A nitrogén-monoxid az emberi szervezet egyik kulcsmolekulája. Felfedezése óta könyvtárnyi irodalom jelent meg élettani és kórélettani szerepével kapcsolatban. Szinte az összes kórfolyamatban jelen van. Egészséges szervezetben alapvető a keringésszabályozásban - az érelmeszesedés, a szívinfarktus, az agyi érkatasztrófák bekövetkezése elleni folyamatokban - játszott szerepe. Az idegrendszerben a szinaptikus plaszticitás, a tanulás, a memória és számos neuroendokrin szabályozási folyamat a nitrogén-monoxid mint neurotranszmitter segítségével zajlik. Az immunrendszer gyulladásos sejtjei (macrophagok, neutrophilek) nitrogén-monoxidot termelve baktericid, antivirális és tumorellenes hatást fejtenek ki a gazdaszervezet védelmét szolgálva. Kóros körülmények között a szuperoxid anionnal peroxinitritet képez, s ez károsítja a mitokondriális légzési láncot, a szuperoxid diszmutáz enzimet, a redukált glutationt, valamint inaktivál vagy aktivál jelátviteli fehérjéket. Kimutatták, hogy az ischaemia és a reperfúzió során részt vesz a nitratív, illetve nitrozatív stresszfolyamat, a DNS-károsodás, valamint a következményes poli-ADP-ribóz-polimeráz-1-aktiváció létrejöttében mind szívinfarktusban, mind agyi érkatasztrófákban.