Dušična kiselina (NO) je mala molekula s dvostrukom kovalentnom vezom između atoma dušika i kisika. U ljudskom tijelu se proizvodi sintezom u dva koraka iz aminokiseline arginina, kataliziranom enzimom sintaze dušikovog oksida (NOS). NOS je prisutan u tri oblika u različitim tkivima. Visoko reaktivni NO nastaje kao odgovor na stres i istovremeno je citotoksin i citoprotektivno sredstvo.
Slobodni radikal, dušikov oksid ima toksične učinke na stanice domaćina i bakterije. Njegovu proizvodnju u epitelnim stanicama kontrolira epitelna sintaza dušikovog oksida (eNOS). Sintaza dušikovog oksida vezana je na staničnu membranu na strani citoplazme ili na membrane različitih organela. NO u epitelnim stanicama ključan je u kontroli vaskularne kontrakcije i dilatacije. Sidrenje eNOS-a u staničnu membranu pomaže stanici da ograniči aktivnost NO na mala mjesta.
Tijelo koristi inducibilnu sintazu dušikovog oksida (iNOS) za zaustavljanje rasta stanica u tumorima želučanog epitela, dojke i mozga. NO nastao djelovanjem iNOS-a onemogućuje energetski metabolizam reakcijom sa deoksiribonukleinskom kiselinom (DNA) stanice i u konačnici ubija stanicu. Dobro tkivo može biti ozlijeđeno u borbi za ubijanje tumorskih stanica. Isto tako, NO sintetiziran s eNOS-om bori se protiv invazije bakterijskih stanica dok neselektivno ubija okolne somatske stanice. Bilo koja vrsta smrti stanice domaćina može dovesti do toksičnog šoka, ozbiljne komplikacije za pacijente s ugroženim imunološkim sustavom.
U i oko živčanih stanica, NO djeluje kao kratkoročni odašiljač signala, lako difundirajući kroz membrane. Neuronska sintaza dušikovog oksida (nNOS) kontinuirano se reciklira kako bi se proizveo NO, budući da je NO stabilan samo nekoliko sekundi prije nego što ga neutraliziraju molekule vode. Ekspresija enzima regulirana je koncentracijom iona kalcija. Vjeruje se da NO sudjeluje u pretvorbi kratkoročne u dugotrajnu memoriju kroz proces koji se naziva dugotrajno potenciranje (LTP).
Inhibitori sintaze dušikovog oksida su neuroprotektivni, jer smanjuju dostupnost slobodnog radikala NO. Spojevi u ovoj klasi uključuju hidrofilni vitamin C i hidrofobni vitamin E. Ove i druge molekule su istražene s nadom da će usporiti neurodegenerativna stanja kao što je Parkinsonova bolest. Od 2010. izravne veze nisu dokazane. Jedan strah je da bi smanjenjem aktivnosti sintaze dušikovog oksida neuroni mogli biti zaštićeni, ali bi sjećanja mogla biti izgubljena.