Cito el Libro Verde por la IUPAC, 2 nd impresión (2008), sección 1.6, punto de enumeración 2:
La regla general es que los símbolos que representan cantidades físicas o variables van en cursiva, pero los símbolos que representan unidades, constantes matemáticas o etiquetas, van en romano. [...]
Por lo tanto, la forma correcta de escribirlo es $\ce{NO}_x$ porque $x$ es una variable. Tenga en cuenta que sólo es la fórmula de la suma del compuesto y no su nombre. Como los nombres de los elementos siguen estando en fuente romana (vertical), todo está bien.
Lo mismo ocurre con una fórmula como $\ce{C_{$ n $}H_{$ 2n+2 $}}$ que está redactado exactamente igual que en el Libro de Oro (consejo para el sombrero a @Martin ).
Aquí en StackExchange, puedes escribirlo como $\ce{NO_$x$}$
( $\ce{NO_$ x $}$ ) o $\ce{NO_x}$
( $\ce{NO_x}$ ).