Asam nitrat (NO) adalah molekul kecil dengan ikatan kovalen ganda antara atom nitrogen dan oksigen. Ini diproduksi dalam tubuh manusia dengan sintesis dua langkah dari asam amino arginin, yang dikatalisis oleh enzim nitric oxide synthase (NOS). NOS hadir dalam tiga bentuk di jaringan yang berbeda. NO yang sangat reaktif diproduksi sebagai respons stres dan merupakan sitotoksin dan agen sitoprotektif.
Sebuah radikal bebas, oksida nitrat memiliki efek toksik pada sel inang dan bakteri. Produksinya di sel epitel dikendalikan oleh epitel oksida nitrat sintase (eNOS). Sintase oksida nitrat terikat di membran sel di sisi sitoplasma atau di membran berbagai organel. NO dalam sel epitel berperan dalam mengendalikan kontraksi dan pelebaran pembuluh darah. Penahan eNOS di membran sel membantu sel membatasi aktivitas NO ke situs kecil.
Inducible nitric oxide synthase (iNOS) digunakan oleh tubuh untuk menghentikan pertumbuhan sel pada tumor epitel lambung, payudara, dan otak. NO yang dibuat oleh aksi iNOS menonaktifkan metabolisme energi dengan bereaksi dengan asam deoksiribonukleat (DNA) sel dan akhirnya membunuh sel. Jaringan yang baik mungkin terluka dalam perjuangan untuk membunuh sel tumor. Demikian juga, NO yang disintesis dengan eNOS melawan invasi sel bakteri sambil membunuh sel somatik di sekitarnya tanpa pandang bulu. Kedua jenis kematian sel inang dapat menyebabkan syok toksik, komplikasi serius bagi pasien dengan sistem kekebalan yang terganggu.
Di dalam dan di sekitar sel saraf, NO bertindak sebagai pemancar sinyal jangka pendek, menyebar dengan mudah melintasi membran. Neuronal nitric oxide synthase (nNOS) terus didaur ulang untuk menghasilkan NO, karena NO stabil hanya beberapa detik sebelum dinetralkan oleh molekul air. Ekspresi enzim diatur oleh konsentrasi ion kalsium. NO diyakini terlibat dalam konversi memori jangka pendek ke jangka panjang melalui proses yang disebut potensiasi jangka panjang (LTP).
Inhibitor nitrit oksida sintase bersifat neuroprotektif, karena mereka mengurangi ketersediaan radikal bebas NO. Senyawa dalam kelas ini termasuk vitamin C hidrofilik dan vitamin E hidrofobik. Molekul ini dan molekul lainnya telah diselidiki dengan harapan dapat memperlambat kondisi neurodegeneratif seperti penyakit Parkinson. Pada 2010, tautan langsung belum ditunjukkan. Satu ketakutan adalah bahwa dengan mengurangi aktivitas sintase oksida nitrat, neuron dapat dilindungi tetapi ingatan mungkin hilang.