O ácido nítrico (NO) é uma molécula pequena com uma ligação covalente dupla entre átomos de nitrogênio e oxigênio. É produzido no corpo humano por uma síntese em duas etapas do aminoácido arginina, catalisada pela enzima óxido nítrico sintase (NOS). NOS está presente em três formas em diferentes tecidos. O NO altamente reativo é produzido como resposta ao estresse e é uma citotoxina e um agente citoprotetor.
Um radical livre, óxido nítrico, tem efeitos tóxicos nas células hospedeiras e bacterianas. Sua produção em células epiteliais é controlada pela óxido nítrico sintetase epitelial (eNOS). O óxido nítrico sintase está ligado na membrana celular no lado do citoplasma ou nas membranas de várias organelas. O NO nas células epiteliais é fundamental no controle da contração e dilatação vascular. A ancoragem da eNOS na membrana celular ajuda a célula a restringir a atividade do NO a pequenos locais.
O óxido nítrico sintase indutível (iNOS) é empregado pelo organismo para impedir o crescimento das células nos tumores epiteliais gástricos, mamários e cerebrais. O NO produzido pela ação do iNOS desativa o metabolismo energético, reagindo com o ácido desoxirribonucléico (DNA) da célula e, por fim, mata a célula. Um bom tecido pode ser ferido na luta para matar as células tumorais. Da mesma forma, o NO sintetizado com eNOS combate a invasão de células bacterianas enquanto mata indiscriminadamente células somáticas circundantes. Qualquer um dos tipos de morte das células hospedeiras pode levar a choque tóxico, uma complicação grave para pacientes com sistema imunológico comprometido.
Dentro e ao redor das células nervosas, o NO atua como um transmissor de sinal de curto prazo, difundindo-se facilmente através das membranas. A óxido nítrico sintase (nNOS) é continuamente reciclada para produzir NO, pois o NO é estável por meros segundos antes de ser neutralizado pelas moléculas de água. A expressão da enzima é regulada pela concentração de íons cálcio. Acredita-se que o NO esteja envolvido na conversão de memória de curto e longo prazo por meio de um processo chamado potenciação de longo prazo (LTP).
Os inibidores da óxido nítrico sintase são neuroprotetores, pois reduzem a disponibilidade do radical livre NO. Os compostos desta classe incluem vitamina C hidrofílica e vitamina E. hidrofóbica. Essas e outras moléculas foram investigadas com a esperança de diminuir condições neurodegenerativas, como a doença de Parkinson. A partir de 2010, os links diretos não foram demonstrados. Um medo é que, diminuindo a atividade da óxido nítrico sintase, os neurônios possam ser protegidos, mas as memórias possam ser perdidas.