Lämmastikhape (NO) on väike molekul, millel on lämmastiku- ja hapnikuaatomite vahel kovalentne kaksikside. Seda toodetakse inimkehas kaheetapilise sünteesi teel aminohappest arginiinist, mida katalüüsib ensüüm lämmastikoksiidi süntaas (NOS). NOS esineb erinevates kudedes kolmel kujul. Väga reaktiivne NO toodetakse stressireaktsioonina ja see on nii tsütotoksiin kui ka tsütoprotektiivne aine.
Vabal radikaalil lämmastikoksiid on toksiline toime peremees- ja bakterirakkudele. Selle tootmist epiteelirakkudes kontrollib epiteeli lämmastikoksiidi süntaas (eNOS). Lämmastikoksiidi süntaas on seotud rakumembraanis tsütoplasma poolel või erinevate organellide membraanides. NO epiteelirakkudes on oluline veresoonte kontraktsiooni ja laienemise kontrollimisel. eNOS-i ankurdamine rakumembraani aitab rakul piirata NO aktiivsust väikestes kohtades.
Indutseeritavat lämmastikoksiidi süntaasi (iNOS) kasutab organism maoepiteeli-, rinna- ja ajukasvajate rakkude kasvu peatamiseks. iNOS-i toimel toodetud NO blokeerib energia metabolismi, reageerides raku desoksüribonukleiinhappega (DNA) ja lõpuks tapab raku. Hea kude võib kasvajarakkude tapmise võitluses vigastada. Samuti võitleb eNOS-iga sünteesitud NO bakterirakkude sissetungi vastu, tappes samal ajal ümbritsevaid somaatilisi rakke. Mõlemat tüüpi peremeesraku surm võib põhjustada toksilise šoki, mis on tõsine komplikatsioon kahjustatud immuunsüsteemiga patsientidele.
Närvirakkudes ja nende ümbruses toimib NO lühiajalise signaali edastajana, hajudes kergesti läbi membraanide. Neuronaalset lämmastikoksiidi süntaasi (nNOS) taaskasutatakse pidevalt NO tootmiseks, kuna NO on stabiilne vaid sekundid, enne kui veemolekulid selle neutraliseerivad. Ensüümi ekspressiooni reguleerib kaltsiumiioonide kontsentratsioon. Arvatakse, et NO osaleb lühiajalise mälu muutmises pikaajaliseks, kasutades protsessi, mida nimetatakse pikaajaliseks võimendamiseks (LTP).
Lämmastikoksiidi süntaasi inhibiitorid on neuroprotektiivsed, kuna need vähendavad vaba radikaali NO kättesaadavust. Sellesse klassi kuuluvad ühendid hõlmavad hüdrofiilset C-vitamiini ja hüdrofoobset E-vitamiini. Neid ja teisi molekule on uuritud lootusega aeglustada neurodegeneratiivseid seisundeid, nagu Parkinsoni tõbi. 2010. aasta seisuga pole otseseid seoseid näidatud. Üks hirm on see, et lämmastikoksiidi süntaasi aktiivsust vähendades võivad neuronid olla kaitstud, kuid mälestused võivad kaduda.