Tlenek azotu (NO), zwany również tlenkiem azotu, jest ważnym naturalnym składnikiem biochemii ssaków, w tym człowieka. W normalnej, zdrowej biochemii ssaków podstawową funkcją tlenku azotu jest chemiczny przekaźnik. Zdrowe poziomy tlenku azotu są ważne dla układu nerwowego, krążenia i odpornościowego. Chociaż działanie tlenku azotu jest niezbędne dla ludzkiego życia, nadmierne poziomy, czy to z powodu produkcji endogennej, czy narażenia środowiska, mogą być toksyczne.
Kiedy organizm potrzebuje zwiększyć przepływ krwi przez układ krążenia, wewnętrzna wyściółka naczyń krwionośnych uwalnia tlenek azotu do otaczającej tkanki mięśni gładkich w ścianach naczyń krwionośnych. Powoduje to rozluźnienie mięśni gładkich i wywołanie rozszerzenia naczyń krwionośnych lub poszerzenia naczyń krwionośnych. Pomaga to regulować przepływ krwi i ciśnienie krwi oraz umożliwia przystosowanie się do warunków o niskiej zawartości tlenu, takich jak duże wysokości. Powoduje również wzwód prącia podczas podniecenia seksualnego poprzez zwiększenie przepływu krwi do narządów płciowych w odpowiedzi na stymulację seksualną. Oprócz wpływania na mięśnie gładkie, może również wpływać na tkankę mięśnia sercowego serca, zmniejszając częstość akcji serca.
W układzie nerwowym tlenek azotu działa jako neuroprzekaźnik przenoszący wiadomości między neuronami i jest częścią procesu tworzenia pamięci i uczenia się. Jest również wytwarzany w żołądku, poprzez reakcje między kwasem żołądkowym a azotanami w połkniętej ślinie, w celu utrzymania przepływu krwi do żołądka i sterylizacji pokarmu podczas jego trawienia. W układzie odpornościowym rodzaj białych krwinek zwanych makrofagami wytwarza tlenek azotu, który zatruwa i zabija bakterie.
Skutki tlenku azotu mogą być szkodliwe dla zdrowia w nadmiernych ilościach. Może zaostrzyć sepsę, ponieważ uwolnienie dużych ilości substancji chemicznej przez układ odpornościowy w celu zabicia bakterii zakaźnych może spowodować wzrost jej ilości do poziomu cytotoksycznego, uszkadzając własne komórki organizmu. Ponieważ jednym ze skutków działania tlenku azotu jest rozszerzenie naczyń krwionośnych, jego nadmiar może spowodować spadek ciśnienia krwi do niebezpiecznie niskiego poziomu, powodując wstrząs organizmu.
Tlenek azotu może być również szkodliwy, gdy jest wchłaniany do organizmu ze środowiska zewnętrznego i jest powszechnym zanieczyszczeniem przemysłowym. Kontakt powoduje podrażnienie oczu, skóry i błon śluzowych. Wdychanie może zakłócać oddychanie, powodując kaszel i duszność, a także nudności i bolesne pieczenie w klatce piersiowej i gardle. Oprócz początkowych trudności w oddychaniu, skutki wdychania tlenku azotu mogą również obejmować potencjalnie niebezpieczne stany, takie jak obrzęk płuc, nagromadzenie nadmiaru płynu w płucach i methemoglobinemia z zaburzeniami krwi.