由左旋精氨酸合成一氧化氮和左旋瓜氨酸的過程廣泛存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞、活化的巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和血小板等許多種細(xì)胞中。其前體可由食物攝取或經(jīng)過肝臟鳥氨酸循環(huán)和內(nèi)皮細(xì)胞從左旋瓜氨酸合成，提示這是個(gè)循環(huán)過程。該過程受制于左旋谷氨酸鹽，由左旋精氨酸合成NO的途徑如圖15-1所示。它涉及末端胍基氮的氧化，受NO合成酶控制。
 

這些酶是根據(jù)它們是誘導(dǎo)酶還是合成酶以及它們的輔因子來分類的。合成酶存在于內(nèi)皮細(xì)胞和腦組織，但不存在于巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，必須與鈣離子、鈣調(diào)蛋白、NADPH同時(shí)存在才能發(fā)揮作用。一氧化氮合成的激活可發(fā)生在合成細(xì)胞本身或遠(yuǎn)離合成細(xì)胞的其他細(xì)胞，激活的結(jié)果是可溶性鳥嘌呤環(huán)化酶的激活使cGMP產(chǎn)量增加，通過刺激內(nèi)質(zhì)網(wǎng)攝取鈣離子或增加細(xì)胞膜鈣離子ATP酶活性和（或）抑制鈣離子內(nèi)流入胞使鈣離子排出增加，從而降低細(xì)胞質(zhì)鈣離子濃度，以及激活蛋白激酶，使血管松弛。

左旋精氨酸-一氧化氮途徑可被左旋精氨酸含N^G的類似物抑制，這些類似物包含N^G-甲基-左旋精氨酸（L-NMMA）；N^G-硝基-左旋精氨酸（L-NA）及其甲基脂化物N^G-硝基-左旋精氨酸甲基脂化物（L-NAME），一般認(rèn)為它們具有立體結(jié)構(gòu)及專一性，是濃度依賴的競(jìng)爭(zhēng)性拮抗劑，盡管目前有證據(jù)表明在一些細(xì)胞其抑制作用已不可逆，但它們?nèi)晕幢粡V泛應(yīng)用于研究該途徑在細(xì)胞功能中的作用。

由于L-NMMA在內(nèi)皮細(xì)胞中可被轉(zhuǎn)化為左旋瓜氨酸從而成為合成左旋精氨酸的底物，因而使情況變得更為復(fù)雜。一氧化氮的產(chǎn)生對(duì)血管反應(yīng)性的喪失起主要作用，最后不可避免地造成多器官功能衰竭直至死亡。