biologia moleculară modernă a dezvăluit un număr mare de proteine și gene mari și complexe care reglează funcția corpului. În schimb, descoperirile din ultimii zece ani indică faptul că trăsăturile cruciale ale Comunicării neuronale, modulației vaselor de sânge și răspunsului imun sunt mediate de un produs chimic remarcabil de simplu, oxidul nitric (NO). NO endogen este generat din arginină de o familie de trei enzime distincte de NO sintază (NOS) dependente de calmodulină. NOS din celulele endoteliale (eNOS) și neuronii (NNO) sunt ambele enzime exprimate constitutiv, ale căror activități sunt stimulate de creșterea calciului intracelular. Funcțiile imune pentru NO sunt mediate de un nos inductibil independent de calciu (iNOS). Expresia proteinei iNOS necesită activare transcripțională, care este mediată de combinații specifice de citokine. Toate cele trei NOS folosesc NADPH ca donator de electroni și folosesc cinci cofactori enzimatici pentru a cataliza o oxidare cu cinci electroni a argininei la NO cu formarea stoichiometrică a citrulinei. Cele mai înalte niveluri de NO în tot corpul se găsesc în neuroni, unde nu funcționează ca o moleculă mesager unică. În sistemul nervos autonom nu funcționează ca un neurotransmițător non-adrenergic non-colinergic (NANC) major. Această cale NANC joacă un rol deosebit de important în producerea relaxării mușchiului neted în circulația cerebrală și în tractul gastro-intestinal, urogenital și respirator. Dereglarea activității NOS în nervii autonomi joacă un rol major în diverse afecțiuni fiziopatologice, inclusiv migrenă, stenoză pilorică hipertrofică și impotență masculină. În creier, nu funcționează ca neuromodulator și pare să medieze aspecte ale învățării și memoriei.
deși NO endogen a fost inițial apreciat ca mediator al relaxării musculaturii netede, NO joacă, de asemenea, un rol major în mușchiul scheletic. Fiziologic, no derivat din mușchi reglează contractilitatea mușchilor scheletici și absorbția glucozei indusă de efort. nNOS apare la membrana plasmatică a mușchilor scheletici, ceea ce facilitează difuzia NO la vasculatură pentru a regla perfuzia musculară. proteina nNOS apare în complexul distrofinei din mușchiul scheletic și, prin urmare, NO poate participa la fiziopatologia distrofiei musculare.
nicio semnalizare în țesuturile excitabile nu necesită livrarea rapidă și controlată a NO către ținte celulare specifice. Acest control strict al lipsei de semnalizare este în mare măsură reglementat la nivelul NO biosintezei. Controlul acut al activității NNO este mediat de reglarea enzimei alosterice, de modificarea posttranslațională și de direcționarea subcelulară a enzimei. nivelurile de proteine nNOS sunt, de asemenea, reglate dinamic de modificările transcripției genelor, iar acest lucru oferă modificări de lungă durată ale nivelurilor de țesut NO. În timp ce NO funcționează în mod normal ca un mediator neuronal fiziologic, producția excesivă de NO mediază leziunile cerebrale. Supraactivarea receptorilor de glutamat asociate cu ischemia cerebrală și alte procese excitotoxice are ca rezultat eliberarea masivă a NO. Ca radical liber, NO este inerent reactiv și mediază toxicitatea celulară prin deteriorarea enzimelor metabolice critice și prin reacția cu superoxidul pentru a forma un oxidant și mai puternic, peroxinitritul. Prin aceste mecanisme, NO pare să joace un rol major în fiziopatologia accidentului vascular cerebral, a bolii Parkinson, a bolii Huntington și a sclerozei laterale amiotrofice.
