En 1981, se sugirió por primera vez en un estudio clínico con óxido nitroso que los gases podían tener una acción directa en los receptores farmacológicos y por ende actuar como neurotransmisores.Si sus niveles son altos, los capilares se expanden para permitir un flujo sanguíneo mayor a los tejidos.En su biosíntesis a partir de L-arginina, oxígeno, y NADPH participa la enzimas óxido nítrico sintetasa (NOS).El endotelio (capa interna) de los vasos sanguíneos usa óxido nítrico para dar la señal al músculo liso circundante de relajarse, lo que tiene como resultado la vasodilatación y en el aumento del flujo sanguíneo.[14][15] Aunque los vertebrados no poseen las enzimas capaces de catalizar la reducción del nitrato al nitrito, las bacterias comensales presentes en la boca realizan esta reacción.Las personas con ateroesclerosis, diabetes o hipertensión comúnmente muestran alteraciones en el metabolismo del NO.[33] Como respuesta, muchos patógenos bacterianos han desarrollado mecanismos de resistencia al óxido nítrico.[34] Dado que el óxido nítrico puede tener una acción proinflamatorias en enfermedades como el asma, se ha empezado a estudiar la medida del óxido nítrico exhalado para examinar la inflamación de las vías respiratorias.[40] Se han hallado múliples mecanismos por los que el NO afecta la biología de las células.La hemoglobina es un ejemplo notable de hemoproteína que puede ser modificada por NO mediante ambos mechanismos: el NO puede vincularse al grupo hemo por nitrosilación,o formar S-nitrosotiol por S-nitrosación de los grupos tiol.Este efecto se observó en los cultivos celulares de linfocitos[51] y en muestras del hígado humano.[56] El CO modula funciones del sistema cardiovascular e inhibe la adhesión y adición de plaquetas en la sangre.[57] Los desórdenes en el metabolismo del CO pueden causar trastornos como neurodegeneración, hipertensión, fallo cardíaco o inflamación.Tras el primer informe científico en 1993 sobre la función neurotransmisora del CO,[58][59] y de su papel en las respuestas inflamatoria, esta molécula ha recibido una gran atención clínica como regulador biológico y como antiinflamatorio, vasodilatador, e impulsor del crecimiento neovascular.Estos ratones sobrevivieron al procedimiento durante seis meses sin mostrar consecuencias negativas posteriormente.[81] En el 2006 se mostró que la presión sanguínea de los ratones tratados con ácido sulfhídrico no disminuía significantemente.[86] Por otro lado, en 2010, Mark Roth anunció que la hipotermia inducida por el ácido sulfhídrico en humanos había superado las investigaciones clínicas de la Fase 1.[87] Los exámenes clínicos comisionados por la compañía que él ayudó a fundar, Ikaria, concluyeron en agosto del 2011.El dióxido de azufre endógeno en concentraciones bajas causa una vasodilatación dependiente del endotelio.In vivo, por el contrario, la estimulación muscarínica y colinérgica disminuye la producción de HCN.[99] El amoniaco (NH3) se biosintetiza a través del metabolismo normal de los aminoácidos y es tóxico en concentraciones altas.La disfunción del hígado, por la cirrosis u otras dolencias, puede conducir a cantidades elevadas de amoniaco en la sangre (hiperamonemia), al igual que los defectos en las enzimas responsables que participan en el ciclo de la urea, como la ornitina transcarbamilasa.La hiperamonemia contribuye a la confusión mental y el coma típicos de la encefalopatía hepática, así como a una enfermedad neuronal común en la gente con defectos en el ciclo úrico y acidurias orgánicas.[102] Varios investigadores han demostrado que la flora intestinal no es la única fuente de metano endógeno , sino que el gas también aparece, en pequeñas cantidades, durante el proceso de la peroxidación lipídica en las células eucariotas.Por este motivo se piensa que el metano podría ser una señal intercelular de hipoxia y estrés.[104] El metano producido por la flora intestinal, no es totalmente «biológicamente neutral» pues participa en la regulación fisiológica de la peristalsis.[107] Ya en la Antigüedad se recurría al uso del etileno para estimular la maduración: se sabe que los egipcios cortaban los higos para que maduraran antes; esto ocurre porque el corte estimula la producción de etileno por los tejidos de la planta.[111] El etileno es producido por todas las partes de las plantas superiores: raíces, hojas, tallos, flores, frutas, y semillas.[113] La presencia de etileno exógeno o endógeno induce su biosíntesis, que comienza con la transformación del aminoácido metionina en S-adenosil-L-metionina (SAM, también llamada AdoMet) por la enzima met-adenosiltransferasa.El paso final requiere oxígeno y es catalizado por la enzima aminociclopropanocarboxilato oxidasa (ACO), conocida como EFE (etylene forming enzyme).
Compuestos macrocíclicos de subóxidos de carbono.
Ruta de la señalización transduccional del etileno: el etileno penetra la membrana y se enlaza con el receptor del retículo endoplasmático. Esto activa una ruta de señalización transduccional que activa un gen que codifica una enzima para la biosíntesis del etileno.
