣａＣｌ_２を０．２５ｇ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを０．２４ｇ、Ｋ_２ＨＰＯ_４を０．０２ｇ、ＮａＨＣＯ_３を２．０ｇ、ＮＨ_４Ｃｌを１．５ｇからなる。微量の鉱物（１ｌ中、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを６ｇ、ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏを３．５ｇ、ＭｎＳＯ_４・４Ｈ_２Ｏを０．２５ｇ、Ｃｏ（Ｃ_２Ｈ_３Ｏ_２）_２・４Ｈ_２Ｏを０．０３ｇ、ＺｎＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを５ｇ、Ｎａ_２ＭｏＯ_４・２Ｈ_２Ｏを０．１２５ｇ、ＫＩを０．０１５ｇ、ＥＤＴＡを２ｇ）を両溶液に添加して（１ｍｌ／ｌの溶液）、報告されている汗中のレベルを達成した。汗中のＣｏおよびＭｏのレベルは未知であったが、以下の刊行物に記載されている、アンモニア酸化細菌のための成長培地と同様の濃度を達成するために添加した：Watson, S. W., Valois, F. W., and Waterbury, J. B. The Family Nitrobacteraceae, in The Prokaryotes Volume 1. (Starr, M. P., et al. eds.), pp 1005-1022 (Springer-Verlag, Berlin, 1981)。この刊行物は参照として本明細書に組み込まれる。他の全ての成分は、Diem, K. and Lentner, C., ed., Scientific Tables, seventh edition, Ciba-Geigy Limited, Basle, Switzerland (1970)に報告されている、ヒトの汗の範囲にあった；この刊行物も参照として本明細書に組み込まれる。興味深いことには、摂取された鉄の１／４は汗に排出されると報告されている。上記溶液は、加圧滅菌したＭｉｌｌｉ−Ｑ＋水に、乾燥塩を使用の直前に加えて製造した。汗のｐＨの範囲は４〜６．８である。このｐＨの範囲では、殆どのアンモニアはアンモニア酸化細菌には利用不可能なアンモニウムイオンとして存在する。尿素はより低いｐＨにおいても利用可能である。前の研究によれば尿素は迅速に（複数時間で）アンモニアに加水分解されるため、ｐＨ調節の必要性を低減しアンモニアの利用可能性を提供するために、塩化アンモニウムおよびｐＨ７．８を用いた。従属栄養細菌が増殖する可能性を低下させるために、乳酸塩に代わる主要な非塩化物アニオンとして、重炭酸塩を選択した。

図５に見られるように、平均収縮期血圧は処置期間前１２２．５ｍｍＨｇ、処置期間後１２３．５ｍｍＨｇであったが、処置期間中は１１４ｍｍＨｇであった。従って、アンモニア酸化細菌を被験者の頭皮に適用することにより、血圧が低下することが明らかになった。
毛髪は絶縁材料とみなすことができるが、しかしまたアンモニア酸化細菌がその上で増殖可能な表面とも考えられる。毛髪はまた、汗がしたたり落ちるのを防ぐための吸収材料でもあり、さらに、アンモニア酸化細菌にとって好適なミクロな環境を提供できる。神経性の汗にはアドレナリン性経路が介在しており、主に頭部と首の発汗を刺激する。

冷却目的以外での発汗は、一酸化窒素産生を増加するための身体の生来の方法とみなすことができる。マラリア原虫は一酸化窒素に対する感度が高く、特に、静脈の毛細血管におけるように酸素分圧が低い条件下において感度が高い。マラリアに罹患した動物に一酸化窒素合成酵素阻害剤を与えると、死亡率が高くなる。マラリア（および他の多くの感染症）の一症状である過剰な発汗は、一酸化窒素を増加させるための身体の自然のメカニズムの一つと考えられる。

ヒトの汗は高濃度の乳酸を含む。このため、汗の正常なｐＨは４．５の範囲で、この範囲では亜硝酸塩が迅速に分解されてＮＯが放出される。汗はまた多量の鉄を含む。摂取された鉄の１／４は汗に排出される。鉄はＮＯと連携して鉄ニトロシル複合体を形成することが知られている。一酸化窒素はまた超酸化物と反応してペルオキシ亜硝酸(peroxynitrite)を形成する。鉄は水溶液中では、ペルオキシ亜硝酸と他の化合物との反応を触媒して、毒性生成物を形成する。皮膚上の多量の鉄および亜硝酸塩の存在は、皮膚感染に対する第一の防御線となり得る。

皮膚の外側の層は生きていないため、これらの死んだ層の、それらが取り除かれる前の一酸化窒素を用いたピクリング（pickling）および保存処理は、有害な健康作用を持たない可能性がある。事実、亜硝酸塩の産生、従ってＮＯの産生を行う細菌の種類によっては、身体の生きている部分を高レベルの亜硝酸塩、一酸化窒素、または有害なＮＯ反応生成物に暴露する必要はない。皮膚上において、生きている組織に有害なレベルに到達可能である。これは、皮膚感染を防ぐ非常に効果的な方法となり得て、頻繁に入浴できない場合に利用するためにヒトが進化させてきたシステムの可能性がある。

血管疾患に対する運動の作用もまた、新しい光に照らして見ることができる。中程度の活動は、運動であり、かつ発汗を誘発することによるＮＯ産生の増加方法でもある。激しい活動もこれらを行うが、しかしもし発汗が十分多量であれば、通常運動の後に入浴が行われる。汗を洗い流すと、このＮＯ産生による保護作用が除去される。このことは、いくつかの研究に見られるように、中程度の運動と比較した激しい運動における保護作用の低下を説明する。入浴によって運動による保護作用は増加するが、ＮＯによる保護作用は低下する。これは、皮膚の細菌に由来するＮＯの有益な健康作用が、少なくとも一部の人々にとっては運動によるものと同程度であることを示唆する可能性がある。

夏季における心疾患の発生率の低下は、汗が皮膚に留まる量および時間が共に増加することによる可能性がある。アンモニア酸化細菌は生長が遅いため、増殖するよりも早く簡単に洗い流される。心疾患の発生率に年間のパターンが見られることは、この効果が大きいことの強い証拠である。
亜硝酸塩は細菌によって数種類の方法で生成可能である。第一は、アンモニアまたは尿素の酸化によるものである。これは、土壌中のアンモニアの硝化に必要な第一段階である。特定の独立栄養細菌は、このアンモニアの酸化を利用して必要な全代謝エネルギーを得る。第二の型の独立栄養細菌は、この亜硝酸塩を利用して、さらに硝酸塩へと酸化し、そのエネルギーを代謝に利用する。従属栄養細菌を含む他の細菌は、硝酸塩を利用して他の化合物を酸化し、一方で硝酸塩を亜硝酸塩に還元することができる。ｐＨ５．５以下では、亜硝酸塩は分解してＮＯを放出する。

心疾患の発生率の低下は、細菌による硝酸塩の還元に由来する一酸化窒素、または、細菌によるアンモニアもしくは尿素からの亜硝酸塩の生成のためである可能性がある。独立栄養細菌は、入浴と入浴の間に数週間からそれ以上の長い間隔があれば増殖が可能であり、従って観察された発生率の差の多くは、おそらく汗の硝酸塩に由来する一酸化窒素によるものと考えられる。しかし、本発明におけるアンモニア酸化細菌の使用は、血管の健康により高いレベルでより大きな効果をもたらすであろう。

環境中では、アンモニアおよび尿素は、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソシスティス、ニトロソロブス、およびニトロソビブリオにより酸化されて亜硝酸塩となる。これらの細菌は全て、二酸化炭素を主要な炭素源とする無機酸化（lithotrophic）グラム陰性細菌である。環境中では、亜硝酸塩はニトロバクターおよびニトロシスティスにより酸化されて硝酸塩となる。ニトロソモナスは、土壌中でこのタイプの中では最も豊富であり、正常な皮膚において最も豊富であると予想される。これらの細菌は独立栄養であり、すなわちエネルギー源として有機炭素を利用しないが、一部の細菌は、限定された量の有機炭素を吸収して、それを生長の刺激とすることができる。全ての代謝エネルギーを窒素含有種の酸化によって得ている。炭素の多くは、このエネルギーを利用した二酸化炭素の固定に由来する。これらの細菌はアンモニア、酸素、無機の鉱物（inorganic mineral）、および二酸化炭素のみを必要とするため、完全に非病原性であると予想される。これらの全てを利用できる身体の部位は、皮膚の外側である。他の細菌に比べ、これらの細菌の増殖は遅い。大腸菌の最適倍増時間が２０分であるところ、ニトロソモナスの最適倍増時間は１０時間である。それらはグルコースまたは他の有機化合物を利用しないため培養が困難であり、病原菌の単離に用いられる標準培地上では増殖しないが、有機基質をエネルギーと増殖に利用する。一部の株は尿素も直接利用できる。

コントロールされた量の一酸化窒素を身体に投与することは、多くの有益な健康作用を有し得る。それは高血圧を低下させ、血流を増加させ、心臓の効率を増加させ、心臓の負荷を減少させることができる。また、心臓発作および脳卒中の際の梗塞の大きさを減少させ、女性および男性双方の性機能を増強することができる。一酸化窒素は、ウィルス、細菌、酵母菌および真菌に対して活性のある、強力な抗菌剤である。皮膚の外側において、一酸化窒素は匂いの元となる従属栄養細菌および皮膚の感染を減少させることができる。

身体がこれらの細菌を利用するように進化したことにおいて、一酸化窒素の産生および吸収を制御するための多くの自然の生理学的調節メカニズムが存在する。一酸化窒素の産生は、皮膚の外側のバイオフィルム中にある細菌に対し、発汗を通して尿素を放出することによって開始される。アンモニアの酸化は、低い水分活性においては抑制される。一酸化窒素は産生されるにつれて、その源から頭皮の毛細血管中へと拡散するはずである。バイオフィルムの拡散抵抗は、空隙の一部が空気または汗によって充填されるかどうかに強く依存する。一酸化窒素は頭皮に向かって拡散し、または解放された空気に向かって拡散して失われる（または吸入される）ことができる。バイオフィルムが汗で充填されると、より多量の汗が放出されるに従って一酸化窒素産生速度が連続的に増加する。

一酸化窒素が毛細血管中に拡散すると、毛細血管の灌流は存在する一酸化窒素のレベルに依存して変化する。ＮＯレベルが高いと毛細血管は完全に拡張し、血流が頭皮の代謝に必要なレベルを超える。その結果毛細血管は酸素化血液で満たされる。血中の一酸化窒素の寿命は、酸素化の度合いの関数である。非酸素化血液においては、一酸化窒素は時間単位で長期間安定である。ＮＯはアルファヘムに付着してα−ニトロシルヘモグロビン（αＮＯＨｂ）を形成し、無傷の酸素化赤血球においては半減期２１分のｍｅｔＨｂに酸化する。酸素化血液において、ＮＯは秒のオーダーで迅速に酸化される。従って、一酸化窒素の頭皮から静脈への吸収とそれに続く運搬は上述のようにして調節され、頭皮からの静脈は頭骨を通って脳の静脈洞、すなわち海綿静脈洞へと流れる。静脈はまた一酸化窒素によって拡張され、ＮＯ濃度が高い場合これらの静脈洞の体積は増加して、血流が頭皮上の一酸化窒素源を通った時点から、血液が次に一酸化窒素を、静脈洞を通る動脈または通常の循環へと送達できるまでの間の時間遅れも増加する。静脈血が肺を通過すると、過剰な一酸化窒素はそこでの酸化状態により破壊される場合もある。過剰なＮＯの作用は全身の血管拡張である。かかる血管拡張が起こると、頭皮からの血流がそらされて、一酸化窒素の吸収を低下させる。

血液によるＮＯの運搬は複雑である。ＮＯは複数の種を形成することが知られており、それにはＮＯＨｂ、Ｓ−ニトロシルヘモグロビン、Ｓ−ニトロソグルタチオン、亜硝酸塩、硝酸塩および分子量の異なる種々のＳ−ニトロソアルブミンを含む。ＮＯのＮＯＨｂへの結合は非常に強く、このＮＯを生理学的に活性なレベルで放出することは不可能であるとの考えもある。しかし、インビボ（in vivo）でのＮＯＨｂの測定によれば、ＮＯ呼吸中における動脈血および静脈血のＮＯＨｂ濃度の間に大きな低下が示される。ＮＯ呼吸中のニトロシル（ヘム）ヘモグロビンの、観察された動脈から静脈への勾配の１％未満が放出され（基準、Ｌ−ＮＭＭＡ、および運動時にそれぞれ、１７６、４６８、および３４０ｎＭのＮＯ）、酸素およびオキシヘモグロビンとの反応が回避された場合でさえも、血管拡張が報告されている。

従って、頭皮から吸収することのできる一酸化窒素の量および標的組織に到達する量を規定するように働く、複数の自然の調節メカニズムが存在するであろう。その意味において、頭皮上のアンモニア酸化細菌による一酸化窒素「中毒」の報告例は、これらの細菌が環境中のあらゆる所に存在するにも関わらず存在しない。この細菌源からの一酸化窒素「中毒」は存在しないようであり、おそらくその可能性もないであろう。硝酸塩の摂取と、消化管の細菌による一酸化窒素へのそれに続く還元によって起こる中毒は知られており、硝酸塩を多量に含む飼料を摂取した家畜において実際に起こっている。

夜間の極端なレベルのＮＯは、低血圧の原因となり得る。しかし、夜間に代謝は低下し、反射性頻拍を補正するための過剰な代謝容量が多く存在する。非常に高レベルのＮＯを、少量の非酸素化血液の後流（頭皮を灌流する血液）に限定することは、非常に高い瞬間濃度に到達することを許容し、その過剰分は全身の低血圧が起こる前に肺で破壊することができる。

一酸化窒素はヘモグロビンに可逆的に結合し、ニトロシルヘモグロビン（ヘム基（heme group）の上）またはＳ−ニトロシルヘモグロビン（ベータグロブリン鎖のシステイン−９３上のチオールの上）となる。一酸化窒素はまた、酸素化血液と非可逆的に結合することもでき、ヘモグロビンの第一鉄が酸化されて第二鉄となり、メトヘモグロビンを産生する。メトヘモグロビンは毒性ではないが、酸素を運搬せず、従ってもし過剰なレベルが生じると、必要な酸素を運搬するためのヘモグロビンが不十分となる可能性がある。これは、１０〜２０％より高いレベルにおいて起こる。このレベルを有する個体はチアノーゼを生じる。正常な赤血球細胞は、メトヘモグロビンを正常なヘモグロビンに迅速かつ連続的に還元する酵素（ＮＡＤＨ−メトヘモグロビン還元酵素）を有する。ＮＡＤＨ−メトヘモグロビン還元酵素系に欠陥を有する個体は、多くの源からの過剰なメトヘモグロビンを得る重大なリスクを有する。

飲料水中の硝酸塩の摂取も、メトヘモグロビン産生を引き起こすことができる。食品中または飲料水中の硝酸塩は、消化管細菌によって還元されて亜硝酸塩および一酸化窒素を放出する。ヘモグロビンを酸化してメトヘモグロビンにできるのは、この亜硝酸塩および一酸化窒素である。飲食物中の硝酸塩の主要な源は緑葉野菜であり、菜食主義者は０．８ｍｇ／ｋｇ／日のオーダーの硝酸性窒素を野菜類から摂取する。硝酸塩に対して最も感度の高いのは乳幼児であり、飲料水中の「有害影響の観察されない」濃度は、１．６ｍｇ硝酸性Ｎ／ｋｇ／日である。体重５０ｋｇの菜食主義者に対しては、食物から２．８６ｍＭのＮＯ_３および水から５．７１ｍＭ、合計８．５７ｍＭのＮＯ_３の量となる。頭皮上に排出される全アンモニアは、約３．３ｍＭとなる。

一酸化窒素は急性呼吸窮迫症候群の処置に用いられ、吸入する空気に付加することにより投与される。他の窒素酸化物を除去したと仮定すると、残された懸案事項は、結果として過剰量のメトヘモグロビンが蓄積されることである。
ＮＯの吸入はｍｅｔＨｂの上昇を引き起こす。ｍｅｔＨｂのクリアランスは一次時定数が３９〜９１分と迅速である。計測されたＮＯ吸収速度およびｍｅｔＨｂクリアランス速度によれば、５１２ｐｐｍのＮＯを連続して吸息すると、５．７〜８．２％の定常状態のｍｅｔＨＢレベルが達成される。汗の中の尿素の大部分が一酸化窒素に変換されて吸収されるとしても、ｍｅｔＨｂレベルは許容範囲内であろう。頭皮のバイオフィルムで５００ｐｐｍのＮＯレベルが生じることは起こりそうになく、頭皮を通した一酸化窒素の拡散は、肺における吸収より効率的ではなさそうである。安静状態で５００ｐｐｍのＮＯを吸入すると、２３０ｍＭ／日、または頭皮に排出される総アンモニアの１００倍量に暴露されることになる。ＮＯの吸入の間、実質的に吸収された全ＮＯはｍｅｔＨｂを産生する。

入浴習慣の変化に加えて、現在の肥満の蔓延は、石鹸の導入のためというよりは、１９７０年代初期に始まった洗髪技術の変化による可能性がある。図４は、シャンプーに関して発行された米国特許数である。「コンディショニング」シャンプーの出現の前には洗髪は頻繁には実施されず、なぜならば毛髪が扱いにくくなり不快であったからである。
一酸化窒素は、従属栄養細菌による汗中の硝酸塩の還元によって皮膚上で生成することができる。この一酸化窒素の産生は、独立栄養細菌によって達成可能なレベルより非常に低いことが予想されるが、これは、汗のアンモニア濃度が、亜硝酸塩濃度より３桁高いためである。

現代の入浴習慣をとらない場合、独立栄養酸化細菌は皮膚および頭皮に定着し、安定した生息数を維持するであろう。かかる安定な生息数は、本発明者によって、頭皮上で８ヶ月、および身体の他の部位において現在３ヶ月、証明されている。本発明者は３ヶ月間入浴をしないでいたが、独立栄養細菌が多数の亜硝酸塩および一酸化窒素を産生するため、匂いの原因となる従属栄養細菌の増殖が抑制されていた。入浴しないにも関わらず、本発明者は、少なくとも同僚の報告によれば実質的に「無臭」であり続けている。毎日の入浴は、２４時間で何百万倍もに増殖できる匂いの原因となる従属栄養細菌を抑制するためにのみ必要であり、一方独立栄養細菌は２〜３倍に増殖できるだけである。

広く広まっている石鹸および洗剤（クレンザー）の使用は、現代社会に浸透している。食物および手が媒介する疾患の伝染を防ぐことは、現代社会の健康における重要な要素である。しかし、防ぐことが重要であるのは病原菌のみである。多くの従属栄養細菌は日和見主義の病原菌であり、全細菌を除去することは有用な目的に益しない。非病原菌への暴露の不足は、免疫系に「練習」の機会を与えず、喘息とアレルギーの増加原因の一部として示唆されている。「きれい好きは敬神に近い（cleanliness is next to Godliness）」との発想は、上流の誰かの下水であるかもしれない川から水を取っていた時代、食物の冷蔵ができなかった時代、そして感染の結果が重い病気または死を意味していた時代には、有用な発見的方法であったであろう。他の多くの良いことと同様、入浴および清潔は、現代においてのみ良いことであるのかもしれない。

標準ＮＯは、インビボ（in vivo）で数分間血管拡張を引き起こすことが示されている。最大作用の標準ＮＯ、アセチルコリン、ブラジキニン、およびＳＮＰにより増加した血流における減衰（decay）の時定数は、全て類似の値で約１分であった。ＮＯ除去の動態はおそらく濃度に依存し、従って最大作用用量（（２２）で用いられた）より低い濃度における寿命は長くなるであろう。濃度に依存しない寿命として１分を仮定すると、頭皮からのＮＯの寄与により、血中で２４時間平均５０ｐＭｏｌａｒ〜５０ｎＭｏｌａｒの付加的な濃度の可能性がある。Ｓ−ニトロシル化されたヘモグロビン（ＳＮＯ−Ｈｂ）およびニトロシル（ヘム）ヘモグロビン（ＮＯ−Ｈｂ）の基礎レベルは、それぞれ１６１±４２ｎＭ／ｌおよび１５０±８０ｎＭ／ｌと測定されている。

多くの生理的過程において、重要なのは平均ＮＯ濃度ではなく、瞬間ＮＯ濃度である。頭皮からのＮＯが１／４の時間で放出されるとすると、濃度は４倍高くなる、または２００ｐＭ〜２００ｎＭとなるだろう。濃度はまた、一酸化窒素の源に近いほど高くなるだろう。おそらく実際はずっと低いであろうが、もしも心拍出量の１％が頭皮を通ると仮定すると、頭皮の血液中のＮＯ濃度は１００倍も高くなる。この濃度は、海綿静脈洞の静脈血から脳を流れる動脈血へと拡散するのに重要な動力を提供できるほど、十分高いかもしれない。脳におけるレベルは、頭皮から脳への輸送時間が短いため、平均より数倍高い可能性がある。

本発明の一つの態様において、肥満および糖尿病の発生は、独立栄養アンモニア酸化細菌を頭皮へ適用することによって大きく低減させることが可能である。私は自分自身の経験から、食欲が抑制され、食事療法および体重コントロールが容易であることを見出した。理想的な処置方法は、独立栄養アンモニア酸化細菌を身体および頭皮に適用し、そして入浴をやめることである。入浴したい人は、これらの細菌の培養物を身体の洗った部分へ入浴後に再度適用してもよい。入浴を頻繁に行う場合は、それによって細菌の再適用が必要となるが、多くの場合、そこに細菌の通常の代謝産物、特に亜硝酸塩および硝酸塩を含むことが望ましい。これらの独立栄養アンモニア酸化細菌はまた、これらの細菌が必要とする栄養物を皮膚に適用することにより刺激されてもよく、例えばアメリカ型培養物収集（American Type Culture Collection）標準培養培地ＡＴＣＣ１９５３、ＡＴＣＣ９２８、ＡＴＣＣ１５７３、ＡＴＣＣ２２１、ＡＴＣＣ９２９に見出される栄養物であって、例えば以下を含む：尿素、アンモニウム塩、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、リン酸塩、塩化物、硫酸塩、微量鉱塩例えば鉄、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、モリブデンなど、および緩衝液である。これらの栄養物の一部または全てを含む調製物または溶液を、皮膚および頭皮に適用することは、従属栄養細菌を刺激することなく、自然に生じる独立栄養細菌を刺激して亜硝酸塩および一酸化窒素を形成する。

ニトロバクターはｐＨの上昇により、また遊離アンモニアにより抑制される。土壌中では、これによって土壌中における亜硝酸塩の蓄積が可能で、これは硝酸塩に比べて非常に毒性が高い。皮膚上では、アルカリ剤の添加によってｐＨが上昇し、亜硝酸塩の酸化を抑制し、濃度の上昇を可能にする。従って、アルカリ性化合物の使用は亜硝酸塩の濃度を高めることができる。タルクは本質的に中性であるが、炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムを不純物として含むことがある。これらの少量の不純物は乾燥している皮膚をアルカリ性にすることができるが、発汗によりｐＨが下がると、増加した亜硝酸塩はＮＯへの変換に利用可能となる。ニトロバクターなどの皮膚の亜硝酸塩濃度を低下させる細菌の抑制は、一酸化窒素の放出をさらに強化するための有効な方法である。代替的に、ニトロバクターを含むことも可能であり、これは硝酸塩の産生を増加させる。従って、ヒト皮膚上のこの硝酸塩および他の有機化合物を利用して亜硝酸塩を形成する、他の細菌も使用可能である。

この点において有用な細菌は、ヒト汗の通常の成分をＮＯ前駆体へと代謝する細菌である。これらには、例えば、尿素を亜硝酸塩へ、尿素を硝酸塩へ、硝酸塩を亜硝酸塩へ、尿素をアンモニアへ、亜硝酸塩を硝酸塩へ、およびアンモニアを亜硝酸塩へと代謝するものが含まれる。ある場合においては、混合培養物が好ましい。細菌は、入浴中または入浴後に便利に適用されてもよく、種々の石鹸、局所適用パウダー、クリーム、エアロゾル、ジェル、および軟膏に組み込むこともできる。本発明の一観点では、最も汗をかく身体部位、例えば、手、足、局部、脇の下、首および頭皮などへの適用を意図している。皮膚のこれら異なる部位間の主要な違いは、水分活性である。手の皮膚は、通常ソックスおよび靴に覆われている足の皮膚よりはるかに乾燥しているが、これは周囲の空気の乾燥効果にさらされることが多いためである。細菌の異なる株は、身体の異なる部位で最大に作用すると考えられ、全ての型の混合培養は、最もよく生長するものが増殖して順応し、特定部位における優勢培養物となることを可能とする。衣服を着用して局所的な微小気候を変化させ、所望の細菌の増殖を促進することも可能である。例えば、帽子の着用により、濃い毛髪を刺激して頭皮をより暖かく湿った環境に維持することができる。

本発明においては任意のアンモニア酸化細菌を用いることができる。好ましい態様においては、アンモニア酸化細菌は当技術分野で既知である以下の特徴を有してよい：アンモニアおよび尿素を亜硝酸塩および他のＮＯ前駆体に迅速に代謝する能力；非病原性；非アレルギー性；芳香のある化合物（odoriferous compounds）を産生しないこと；悪臭を放つ化合物（malodorous compounds）を産生しないこと；ヒト汗中で生存し増殖する能力；高い塩分濃度の条件下で生存し増殖する能力；および、低い水分活性の条件下で生存し増殖する能力。

一つの態様においては、水分張力（water tension）の低い環境に適合した細菌を対象に極めて接近した適切な場所に置く。通常の皮膚環境は比較的乾燥しているため、水分張力の低い環境に適合した細菌は有利である。中程度に好塩性のアンモニア酸化細菌の一例は、Hans-Peter Koopsらの(Arch. Microbiol. 107, 277-282(1976))に記載されているニトロソコッカスモビリス（Nitrosococcus mobillis）であり、この文献は参照として本明細書に組み込まれる。この細菌は広い増殖領域を有する。例えば、増殖に最適なｐＨは７．５であるが、ｐＨ６．５においてもなお、その最大速度の３３％の速度で増殖する。他のより好塩性の種であるニトロソコッカスハロフィラス（Nitrosococcus halophillus）は、H. P. KoopsらによりArch. Microbiol. (1990) 154: 244-248に記載されており、天然の塩湖における飽和塩溶液から単離された。この文献は参照として本明細書に組み込まれる。ニトロソコッカスオセアヌス（Nitrosococcus oceanus）（ATCC 1907）は好塩性であるが、他の２種の中間の最適塩濃度を有する。これら３種に対する最適なＮａＣｌ濃度は、それぞれ２００、７００および５００ｍＭＮａＣｌである。しかしＮ．オセアヌスは尿素を利用し、塩化アンモニウムとして１１００ｍＭという高いアンモニア濃度を許容する。増殖は最適条件下におけるのが最も早いが、同様の結果はより多数の細菌を用いることによっても達成できる。従って、Ｎ．モビリスの増殖のための最適ｐＨは７．５であるが、ｐＨ６．５で３倍量の細菌を用いても、同じ量の亜硝酸塩の産生を達成することができる。本発明における細菌の量は多量であり、入浴の２４時間以内に生じるより何桁も大きいため、皮膚のｐＨがこれらの細菌にとって最適ではないことは、それらの使用を阻害するものではない。Ｎ．ハロフィラスは飽和塩溶液から単離されたため、比較的湿潤なヒト皮膚環境で容易に生存できるはずである。

他の態様において、一酸化窒素を産生する細菌を直接、対象に極めて接近した適切な場所に置いてもよい。一例は、「ニトロソモナスユーロパエア（Nitrosomonas europaea）における亜硝酸塩の還元による一酸化窒素の産生」Armin Remdeら著、Arch. Microbiol. (1990) 154:187-191に記載されており、この文献は参照として本明細書に組み込まれる。Ｎ．ユーロパエアおよびニトロソビブリオは、一酸化窒素を直接産生することが示された。ニトロソビブリオは岩の上で増殖することがしばしば見出されており、そこでは生成された酸によって浸食作用が起こる。PothおよびFochtによる「ニトロソモナス単離株による亜硝酸塩からの二窒素産生」（Appl Environ Microbiol 52: 957-959）において、この亜硝酸塩の揮発性一酸化窒素への還元は、有機物が、毒性の亜硝酸塩を有機物の生息する環境、例えば岩の表面から取り除く方法として用いられていることが示唆されている。

天然の細菌および、遺伝子工学技術によってその特性を変化させた細菌を用いることができる。細菌培養技術は、上記の特性を有する株を単離するために用いることができる。純粋株の混合物は、皮膚からの細菌を単純に培養することに付随する問題、例えば病原菌および望ましくない特性を有する他の細菌の増殖の可能性などを回避できる。しかし、皮膚からの細菌の培養および、それらをヒト汗の組成を模擬した培養培地上で生育することは、一酸化窒素産生速度を増加させるのに効果的である。かかる細菌を培養し単離する一つの方法は、尿素およびアンモニアに対して鉱塩は付加されているが、従属栄養細菌が利用する有機化合物、例えば糖やタンパク質は含まない培地上で、それらを生育することである。独立栄養アンモニアおよびアンモニア酸化細菌を単離する場合、独立栄養株が従属栄養細菌によって汚染されていないことを確認するために、従属栄養培地上での増殖も試みることが望ましい。

Ganczarczykらに対して１９８８年１月１９日に発行された米国特許第4,720,344号には、ニトロソモナスの増殖を誘導するが、ニトロバクターの増殖は誘導しない条件、および、アンモニアの亜硝酸塩への転換の最大化および亜硝酸塩の硝酸塩への転換の最小化を誘導する条件が開示されており、この特許は参照として本明細書に組み込まれる。これは最も好ましくは、ｐＨを調節し、排水のアンモニア含量を、ニトロソモナスの増殖を誘導するがニトロバクターの増殖は誘導しないレベルに調節し、次に接触チャンバー内の水力学的滞留時間（hydraulic retention time）を、抑制された細菌の回復時間より短く調節することによって達成される。

参照として本明細書に組み込まれる米国特許第5,314,542号は、Cassidyらに対して１９９４年５月２４日に発行されたものであり、休眠状態における保管寿命の延長を可能にするための、ニトロソモナス細菌培養物の増殖および処置、ならびにその代謝活性の迅速な回復のためのその後の処置について開示されている。
他の態様においては、心疾患、アルツハイマー病、肥満および２型糖尿病の処置のためのアンモニア酸化細菌培養物はまた、アンモニア酸化細菌を培地中で増殖させ、濃縮し、培地から分離し、適性な塩濃度の無菌水中に懸濁し、無菌条件下で保管し、アンモニアを添加することによって再生し、そして皮膚に適用する場所において、用いることもできる。

ヒトの皮膚への定着に好適な細菌の単離の方法は、家畜の消化器系への定着に好適な細菌の単離に用いられる方法と類似である。健康な個体から剥離物を収集し、好適な培地に播種し、増殖させて特性を評価する。培養物の長期間の安定性を保証するため、定常状態の連続培養法を用いることができる。
アンモニア酸化細菌培養物の処置のための他の方法は、アンモニア酸化細菌を培地中で増殖させ、濃縮し、該培地から分離し、適性な塩濃度の無菌水中に懸濁し、無菌条件下で保管し、アンモニアの添加によって再生し、そして細菌が活性を有するまで一定時間維持することである。

アンモニア酸化細菌は、代謝に酸素を必要とする好気性細菌であり、嫌気性条件下では増殖できない。しかしそれらの多くはまた、その代謝プロセスの末端電子シンク（terminal electron sink）として硝酸塩および酸素も用いることができる。密封された容器内での長時間の保管は、容器を無酸素性にする危険がある。溶液中の液体に硝酸塩を加えて、保管中の細菌の呼吸に酸素の代わりに硝酸塩を利用できるようにしてもよく、例えばゲルまたはスティックなどの非液体の組成物を許容してもよい。かかる組成物の内部の細菌は、溶解酸素が不在の場合、その酸化の基質を溶解硝酸塩から得ることができる。

本発明の他の態様においては、尿素、亜硝酸塩および硝酸塩、鉄、乳酸、および塩は、細菌を含む化合物に含まれてもよく、または、皮膚に別個に追加として適用してもよく、これは、入浴がこれらの水溶性化合物を取り除くからである。細菌はまた、入浴の間または後に適用してよく、種々の局所用パウダー、クリーム、スティック、エアロゾル、および軟膏に組み込まれてもよい。他の化合物も、化粧品分野の当業者の選択によりこれらの化粧品に加えてよく、例えば、水、鉱油、着色剤、香料、アロエ、グリセリン，塩化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、ｐＨ緩衝液、ＵＶ遮断剤、シリコーンオイル、天然オイル、ビタミンＥ、ハーブ濃縮物、乳酸、クエン酸、タルク、粘土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、スターチ、尿素、およびエリソルビン酸などである。

アンモニア酸化細菌は、対象の任意の表面に適用することができ、例えば皮膚および毛髪である。好ましい態様においては、細菌は対象の皮膚に適用する。さらに好ましい態様においては、アンモニア酸化細菌は頭皮に適用でき、これは頭皮の血液供給が優れているからである。細菌は、種々の毛髪用のトリートメント剤および道具、例えばコンディショナー、ゲル、ヘアスプレー、ヘアネット、櫛、ブラシ、帽子、ヘアピースなどに組み込むことができる。

本発明の他の態様には、肉の保存処理に用いられるものと類似の方法が含まれるが、これは肉の保存処理の目的が一酸化窒素の産生だからである。一酸化窒素の一般的特性、生理学的特性、化学的特性および食品保存におけるその役割および作用の機構は、文献「一酸化窒素のプリンシパルと作用（Nitric Oxide Principals and Actions）」Jack Landcaster編、Academic Press, 1996によく記載されており、この文献は参照として本明細書に組み込まれる。これらのピクリング用塩水（pickling brine）および保存処理用組成物には健康へのリスクは殆ど無いようであり、これは、ヒトが摂取しても安全であると考えられているからである。従属栄養細菌は、低いｐＨを達成し硝酸塩から亜硝酸塩を産生するため肉類の保存に通常用いられており、ピクリング用塩水中の硝酸塩は亜硝酸塩に還元され、ＮＯを放出し、それが肉と反応して保存処理された肉の特長のある色と風味を生成する。特に、亜硝酸塩がアスコルビン酸で処理されている場合、一酸化窒素が産生される。亜硝酸塩はアスコルビン酸塩により還元されて一酸化窒素を生成する。通常、現代の肉の保存処理においては、アスコルビン酸塩またはエリソルビン酸塩が亜硝酸塩と共に用いられて一酸化窒素を生成する。肉の保存においては、これらの細菌は純粋培養物として添加され、そこで細菌は、病原菌および腐敗菌の望ましくない増殖を妨害することができる。ミクロコッカスの変種は時によりこの目的で用いられ、それについてはCryczkaらに発行された米国特許番号4,147,807号に記載されている。低いｐＨにおいて、例えば５未満のｐＨにおいては、これらの化学反応が起こる前に、一酸化窒素はピクリング用塩水から迅速に失われる。従って、肉の保存には高いｐＨが推奨される。亜硝酸塩とエリソルビン酸塩の混合物はそのような一例である。かかる細菌を皮膚に適用すると、硝酸塩を亜硝酸塩に還元することによって皮膚上での一酸化窒素産生を強化することができる。いくつかの従属栄養細菌はアンモニアから亜硝酸塩を産生できるが、それらによるアンモニアの酸化は、独立栄養無機酸化アンモニア酸化細菌によるよりはるかに遅い。肉の保存処理用組成物を、化粧品のタイプの組成物と組み合わせることにより、類似の効果が達成できる。細菌、尿素、およびエリソルビン酸の組み合わせは好ましい組み合わせである。生理学的に許容可能なその他の酸も使用してよい。

本発明の態様の利点は、誘発されたＮＯ産生が、発汗を介して生理的な制御下にあることである。有機硝酸塩、例えばニトログリセリンは、感情的または肉体的なストレスに前もって使用するよう、時に処方される。これらは、神経的な発汗が起こる場合と同じ条件である。本発明の一つの態様は、心疾患、血管疾患、インポテンツ、および不妊の発生率の減少であってよい。ＮＯを増加させる方法を介して処置可能な任意の状態は、本発明の処置に敏感に反応可能であり、これは既知の処置において、一酸化窒素またはＮＯ供与体物質を経口的に、局所的に、舌下に、経鼻的に、注入により、吸入により投与することが含まれる場合である。例えば、インポテンツはバイアグラによって処置されるが、バイアグラはＮＯの作用時間を延長させる。本発明の使用は、バイアグラなどの剤の使用の必要性を低減することができる。

女性がこれら細菌を膣部に使用することはまた、性交中の男性パートナーの性器に付加的な一酸化窒素を提供することによって、その男性パートナーの性行為を強化する。唾液中の亜硝酸塩が、インポテンツに対する民間療法である、男性器への唾液の適用の基礎を提供するように、唾液を女性性器に適用することの促進作用もまた、その基礎は唾液中の亜硝酸塩成分であろう。一酸化窒素産生を増加させることによる本発明は、男性と女性両方の性的機能を強化することに同様の利益をもたらすことができる。

例ＩＩ
ニトロスーティックゲル（Nitroceutic Gel）の組成：
約１ｌのゲルに対して：カルボポール（Carbopol）ＥＴＤ２０２０、１０ｇ
加圧滅菌したＭｉｌｌｉ−Ｑ＋水、７００ｇ
均一になるまで混合する。
１ｌの水中の５モルＮａＯＨと１モルＫＯＨの混合物（約６ｍｌ）を用いて中和する。ｐＨ＝７．４５。ポリマーが中和されると共に混合物は高い粘性を有するようになり、親水性鎖が延長する。ゲルはまた高いずれ強度（shear strength）を有するが、このずれ強度を越えた場合は降伏する。ゲルは非常に滑りやすく潤滑性がある。
３００ｇのグロウンアウト培養培地（grown out culture media）、ｐＨ＝６．０、高い亜硝酸塩含量（数１０ｍＭ）、生きている細菌を多く含有
混合物のｐＨ＝７．１
新鮮培地３０ｇ（ｐＨ＝８．４）
最終混合物のｐＨ＝７．１。

グロウンアウト培地および成長培地の付加は、ゲルのずれ強さを低下させ、また粘度をいくらか低下させる。この低下は、付加された成分のイオン強度のためである。

カルボポールＥＴＤ２０２０は、Ｎｏｖｅｏｎ、Ｉｎｃ．から市販されている、高分子量の「分散の容易な」架橋ポリアクリル酸コポリマーである。カルボポールＥＴＤ２０２０は細菌によって分解されず、本質的に生理学的に「不活性」であると考えられており、局所用の化粧品および潤滑調製物に対する水性のゲル化剤として、２５年間広く用いられている。

成長培地：溶液は、ヒトの汗の無機物組成を模擬して設計された。塩の溶液は以下からなる：溶液は、１ｌのＭｉｌｌｉＱ＋水、ＮａＣｌを１．５ｇ、ＫＣｌを０．５５ｇ、ＣａＣｌ_２を０．２５ｇ、ＭｇＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを０．２４ｇ、Ｋ_２ＨＰＯ_４を０．０２ｇ、ＮａＨＣＯ_３を２．０ｇ、ＮＨ_４Ｃｌを１．５ｇ。微量の鉱物（１ｌ中、ＦｅＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを６ｇ、ＣｕＳＯ_４・５Ｈ_２Ｏを３．５ｇ、ＭｎＳＯ_４・４Ｈ_２Ｏを０．２５ｇ、Ｃｏ（Ｃ_２Ｈ_３Ｏ_２）_２・４Ｈ_２Ｏを０．０３ｇ、ＺｎＳＯ_４・７Ｈ_２Ｏを５ｇ、Ｎａ_２ＭｏＯ_４・２Ｈ_２Ｏを０．１２５ｇ、ＫＩを０．０１５ｇ、ＥＤＴＡを２ｇ）を添加して（１ｍｌ／ｌの溶液）、報告されている汗におけるレベルを達成した。汗中ＣｏおよびＭｏのレベルは未知であったが、刊行物に記載されているアンモニア酸化細菌のための成長培地と同様の濃度を達成するために添加した。他の全ての成分は、報告されているヒトの汗の範囲（これは偶然にも、刊行物の培地の値にかなり近い）であった。興味深いことには、摂取された鉄の１／４は汗に排出されると報告されている。水分含量は、両方の溶液に等しい浸透強度を与えるように選択された。溶液は、加圧滅菌したｍＱ＋水に、乾燥塩を使用の直前に加えて製造した。汗のｐＨの範囲は４〜６．８である。このｐＨの範囲では、殆どのアンモニアはアンモニア酸化細菌には利用不可能なアンモニウムイオンとして存在する。尿素はより低いｐＨでも利用可能である。前の研究によれば尿素は迅速に（複数時間）アンモニアに加水分解されるため、ｐＨ調整の必要性を低減しアンモニアの利用可能性を提供するため、塩化アンモニウムおよびｐＨ７．８が用いられた。従属栄養細菌の増殖の可能性を低下させるために、乳酸塩に代わる主要な非塩化物陰イオンとして、重炭酸塩を選択した。栄養溶液の初期のｐＨは約７．８であった。しかし、析出物がかなり迅速に形成されてｐＨが上昇した（ＣａＣＯ_３の形成のため）。細菌は、おそらく重炭酸塩の炭酸塩への転換を触媒する酵素を供給することによって、この過程を加速した。

グロウンアウト培地は、独立栄養アンモニア酸化細菌を播種して増殖させた成長培地である。混合物は高いレベルの亜硝酸塩（数１０ｍＭ）およびｐＨ値約６を有した。ｐＨは細菌の作用によってのみ低下した。

ゲルは無菌条件下で製造されてはおらず、他の細菌の存在について試験されていないが、ゲル内では独立栄養アンモニア酸化細菌のみが生存していると考えられる。細菌に対する培養培地は有機物を含まず、従って従属栄養生物に対するただ一つの有機炭素源は独立栄養細菌それ自体である。培養物中の亜硝酸塩のただ一つの源は独立栄養細菌それ自体であり、細菌はかなり高いレベルの亜硝酸塩を産生しているので、その存在が示唆される。十分増殖した成長培地中の亜硝酸塩のレベルはかなり高く、多くの異なる型の細菌を抑制できる。ゲルは、多数の対象に対して局所的に使用され、副作用は報告されなかった。小さな外傷に対しても使用され、感染を顕著に抑制し、治癒を促進した。亜硝酸塩の存在可能な最高レベルは約１０ｍＭであり、従って１０ｍｌのゲルは、最大５０μＭのＮＯ（１モルの亜硝酸塩中１／２モルＮＯ）を放出可能であった。ゲルは、亜硝酸塩の分解により速やかにＮＯを放出し、存在する独立栄養アンモニア酸化細菌の代謝活動により継続してＮＯを放出することが期待される。局所的適用に対しては、汗および身体の他の分泌物中の尿素がこれら細菌の基質として働くこと、および、汗の放出は、皮膚上に生存するこれらの代謝活動を身体が制御するための生理的機構であることが、予想される。

ゲルの一酸化窒素は、電位差測定ＮＯセンサーにより分析した。測定は、ゲルを製造し周囲条件下で貯蔵して２ヶ月後に行った。ＮＯ含量は約２．２μＭであった。この測定により、ゲルが長期の保存期間に対して活性を保つことが示された。

このゲルの局所的使用は多くの好ましい健康作用を示した。ゲルは性的支援物である。性交の前に性器に局所的に適用すると、男性と女性の両方の性的興奮を増強することが示されている。この作用は、一酸化窒素の作用に媒介されると考えられる。よく知られた性的支援物であるバイアグラは、その５型ホスホジエステラーゼ酵素への作用を介して男性の勃起を支援する。関連する男性器の解剖学的構造において、一酸化窒素はグアニル酸シクラーゼを刺激して、サイクリックＧＭＰの産生を促進する。ｃＧＭＰは種々の平滑筋の弛緩を引き起こし、それによって男性器の一部が充血する。ｃＧＭＰは５型ホスホジエステラーゼによって分解され、バイアグラはこの酵素を抑制することにより、ＮＯの作用を延長させる。５型ホスホジエステラーゼは男性と女性両方の性器における構造中に見出されている。一酸化窒素は男性器への刺激作用を有することが知られており、女性器に対する同様の作用も期待されないわけではない。神経型一酸化窒素合成酵素（ｎＮＯＳ）の免疫反応性が、陰核亀頭および陰核海綿体内の神経に見出されており、また、内皮型一酸化窒素合成酵素（ｅＮＯＳ）、すなわちずれ応力により促進される酵素が、ヒト陰核の血管組織内に見出されており、この器官が正常に機能するために一酸化窒素が必要であることを示唆している。５型ホスホジエステラーゼ（バイアグラにより抑制される酵素）は、ヒト膣においても発現される。研究によれば、陰核の勃起性組織が一酸化窒素により刺激され充血することが示され、一酸化窒素媒介の刺激作用を主張する多くの製品がインターネットで入手可能である。インポテンツに対する一般の民間療法である、ペニスへの唾液の適用は、唾液由来の一酸化窒素の刺激作用を利用するものである。

身体の他の部分に対するゲルの局所的使用も健康作用を示している。ゲルは真菌感染である水虫に対して優れた活性を示した。にきびの細菌感染に対しても優れた作用を示し、足底疣贅（plantar wart）を引き起こすウィルス感染に対しても優れた活性を示した。一酸化窒素は、疾患を引き起こす多くの生物に対して非常に優れた抗菌作用を有することが広く示されている。まさに、身体の免疫系はｉＮＯＳによって産生された一酸化窒素を抗菌剤として利用している。

私はまた、これらの細菌を皮膚に適用することで、体臭が抑制されることを見出した。私は５月にこれらの細菌の培養物を皮膚に適用し、６ヶ月間以上入浴しなかった。夏の月の間中、体臭は完全に抑制されていた。冬の期間に体臭は増加し始めたが、しかし洋服（セーター）をさらに着ることによって発汗を誘発すると、独立栄養細菌が生長し従属栄養細菌が抑制された。抑制は非常に迅速で目覚ましい。本発明の他の態様は、従属栄養細菌の増殖を抑制するための上記細菌の使用である。体臭は、一部は皮膚上の細菌の代謝物に由来する。１日か２日で皮膚の匂いが発することは、増殖の早い従属栄養細菌が匂いのある化合物を産生することを示している。アンモニア酸化細菌は、従属栄養細菌の増殖を抑制することにより、産生される匂いを減少させる。従って、本発明はまた、体臭の減少のためにも用いてよく、それのみで用いてもよく、また他のデオドラントタイプの化粧品調製物と共に用いてもよい。

皮膚上の従属栄養細菌の抑制は、皮膚が外傷またはやけどにより損傷された場合の感染の予防に有用である。私は小さな擦り傷および切り傷にゲルを適用したが、傷は感染や副作用なしに迅速に治癒した。身体の大きな面積にやけどを負った患者に対する感染予防は、やけど被害者の処置における非常に重要な側面である。これらの独立栄養細菌による感染例はこれまで報告されておらず、独立栄養細菌は免疫不全の個体においてさえ、感染を引き起こすことはできないようである。これらの細菌は絶対独立栄養生物であり、有機基質を増殖やエネルギー源に利用することはできない。

外傷の治癒は一定の進行経過をたどり^ｉ、その多くの段階は一酸化窒素に媒介される。最初の事象は、血液の損失を防ぐための線維性凝血（fibrous clot）の形成である。続いて免疫細胞が凝血に侵入し、大量の一酸化窒素の発生が始まって外傷を殺菌する。一酸化窒素量が一定レベルに達すると、実際の「治癒」が始まる。顆粒組織が形成されて、それによって基質（matrix）および最終的に瘢痕組織が形成される。血管の再成長もまた、多くは一酸化窒素を介して制御される。独立栄養細菌によって一酸化窒素を供給することにより、傷ついた皮膚は、他の目的のための代謝用量を利用することができる。

これらの細菌を頭皮に適用すると、男性型の脱毛症のために毛髪のない部位上で、毛髪の成長をもたらした。脱毛症と心疾患の間には関連があり、主に男性ホルモンに起因すると考えられる。
私はまた自分の食欲が低下していることを見出し、これらの細菌を頭皮および身体に適用し始めてから約１年の間に体重は約２５ポンド、すなわち元の体重の約１２％減少した。私は頻繁には運動しておらず、しかし単純に食べる量を減らした。食欲が低下していたので、この体重減少を達成することは全く困難ではなかった。

つわりは妊娠初期によく見られる。つわりは食欲の低下および食べることへの興味の低下を特徴とする。興味深いことには、疫学的研究によれば、つわりを特徴とする妊娠は、症状のない妊娠より「よりよい」結果をもたらす傾向があることが示されている。正常の妊娠では一酸化窒素産生が増加し、子癇前症では減少する。ｅＮＯＳにおける多型は子癇前症に関連する。一酸化窒素の異常な合成が、妊娠の子癇前症において示されている。私は、つわりに伴う食欲の低下は一酸化窒素レベルの上昇によること、また妊娠初期のこの一酸化窒素レベルの上昇は、成長する胎盤と子宮の間の血液交換に必要な、子宮の血管の再構成を促進することを示唆する。

本発明の細菌の適用はまた、子癇前症の予防にも有用となり得る。ノルウェイにおいて、子癇前症は１４０／９０ｍｍＨｇを超える母親の血圧がその特徴の一つであり、発生率は１２月にピークとなり、８月に最低となる。子癇前症の女性に対する一酸化窒素供与体の経皮的投与は、子宮胎盤循環を改善する。子癇前症の女性では一酸化窒素代謝が機能しなくなることが報告されている。私は、子癇前症の季節性および夏における発生率の減少には、夏の発汗の増加および、汗に由来する硝酸塩が一酸化窒素に還元されて一酸化窒素が増加すること、または頭皮上の独立栄養アンモニア酸化細菌からの一酸化窒素産生が関連することを示唆する。ここで、ヒトは一年を通して暖かなアフリカで進化したので、汗の残留物も一年を通して頭皮上に蓄積して独立栄養アンモニア酸化細菌に栄養を与えることができ、これらの細菌の自然の生息数を回復する。

子癇前症は、妊娠した女性、特に子癇前症の発症のリスクを有する女性の皮膚に、独立栄養細菌を適用することにより予防可能である。一酸化窒素の基礎レベルを上昇させるこれらの細菌を用いる処置は、おそらくつわりを悪化させることを認識すべきである。妊娠した女性は妊娠初期に処置することが重要であり、これによって、一酸化窒素を必要とする血管の再構成が、成長した胎児が高い代謝需要を有する前に可能となる。
全ての分泌液は、かなりの量の尿素（成人の血漿に５ｍＭ、汗に１０ｍＭ、尿に２００ｍＭ、唾液に４ｍＭ、精漿に１２ｍＭ、母乳に３ｍＭ）^ｉｉを含み、従って、分泌液は原理的には、一酸化窒素を生成するための基質をこれらの細菌に提供することができる。

食欲の低下は多くの状況下で観察される。高い高度への暴露は、ヒトおよび実験動物の両方に大幅な食欲の低下を引き起こす。多くの感染症および癌は、カヘキシー(cachexia)）、すなわち、食べることができないための、深刻で最終的には衰弱させる体重減少を特徴とする。私は、これらの多様な例における食欲の抑制は共通の原因、すなわち、周囲の酸素レベルに比べて一酸化窒素の基礎レベルの上昇という原因を有することを示唆する。酸素を検知する主要な酵素は、酸素分子がポルフィリン環に配位された鉄原子に結合している、ヘム含有酵素である。結合酸素に加えて、ヘムはまた一酸化窒素および一酸化炭素を結合する。一酸化窒素は、シトクロム酸化酵素上の酸素と競合し、特に低い酸素レベルにおいてシトクロム酸化酵素を阻害することが知られている。

全ての分泌液は、かなりの量の尿素（成人の血漿に５ｍＭ、汗に１０ｍＭ、尿に２００ｍＭ、唾液に４ｍＭ、精漿に１２ｍＭ、母乳に３ｍＭ）^ｉｉｉを含み、従って、分泌液は原理的には、一酸化窒素を生成するための基質をこれらの細菌に提供することができる。
鎌状赤血球貧血は、ヘモグロビンが構造的欠陥を有し、そのために非酸素化ヘモグロビンを重合して、赤血球をその正常な規格組織から、硬い（そして鎌の形）へと転換する疾患である。これは低い酸素分圧で起こるため、第一義的には、酸素が血液から取り除かれ、血管の直径が最少である毛細血管床において起こる。鎌状細胞は硬いため変形せず、そのまま小さな毛細血管を通って流れる。これらが遮断されると遮断された血管への酸素の運搬は減少し、酸素レベルがさらに低下して、遮断の増悪を引き起こし、正のフィードバックをもたらす。

ヒドロキシ尿素は、鎌状赤血球貧血の認定された処置法であり、ヒドロキシ尿素をオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンまたはメトヘモグロビンに添加すると、ニトロシルヘモグロビンの産生を引き起こすことがインビトロ（in vitro）で示されている。
一酸化窒素の基礎レベルの上昇は、鎌状赤血球貧血に対して幾つかの有効な効果を有する。一酸化窒素は血管を拡張し、鎌状細胞によって血管が詰まる傾向を低下させ、血液細胞が互いに凝固する傾向を低下させ、重合傾向の少ないニトロシルヘモグロビンの形成によってヘモグロビンを修飾する。重合の発生を少しでも遅延させることは、鎌状形成（sickling）が一旦始まったときに起こる正のフィードバックのため、結果に対して重要な影響を有することができる。

本発明はまた、鎌状赤血球貧血の処置に有用となり得る。急性の鎌状赤血球貧血は季節性を示し、ピークの季節は寒い気候の間であり、暑い気候では発生率が減少する。私は、この観察される季節性は、暑い気候の間は汗の残留物が増加するためであり、その結果、独立栄養または従属栄養細菌からの一酸化窒素が増加するためであると示唆する。独立栄養細菌を本発明の方法において用いることは、年間を通して大きな利点を提供するであろう。

対象は、本発明からの利益を享受するのに、これらの任意の疾患についての臨床的な症状を有している必要はない。本発明は、適切な食事、ビタミンの摂取、運動、または一般の入浴と同様に、予防的方策として用いてもよい。疾患が血管拡張剤であるＮＯの共通作用を介して関連しているため、人々は本発明を、心疾患の予防として用いて、インポテンツに対する治療的価値を得ることができる。インポテンツはしばしば不名誉な疾患であるため、一般の健康強壮剤としてごまかせるインポテンツの処置法は有利である。

本発明の他の態様においては、細菌は非ヒト脊椎動物の表面に適用してもよい。家畜化された動物、例えばウマ、イヌ、ブタ、およびニワトリなどは、転がって自分自身を土で覆うのが見られる。尿素が尿や肥料中に豊富にある化合物であることから、農家の庭の土に適合した細菌は、尿素を亜硝酸塩へと迅速に代謝する代謝剤であることが期待できる。野生の動物もまた自分自身を土で覆う。かかる振る舞いの要素は、皮膚または毛皮に、汗の成分をＮＯおよびＮＯ前駆体へと代謝する細菌を接種することであるようだ。かかる細菌の実質的に純粋な培養物の使用は、家畜化された動物の健康を改善し、それらの成長を促進することができる。アンモニアはしばしば動物のフィードロット部に大量に存在する。アンモニアをＮＯまたはＮＯ前駆体へと代謝する細菌は、周囲のアンモニアの悪影響を低減し、集中した動物飼育場の経済性を改善する。他の対象としては、脊椎動物、例えば、家畜化された、実験室の、遺伝子改変された、キメラの、および動物園の動物、例えば、ウマ、ブタ、ウシ、イヌ、ネコ、ヤギ、ヒツジ、バッファロー、ロバ、ミュール、ゾウ、オオカミ、ラクダ、ラマ、ニワトリ、七面鳥、霊長類、有蹄動物、げっ歯類、チンパンジー、ゴリラ、オランウータン、マウス、ラット、およびウサギなどが含まれるが、これらに限定はされない。

尿および糞を一箇所に貯めるという幾つかの動物の行動は、亜硝酸塩産生細菌の培養および増殖のための豊かな環境を本能的に生成するものと見ることができる。皮膚にこれらの細菌を再度接種するという行動を本能的に示すこれらの動物は、これらの細菌がすぐに皮膚から失われ、再度の接種が必要であることを示している可能性がある。ヒトは通常、動物よりも頻繁に入浴するので、ヒトの再接種の必要性はより大きいかもしれない。

ファウンダリング（foundering）または蹄葉炎は、一酸化窒素供与体を足および蹄（hoof）の部位に適用することによって処置される。ニトログリセリン、および他の一酸化窒素供与体が使用されている。ウマは、野生において泥に排尿し、亜硝酸塩形成細菌を増殖させ、この亜硝酸塩を産生する活性培養物を含む泥の間を歩き回って、本能的にこれを達成する。現代の安定した方法は小屋をきれいに保持することおよび、ウマが歩く場所から尿や糞の堆積を排除することを要求する。蹄を持つ全ての動物は、足および蹄の類似の疾患にさらされている。従って、全ての有蹄動物は、好適なアンモニア酸化細菌の適用から利益を得ることができる。

さらに、適切なアンモニア酸化細菌をウマの皮膚に適用することは、運動中に一酸化窒素の自然の生成を増加させる効果を有し得る。一酸化窒素はウマの皮膚を通して拡散し、血液に吸収され、そこで循環し、全身作用をもたらすことができる。幾らかの一酸化窒素はまた、ウマの周囲の空気中に放出され、吸入されてもよい。おそらく、圧力低下の減少は、肺における空気および血液の最大流量の増加に変換され、したがって、最大運動パフォーマンスの増加に変換される。自然の方法によりこのパフォーマンスの増加を達成することは、ウマのレースにおいて有利である。同様に、レース用グレーハウンド、牽引用動物、荷役用動物、およびストレス下の動物においても、それらの一酸化窒素産生を増加させることができる。ヒトの運動選手も同様に、皮膚の細菌を利用して、運動の前、運動中、および運動後の一酸化窒素産生を増加させることにより、そのパフォーマンスを強化することができる。代表的な運動競技大会には、例えば徒競走、重量挙げ、自転車競技または練習、フットボールの試合または練習、サッカーの試合または練習、バスケットボールの試合または練習、野球の試合または練習、ゴルフの試合または練習、登山、ボクシングの試合または練習、ホッケーの試合または練習、およびテニスの試合または練習が含まれる。

本発明の他の態様においては、アンモニア酸化細菌は、直接または間接的に対象の表面に適用することにより、対象の表面に極めて接近した適切な場所に置くことができる。好適な細菌は、対象の表面が接触する物品（article）、例えばわら、経木、枕、シーツ、生息場所の囲い（habitat enclosure）、馬屋（stall）、ブラシ、櫛、およびマットレスなどの寝具類に間接的に適用することにより、対象の表面に極めて接近した適切な場所に置くことができる。同様に、好適な細菌はトイレ箱製品（litter box products）に添加することができ、それによって、動物が排泄物の吸収材料（litter）およびトイレ箱に触れる時に、その動物が細菌に極めて接近することができる。かかるトイレ箱製品の添加された特徴としては、尿中の尿素が不揮発性産物に酸化され、トイレ箱のアンモニア臭が低下する。トイレ箱はアンモニアを放つというよりは一酸化窒素を放ち、これは周囲の動物およびヒトの肺機能を強化し、全身作用を提供する。

本発明の一態様においては、物品がアンモニア酸化細菌を用いて処置される。例えば、物品を細菌で被覆してもよく、または細菌を植えつけてもよい。好ましい態様おいては、細菌で処置された物品、例えば衣服、襟およびサドルなどを対象の表面に接触させる。

ヒト対象の表面に接触する物品、例えばオムツを、アンモニア酸化細菌で処置することができる。オムツは失禁状態の個体が排泄した尿および便を保持して含むようデザインされているため、尿および便の中の尿素が皮膚および大腸菌によって加水分解され、遊離アンモニアを形成し、それは皮膚を刺激してオムツかぶれを生じさせる。尿素を亜硝酸塩または硝酸塩へと代謝する細菌を組み込むことは、遊離アンモニアの放出を回避し、亜硝酸塩および最終的にはＮＯを放出させ、それらは、乳幼児と失禁のある成人両方にとって健康な皮膚の維持を支援することができる。オムツでの一酸化窒素の放出はまた、ヒトの便に存在する病原生物に対する抗菌作用を有し得る。この作用は、紙オムツをゴミとして捨てた後にも続き、汚れた紙オムツとの接触を通して病気が伝染する率を低下させることができる。アンモニア酸化細菌のオムツへの添加は、汚れた乳幼児を洗うことにより、アンモニア酸化細菌をそれが増殖するより早いスピードで取り除き、皮膚に従属栄養尿素加水分解細菌のみを残してしまう場合に有利である。乳幼児突然死症候群、すなわちＳＩＤＳによる乳幼児の死亡の１９８０年代における蔓延は、紙オムツの使用が広く普及した時期とほぼ一致する。乳幼児を仰向けで寝付かせる「バックトゥースリープ（back to sleep）」プログラムはＳＩＤＳの発生率を大幅に低下させた。仰向けに寝ることと、ＳＩＤＳの低い発生率の間の因果関係のメカニズムは不明のままであるが、仰向けで寝ている場合、睡眠中に乳幼児の皮膚が尿と接触する率が高まるためである可能性がある。ＳＩＤＳの被害者はベッドの布類が汗でびしょぬれになった状態でよく発見されるが、これは、仮死状態となっている間、その乳幼児が、従来考えられているように過熱状態になっているのではなく、発汗によって一酸化窒素の形成を増加させようとむなしい試みをしているためである可能性がある。

他の布類物品で同様に処置可能なのはタンポンである。女性の月経の期間中、分泌物が生成されて、例えば毒素性ショックを引き起こす菌などの病原菌の増殖を一定の状況下において支援する可能性がある。局所的に適用された酸性化硝酸塩が皮膚のイースト菌感染症に効くことが示されたように、本発明の細菌の膣への適用は、膣のイースト菌感染症に効き予防できることが期待される。膣を病原生物に対してより不適なものにすることによって、性感染する疾患の感染率を減少させることができる。

他の布類物品、例えば、靴、靴の中敷、パジャマ、スニーカー、ベルト、帽子、シャツ、下着、運動着、ヘルメット、タオル、手袋、ソックス、包帯、および類似物もまた、アンモニア酸化細菌によって処置することができる。寝具、例えばシーツ、枕、枕カバー、および毛布もまた細菌によって処置してよい。本発明の一つの態様においては、しばらくの間洗うことのできない皮膚の部位も、アンモニア酸化細菌に接触させることができる。特に、治療中の怪我した四肢を動かないようにするための整形外科のキャストによって囲われた皮膚では、また、適切な治癒のためには乾燥状態を保つ必要のある、例えば縫合された傷の近くの部位では、アンモニア酸化細菌との接触から利益を得ることができる。

頭および頭皮に着用する物品は、アンモニア酸化細菌により処置されてもよいと考えられる。皮膚の表面から離れて毛髪で形成された一酸化窒素は、帽子、スカーフまたはフェイスマスク内に捕らえられ、吸入される空気に向けられる。
入浴回数の少ない個体、例えば宇宙飛行士、潜水艦の乗組員、従軍中の軍人、遠隔地の民間労働者、難民、寝たきりの人および他の多くは、本発明による皮膚細菌を維持することによって、皮膚をより健康に保つことができる。床擦れは、血流の障害による共通の因子である。本発明によって、不適当な循環の問題の補強と正常化が期待される。

他の態様においては、外被物（garment）、例えばコンドームおよびコッドピースを、適切な細菌で処置することができる。かかる物品の着用を介した一酸化窒素生成による刺激は、性行為を意図する男性の対象にとって有利である。同様に、性行為に用いる家具用のカバーの処置もまた有利であり、例えばシーツ、毛布、スリップカバー（slip cover）、枕カバーなどである。

アンモニア酸化細菌は、対象の表面に直接接触する物品の表面に位置してよい。代替的に、細菌は体液に触れてもよいが、対象の表面に直接的には触れなくてもよい。特に、オムツ、タンポン、または包帯は、アンモニア酸化細菌で処置された内層ならびに、体液、一酸化窒素および／または一酸化窒素前駆体を透過する少なくとも１つの層を有してもよい。これら後者の層は、細菌に対して透過性である必要はない。アンモニア酸化細菌はアンモニア以外の化合物をエネルギーとして利用できないため、外傷を感染させることはできない。それらはアレルギー性の可能性はあるが、従属栄養細菌の増殖の抑制は、アレルギーの可能性に勝る。

異なる細菌は異なる適用に好適であると考えられる。従って、非常に高いレベルの亜硝酸塩産生のために適合された細菌はオムツ、動物の寝具、および他の非接触用途に使用するのに理想的であろう。亜硝酸塩の高いレベルは、熱帯の環境下での長いサファリ期間中において、軍事の用途において、または精鋭の運動競技者、ヒト、および非ヒト脊椎動物の性能の強化において、皮膚を感染から保護するためにも利用できる。
独立栄養アンモニア酸化細菌は、一酸化窒素の産生および一酸化窒素前駆体の産生において最も活性化されていることが期待されるが、他のより少ない量を産生する細菌もまた使用可能である。これらはある状況において、例えば一酸化窒素産生のよりよい制御が必要とされる場合に、所望されてよい。他の細菌は別の目的のために含むことができ、例えば酸の産生によりｐＨを制御するなどである。

本明細書中に開示されたもののさらなる修正物および同等物を、当業者は、ルーチンの実験以上を用いることなく思い付くことができ、かかる全ての修正物および同等物は、本特許請求の範囲で定義された本発明の精神および範囲に包含されると考えられる。
本明細書中に引用された全ての参考文献、特許および特許明細書は、その全体が参照として本明細書に組み込まれる。

アルツハイマー病の罹患率と最も暑い月における平均最低気温の関係を示す。 米国の人口における肥満の発生率と高度の関係を示す。 米国の人口における糖尿病の発生率と高度の関係を示す。 米国において発行されたシャンプーの特許数と発行された年の関係を示す。 対象の頭皮へ培養物を適用する前、適用中、および適用後における血圧を示す。

Claims (30)

1. 高血圧、アルツハイマー病、肥満、２型糖尿病、鎌状赤血球貧血、子癇前症、乳幼児突然死症候群、または血管疾患のうち少なくとも一つを発症したか、またはその発症のリスクを有する対象を処置する方法であって、アンモニア酸化細菌を該対象に極めて接近した適切な場所に置くことを含む、前記方法。
2. 対象が、他の点では一酸化窒素を必要としない、請求項１に記載の方法。
3. アンモニア酸化細菌を対象に極めて接近した適切な場所に置く行為が、有効量のアンモニア酸化細菌を対象の表面に適用し、それによって該細菌が該表面上のアンモニア、アンモニウム塩、または尿素のいずれかを、一酸化窒素、一酸化窒素前駆体、またはそれらの組み合わせのいずれかに代謝することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 細菌を適切な場所に置く行為が、睡眠の前に行われる、請求項１に記載の方法。
5. 細菌を適切な場所に置く行為が、該細菌を好適な担体に適用することを含む、請求項３に記載の方法。
6. 細菌を適切な場所に置く行為が、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソシスティス、ニトロソロブス、ニトロソビブリオのいずれか、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される細菌を適切な場所に置くことを含む、請求項１に記載の方法。
7. 細菌を表面に適用する行為が、細菌を皮膚、毛髪、またはそれらの組み合わせに適用することを含む、請求項３に記載の方法。
8. 細菌を適用する行為が、実質的に純粋な細菌を適用することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 細菌を適用する行為が、
   細菌を物品に適用すること；および
   該物品を対象の表面に接触させること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
10. 汗、尿素、亜硝酸塩、乳酸、硝酸塩、塩、鉄塩およびアンモニウム塩の中の、成分のいずれか、ならびにそれらの組み合わせから選択される化合物を、対象の表面に適用する行為をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. 細菌の増殖を促進するための有効量の尿素または金属塩の少なくとも１種を、対象の表面に投与すること；
    をさらに含む、請求項６に記載の方法。
12. 物品を対象の表面に接触させる行為が、細菌を対象の表面に接触させることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
13. 細菌を投与する行為が、細菌をヒト以外の脊椎動物である対象に適用することを含む、請求項１に記載の方法。
14. 高血圧、アルツハイマー病、肥満、２型糖尿病、鎌状赤血球貧血、子癇前症、乳幼児突然死症候群、または血管疾患のうち少なくとも一つを発症したか、またはその発症のリスクを有する対象を処置するための、
    一酸化窒素産生細菌の活性培養物
    を含む調製物。
15. 一酸化窒素産生細菌が、独立栄養アンモニア酸化細菌である、請求項１４に記載の調製物。
16. 一酸化窒素産生細菌が、該細菌がそれから一酸化窒素を産生する基質に組み合わされている、請求項１４に記載の調製物。
17. 一酸化窒素産生細菌が、アンモニア、アンモニウム塩、尿素、亜硝酸塩、硝酸塩のリストから選択される基質に組み合わされている、請求項１４に記載の調製物。
18. 調製物が、化粧品組成物、体臭防止剤、または運動競技用調製物のいずれかである、請求項１４に記載の調製物。
19. 細菌が、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソシスティス、ニトロソロブス、ニトロソビブリオのいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項１５に記載の調製物。
20. 水、鉱油、着色剤、香水、アロエ、グリセリン、塩化ナトリウム、ｐＨ緩衝液、ＵＶ吸収剤、シリコーンオイル、天然オイル、ビタミンＥ、ハーブ濃縮物、乳酸、クエン酸、タルク、粘土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、スターチ、尿素、亜硝酸塩、硝酸塩、鉄塩、アンモニウム塩のいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、少なくとも１つの成分をさらに含む、請求項１８に記載の調製物。
21. 調製物が、粉末、クリーム、スティック、エアロゾル、または軟膏のいずれかである、請求項１８に記載の調製物。
22. 対象がヒトである、請求項１４に記載の調製物。
23. 尿素、アンモニウム塩、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、リン酸塩、塩化物、硫酸塩、微量鉱塩、鉄、銅、亜鉛、コバルト、マンガン、モリブデン、緩衝液のいずれか、およびそれらの組み合わせから選択される、少なくとも１種の化合物をさらに含む、請求項１６に記載の調製物。
24. アンモニア酸化細菌を対象に極めて接近した適切な場所に置くことを含む、該対象における基礎一酸化窒素を増加させる方法。
25. 細菌を適切な場所に置く行為が、細菌を好適な担体に適用することを含む、請求項２４に記載の方法。
26. 細菌を適切な場所に置く行為が、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソシスティス、ニトロソロブス、ニトロソビブリオのいずれか、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される細菌を適切な場所に置くことを含む、請求項２４に記載の方法。
27. 細菌を表面に適用する行為が、細菌を皮膚、毛髪、またはそれらの組み合わせに適用することを含む、請求項２４に記載の方法。
28. 汗、尿素、亜硝酸塩、乳酸、硝酸塩、塩、鉄塩およびアンモニウム塩の中の、成分のいずれか、ならびにそれらの組み合わせから選択される化合物を、対象の表面に適用する行為をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
29. 対象の外傷を処置するための方法であって、有効量のアンモニア酸化細菌を対象の外傷に適用し、それによって該細菌が表面上のアンモニア、アンモニウム塩、または尿素のいずれかを、一酸化窒素、一酸化窒素前駆体、またはそれらの組み合わせのいずれかに代謝することを含む、前記方法。
30. 細菌が、ニトロソモナス、ニトロソコッカス、ニトロソスピラ、ニトロソシスティス、ニトロソロブス、ニトロソビブリオのいずれか、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２９に記載の方法。

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