L'azione vasodilatante e i benefici clinici dei nitrati organici sono riconducibili alla capacità di rilasciare monossido d'azoto (NO) o molecole bioequivalenti. Verso la metà degli anni '70 Ferid Murad scoprì che il monossido d'azoto (NO), insieme ad un certo numero di composti che rilasciano NO o molecole bioequivalenti, agiva come attivatore dell'enzima guanilato ciclasi solubile (sGC) nel tessuto muscolare liscio dei vasi, dando luogo a una vasodilatazione mediata dal guanosin-3',5'-monofosfato ciclico (cGMP) (Katsuki et al., 1977;Murad, 1999). Il coinvolgimento della sGC nel meccanismo di azione dei nitrati organici è stato confermato nel 1995 da Brunner e colleghi, che hanno bloccato l'attività vasodilatante con l'aggiunta dell'inibitore enzimatico ODQ (Brunner et al., 1995).Il monossido d'azoto è un potentissimo vasodilatatore e un importante mediatore paracrino e può esistere in una varietà di forme redox: come radicale libero (NO • ), come ione nitrosile (NO -) o come ione nitrosonio (NO + ). Le molecole in grado di rilasciare NO possono effettivamente generarlo in una delle diverse forme redox e il grado di attivazione della sGC sembra dipendere dalla forma predominante (Wanstall et al., 2001). Alcuni studi, seppur controversi, hanno dimostrato che le forme in grado di attivare la sGC sono NO •  e in minima parte anche NO - (Feelisch et al., 1987). Bisogna comunque considerare la presenza in vivo di un complesso meccanismo di bioconversione tra le varie specie definite bioequivalenti del monossido d'azoto. In questo senso risulta fondamentale il ruolo dei nitrosotioli plasmatici deputati all'immagazzinamento e al trasporto di NO; essi a pH fisiologico possono subire rottura omolitica o eterolitica e liberare le varie forme redox NO • , NO -, NO + . Da studi sperimentali in vitro sembrerebbe che la GTN venga bioconvertita nel tessuto vascolare liberando sia NO • che NO - (Wanstall et al., 2001).A livello endogeno l'NO è rilasciato dalle cellule dell'endotelio e da alcuni neuroni, per conversione della L-arginina a L-citrullina (Figura 2), reazione accelerata dall'NOsintetasi, un enzima Ca 2+ -calmodulina-dipendente (Gasco et al., 2005). Dalle cellule endoteliali l'ossido d'azoto, grazie alla sua lipofilia, diffonde agevolmente nelle cellule della muscolatura liscia dei vasi, dove attiva la sGC. Questo enzima è un eterodimero, costituito da subunità α e β, contenente un gruppo prostetico eme ed uno ione Cu 2+ . L'interazione tra l'NO e l'atomo di ferro (Fe 2+ ) dell'eme (Figura 3) provoca un cambiamento conformazionale che attiva l'enzima portando alla produzione di cGMP (Thatcher et al., 1998). Questo secondo messaggero è responsabile dell'attivazione di diverse proteinchinasi cGMP-dipendenti in grado di determinare l'alterazione dello stato fosforilativo di varie proteine. In particolare, nelle cellule muscolari lisce, il risultato della fosforilazione/defosforilazione indotto dalle protein-chinasi si traduce nella riduzione del calcio intracellulare e nella defosforilazione delle catene leggere della miosina; questi due effetti concorrono a determinare la vasodilatazione (Tomasian et al., 2000).