Dušikov oksid (NO), topljivi plin, fiziološka je signalna molekula koja se nalazi kod ljudi i mnogih drugih kralježnjaka. Endotelni dušikov oksid nastaje u sluznici krvnih žila, gdje utječe na krvni tlak uzrokujući vazodilataciju, što je širenje krvnih žila. Također utječe na rast arterija i imunološki odgovor. Smanjena proizvodnja ili dostupnost endotelnog dušikovog oksida karakterizira bolesti kao što je ateroskleroza, gdje doprinosi visokom krvnom tlaku, upali i ponekad zgrušavanju krvi.
Cijeli cirkulacijski sustav, uključujući arterije, obložen je endotelom koji kontrolira krvni tlak i služi kao selektivno propusna barijera između unutrašnjosti krvnih žila i vanjskog okruženja. Živci koji reguliraju endotel oslobađaju neurotransmiter acetilkolin. Ovo šalje signal endotelnim stanicama da naprave NO. Dušikov oksid izaziva vazodilataciju, opušta arterijsku stijenku i uzrokuje pad krvnog tlaka u žili.
Središnja značajka endotelne disfunkcije je neuspjeh krvnih žila da se potpuno prošire. Kada je proizvodnja ili oslobađanje endotelnog dušikovog oksida poremećena, dolazi do vazokonstrikcije kako se krvna žila sužava. To pak uzrokuje porast krvnog tlaka. Bez regulacijskih učinaka dušikovog oksida, imunološke stanice kao što su leukociti proliferiraju, uzrokujući kroničnu upalu. Trombociti, koji reguliraju zgrušavanje krvi, također proliferiraju, počinju se lijepiti za endotel i stvaraju krvni ugrušak koji ometa cirkulaciju.
Fiziološki, postoji mnogo signala koji induciraju endotelnu proizvodnju dušikovog oksida u zdravim stanicama. Vjeruje se da je brzina prolaska krvi kroz arterije i vene najvažnija. Komplikacije pretilosti, hipertenzija, visoka razina kolesterola, genetske bolesti i nedostatak tjelovježbe doprinose endotelnoj disfunkciji i smanjenoj proizvodnji dušikovog oksida. Vježbanje i smanjeni unos zasićenih masti povećavaju proizvodnju NO. Aminokiselina arginin je prekursorska molekula od koje se proizvodi NO, tako da jedenje hrane bogate argininom, kao što su grah i hladnovodna riba, može pomoći u povećanju proizvodnje NO.
Dušikov oksid sprječava masnoće da se zalijepe za arterijski zid. Uz visoku razinu lipoproteina niske gustoće u krvotoku, kolesterol se prenosi na stijenke arterija. Smanjenje razine dušikovog oksida omogućuje prianjanje kolesterola. Kolesterol koji se lijepi na stijenke žila dio je lančane reakcije koja uzrokuje oštećenje endotela, što rezultira stvaranjem fibroznih plakova koji dovode do ateroskleroze. Također uzrokuje smanjenu proizvodnju endotelnog dušikovog oksida.
Dušikov oksid, u obliku nitroglicerina, koristi se za liječenje angine. Nitroglicerin koji se proguta za liječenje bolova u srcu pretvara se u NO u tijelu. Proširuje vene, smanjujući opterećenje srca smanjujući količinu krvi koja se vraća u srce u svakom srčanom ciklusu. Srce tada ima manje krvi za pumpanje.
Drugi lijekovi neizravno potiču proizvodnju i upotrebu dušikovog oksida. Erekciju penisa uzrokuju signali dušikovog oksida za širenje lokalnih krvnih žila. Neki lijekovi za erektilnu disfunkciju mogu povećati signalizaciju dušikovog oksida u krvnim žilama penisa tako da one funkcioniraju u zdravom, normalnom volumenu.