В пищеводе на NO-синтазу реагируют эпителиоциты многослойного плоского неороговевающего эпителия, гладкие миоциты, эндотелий кровеносных сосудов и нейроны вегетативных ганглиев Ауэрбахова сплетения. В стенке пищевода установлено наличие нервных стволиков, содержащих нитрооксидергические аксоны, которые, по-видимому, являются ветвями блуждающего нерва. В тонком кишечнике фермент определен в столбчатых эпителиоцитах с наибольшей активностью в апикальной части клеток, гладких миоцитах, внутренней оболочке сосудов и нейронах межмышечного сплетения. Установлено наличие NO-ергической иннервации гладких миоцитов, кровеносных сосудов слизистой и подслизистой оболочек, крипт и ворсинок. В эпителии верхнего отдела прямой кишки NOS идентифицирована в нейронах вегетативных ганглиев, столбчатых эпителиоцитах, бокаловидные экзокриноциты на фермент не реагировали.
При количественной оценке состояния фермента в эпителии установлено, что у человека и кошки наибольшей активностью NOS обладают эпителиоциты прямой кишки, а у крысы эпителиоциты пищевода. NOS-позитивные нейроны межмышечного сплетения с самой высокой активностью NOS у человека и крысы располагаются в пищеводе, а у кошки - в прямой кишке. У человека и кошки гладкие миоциты демонстрировали наибольшую активность NOS в тонком кишечнике, у крысы - в пищеводе.