43 肾上腺

学习目标

完成本章后，您应能够回答以下问题：

描述肾上腺的解剖和显微解剖结构，包括肾上腺髓质的嗜铬细胞（chromaffin cells）和肾上腺皮质的三个区域。
解释生成去甲肾上腺素（norepinephrine）和肾上腺素（epinephrine）所涉及的酶促反应，并将这些反应与肾上腺髓质对肾上腺素合成和分泌的调控整合起来。
利用儿茶酚胺（catecholamines）的特定作用来解释身体对压力产生的整体交感反应。
描述类固醇生成途径（steroidogenic pathway）中的前两个常见反应及其亚细胞定位，并解释StAR蛋白在第一个反应中的功能。
比较球状带（zona glomerulosa）、束状带（zona fasciculata）和网状带（zona reticularis）中的类固醇生成途径，重点关注共同反应和区域特异性反应。
描述糖皮质激素（glucocorticoids）和盐皮质激素（mineralocorticoids）的作用机制，包括皮质醇（cortisol）与盐皮质激素受体的交叉反应性，以及防止这种交叉反应的机制。
整合皮质醇在全身的多种作用，解释该激素在正常发育和生理过程中的作用，并描述Addison病和Cushing综合征的病理生理学多方面表现。
绘制下丘脑-垂体-肾上腺轴（hypothalamic-pituitary-adrenal axis），包括反馈机制中的“漏洞”，这种漏洞在束状带特异性酶缺乏和皮质醇合成不足的情况下导致过量雄激素生成（例如先天性肾上腺增生症）。
回顾醛固酮（aldosterone）的调控和作用。

在成年个体中，肾上腺表现为相当复杂的内分泌结构，能够产生两类结构上截然不同的激素：类固醇（steroids）和儿茶酚胺（catecholamines）。儿茶酚胺激素肾上腺素（epinephrine）作为对低血糖和运动等应激的快速反应者，调节多种生理参数，包括能量代谢和心输出量。应激也是长效类固醇激素皮质醇（cortisol）的主要分泌刺激物，皮质醇调节葡萄糖利用、免疫和炎症稳态以及许多其他过程。此外，肾上腺通过类固醇激素醛固酮（aldosterone）调节盐和体液稳态。最后，肾上腺分泌大量的雄激素前体硫酸脱氢表雄酮（dehydroepiandrosterone sulfate, DHEAS），它在胎儿-胎盘雌激素合成中起主要作用，并作为女性外周雄激素合成的底物。

解剖学

肾上腺是位于肾脏正上方的双侧结构（ad，靠近；renal，肾脏）（图43.1）。在人类中，它们也被称为肾上腺，因为它们位于每个肾脏的上极。肾上腺与垂体类似，因为它们都来源于神经组织和上皮（或类上皮）组织。肾上腺的外部称为肾上腺皮质（adrenal cortex）（图43.2），由发育中的肾脏上极附近的间充质细胞发育而来。这些细胞形成上皮内分泌细胞的索状结构。皮质细胞发育为类固醇生成细胞（见第38章）。在成年个体中，肾上腺皮质由三个区域组成——球状带（zona glomerulosa）、束状带（zona fasciculata）和网状带（zona reticularis），分别产生盐皮质激素、糖皮质激素和肾上腺雄激素（见图43.2B）。

在皮质形成后不久，与交感神经节相关的神经嵴来源的细胞，称为嗜铬细胞（chromaffin cells），迁移到皮质中并被皮质细胞包裹。因此，嗜铬细胞形成了肾上腺的内部，称为肾上腺髓质（adrenal medulla）（见图43.2B）。肾上腺髓质的嗜铬细胞由胆碱能节前交感神经元支配，并能够从酪氨酸合成儿茶酚胺神经递质去甲肾上腺素（norepinephrine）。然而，从肾上腺皮质流入髓质的高水平皮质醇诱导了苯乙醇胺N-甲基转移酶（phenylethanolamine N-methyl transferase, PNMT）的表达，该酶将甲基转移到去甲肾上腺素上，生成儿茶酚胺激素肾上腺素（epinephrine），这是肾上腺髓质的主要激素产物（见图43.2B）。

• 图43.1 肾上腺位于肾脏的上极，接受来自下、中和上肾上动脉的丰富动脉供血。肾上腺由单一的肾上静脉引流。（修改自Drake RL, Vogl W, Mitchell AWM. G I ay’s Anatomy for Students. Philadelphia: Churchill Livingstone; 2005。）

肾上腺髓质

与在靶器官附近分泌并作为神经递质不同，肾上腺髓质中的儿茶酚胺（catecholamines）被分泌到血液中并作为激素发挥作用。肾上腺髓质中约80%的细胞分泌肾上腺素（epinephrine），剩余的20%分泌去甲肾上腺素（norepinephrine）。虽然循环中的肾上腺素完全来自肾上腺髓质，但只有约30%的循环去甲肾上腺素来自髓质。剩余的70%由交感神经节后神经末梢释放并扩散进入血管系统。由于肾上腺髓质不是儿茶酚胺的唯一来源，因此该组织对生命并非必需。

肾上腺素的合成

肾上腺素合成的酶促步骤如图43.4所示。合成始于氨基酸酪氨酸（tyrosine）被转运到嗜铬细胞（chromaffin cell）的细胞质中，随后酪氨酸被限速酶酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase）羟化，生成二羟基苯丙氨酸（DOPA）。DOPA通过细胞质中的芳香族氨基酸脱羧酶（aromatic amino acid decarboxylase）转化为多巴胺（dopamine），然后被转运到分泌囊泡（也称为嗜铬颗粒，chromaffin granule）中。在颗粒内，所有的多巴胺通过多巴胺β-羟化酶（dopamine β-hydroxylase）完全转化为去甲肾上腺素。在大多数肾上腺髓质细胞中，几乎所有的去甲肾上腺素通过易化转运从嗜铬颗粒中扩散出来，并被细胞质中的苯乙醇胺-N-甲基转移酶（PNMT）甲基化，形成肾上腺素。

在细胞水平

肾上腺髓质中高浓度的皮质醇（cortisol）是由肾上腺内的血管结构维持的。肾上腺的外层结缔组织囊被丰富的动脉供应穿透，这些动脉来自三个主要动脉分支：下、中和上肾上腺动脉（见图43.1）。这些动脉分支形成两种类型的血管，将血液从皮质输送到髓质（图43.3）：(1) 相对较少的髓质小动脉，直接向髓质嗜铬细胞提供富含氧气和营养的血液；(2) 相对较多的皮质窦状血管，皮质细胞向其中分泌类固醇激素（包括皮质醇）。这两种血管类型融合形成髓质血管丛，最终汇入单一的肾上腺静脉。因此，肾上腺皮质的分泌物通过嗜铬细胞渗透，并在离开腺体进入下腔静脉之前，使它们浸泡在高浓度的皮质醇中。皮质醇抑制髓质细胞的神经元分化，因此它们无法形成树突和轴突。此外，皮质醇诱导PNMT酶的表达，该酶将去甲肾上腺素转化为肾上腺素（图43.4）。糖皮质激素受体敲除小鼠的皮质增大，但髓质的大小减小，且PNMT活性无法检测到。

肾上腺素随后被转运回颗粒中储存，并进行受调控的胞吐作用。

肾上腺髓质中肾上腺素和去甲肾上腺素的分泌主要由下行交感神经信号调控，这些信号响应各种形式的应激，包括运动、低血糖和出血性低血容量（图43.5）。启动交感反应的主要自主神经中枢位于下丘脑和脑干，它们接收来自大脑皮层、边缘系统以及下丘脑和脑干其他区域的输入。

• 图43.2 肾上腺的组织学。A，低倍放大显示外皮质 (C) 和内髓质（M；注意中央静脉 [V]）。B，高倍放大清晰显示皮质的区域化。皮质和髓质的不同区域及其相应的内分泌功能被标注。DHEAS，硫酸脱氢表雄酮。（来自Young B, Lowe JS, Stevens A, Heath JW, Deakin PJ. Wheater’s Functional Histology. 第5版. 费城: Churchill Livingstone; 2006.）

肾上腺髓质分泌儿茶酚胺的化学信号是乙酰胆碱（ACh），它由交感神经节前神经元分泌，并与嗜铬细胞上的烟碱受体结合（见图43.5）。ACh增加了嗜铬细胞中限速酶酪氨酸羟化酶的活性（见图43.4）。它还增加了多巴胺\upbeta-羟化酶的活性，并刺激嗜铬细胞分泌颗粒的胞吐作用。肾上腺素和去甲肾上腺素的合成与分泌紧密耦合，因此即使交感神经活动发生变化，细胞内儿茶酚胺的水平也不会显著改变。

儿茶酚胺的作用机制

肾上腺素能受体通常分为\upalpha-和\upbeta-肾上腺素能受体，其中\upalpha-肾上腺素能受体进一步分为\upalpha_{1}和{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}_{{\bf{\alpha}}}受体，\upbeta-肾上腺素能受体分为\upbeta_{1},\upbeta_{2},和\upbeta_{3}受体（表43.1）。这些受体可以根据以下特征进行分类：

• 图43.3 肾上腺的血流。被膜动脉产生窦状血管，将血液从皮质向心性地输送到髓质。（改编自Young B, Lowe JS, Stevens A, Heath JW, Deakin PJ. Wheater’s Functional Histology. 第5版. 费城: Churchill Livingstone; 2006.）

内源性和药理学激动剂和拮抗剂的相对效力。肾上腺素和去甲肾上腺素是\upalpha受体以及\upbeta_{1}和\upbeta_{3}受体的强效激动剂，而肾上腺素对{\upbeta}_{2}受体的效力强于去甲肾上腺素。目前存在大量合成的选择性和非选择性肾上腺素能激动剂和拮抗剂。
下游信号通路。表43.1显示了与不同肾上腺素能受体耦合的主要通路。这是一个简化的描述，因为特定受体的信号通路差异与激动剂暴露时间和细胞类型有关。

受体的位置和相对密度

重要的是，不同组织中占主导地位的受体类型不同。例如，尽管胰岛β细胞同时表达\upalpha和\upbeta受体，但对交感神经放电的主要反应是由{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}_{{\bf{\alpha}}}{\bf{\alpha}}_{{\bf{\alpha}}}_{{\bf{\alpha}}}_{{\bf{\alpha}}}受体介导的。

肾上腺髓质儿茶酚胺的生理作用

由于肾上腺髓质直接受自主神经系统支配，肾上腺髓质的反应非常迅速。此外，由于涉及中枢神经系统（CNS）中的多个中心，尤其是大脑皮层，肾上腺髓质的反应可以在实际应激开始之前发生（即它们可以被预期）（见图43.5）。在许多情况下，肾上腺髓质的输出（主要是肾上腺素）与交感神经活动协调，后者由节后交感神经元释放的去甲肾上腺素决定。然而，某些刺激（例如低血糖）会引发更强的肾上腺髓质反应而非交感神经反应，反之亦然。

许多器官和组织受到交感肾上腺反应的影响（表43.2）。儿茶酚胺主要生理作用的一个有启发性的例子是对运动的交感肾上腺反应。运动类似于“战斗或逃跑”反应，但没有恐惧的主观因素，并且它涉及更大的肾上腺髓质反应（即肾上腺素的内分泌作用）而非交感神经反应（即去甲肾上腺素的神经递质作用）。运动期间交感肾上腺系统的总体目标是满足骨骼肌和心肌增加的能量需求，同时保持大脑足够的氧气和葡萄糖供应。对运动的反应包括以下肾上腺素的主要生理作用（图43.6）：

通过去甲肾上腺素和肾上腺素对心脏、静脉和淋巴管以及非肌肉（例如内脏）和肌肉小动脉床的综合作用，增加肌肉的血流量。

• 图43.4 肾上腺髓质嗜铬细胞合成和分泌儿茶酚胺的步骤。

肾上腺素促进肌肉中的糖原分解。运动中的肌肉也可以利用游离脂肪酸（FFAs），肾上腺素和去甲肾上腺素促进脂肪组织中的脂肪分解。肾上腺素通过增加肝糖原分解和糖异生来提高血糖。脂肪组织中脂肪分解的促进也与肾上腺素诱导的肝酮生成增加相协调。最后，儿茶酚胺对代谢的影响因其刺激胰高血糖素分泌（通过\mathrm{\bf\Delta}(\mathrm{\bf\beta}_{2}受体）和抑制胰岛素分泌（通过\mathbf{\widetilde{\rho}}_{0}受体）而得到加强。在正常运动（即1小时的锻炼）期间，腺苷三磷酸（ATP）的高效生产还需要与运动肌肉充分的气体交换和氧气供应。儿茶酚胺通过松弛细支气管平滑肌来促进这一点。

• 图43.5 增强儿茶酚胺分泌的刺激因素。

TA43B.L1E 肾上腺素能受体

cAMP，环磷酸腺苷；DAG，二酰甘油。

儿茶酚胺激素的一些作用 43.2

BP，血压。

儿茶酚胺通过减少内脏平滑肌的能量需求来降低能量消耗。一般来说，交感肾上腺反应会降低胃肠道（GI）和泌尿道的平滑肌整体运动性，从而在不需要立即使用能量的地方节约能量。

儿茶酚胺的代谢

两种主要的酶参与儿茶酚胺（catecholamines）的降解：单胺氧化酶（monoamine oxidase, MAO）和儿茶酚-邻-甲基转移酶（catechol- o_{\l} -methyltransferase, COMT）。神经递质去甲肾上腺素（norepinephrine）在被摄取进入突触前末梢后，会被MAO和COMT降解。这一机制也参与了循环中肾上腺儿茶酚胺的分解代谢。然而，肾上腺儿茶酚胺的主要命运是在非神经组织（如肝脏和肾脏）中被COMT甲基化。临床上有时会使用尿液中的香草扁桃酸（vanillylmandelic acid, VMA）和间甲肾上腺素（metanephrine）来评估患者的儿茶酚胺生成水平。尿液中的VMA和间甲肾上腺素大部分来源于神经元而非肾上腺的儿茶酚胺。

临床相关

嗜铬细胞瘤（Pheochromocytoma）是一种产生过量儿茶酚胺的嗜铬组织肿瘤。这些肿瘤通常位于肾上腺髓质，但也可能发生在自主神经系统的其他嗜铬细胞中。尽管嗜铬细胞瘤并不常见，但它们是肾上腺髓质功能亢进的最常见原因。嗜铬细胞瘤中最常升高的儿茶酚胺是去甲肾上腺素。由于未知的原因，过量儿茶酚胺分泌的症状通常是间歇性的而非持续性的。症状包括高血压、头痛（由高血压引起）、出汗、焦虑、心悸和胸痛。此外，患有此病的患者可能表现出体位性低血压（尽管有高血压的倾向）。这是因为儿茶酚胺的过度分泌会因受体的下调而降低对去甲肾上腺素的突触后反应（见第3章）。因此，站立时发生的对血液转移的压力感受器反应会减弱。

肾上腺皮质

束状带

束状带（zona fasciculata）产生糖皮质激素皮质醇（cortisol）。这一区域是一个活跃的类固醇生成组织，由大细胞的直索组成。这些细胞的细胞质呈“泡沫状”，因为它们充满了代表储存的胆固醇酯（cholesterol esters, CEs）的脂滴。这些细胞会从头合成一些胆固醇，但也会从血液中以低密度脂蛋白（low-density lipoprotein, LDL；见第39章）的形式摄取大量胆固醇。LDL颗粒与其受体（LDLR）结合并被内吞。在内溶酶体中，游离胆固醇（free cholesterol, FC）通过溶酶体脂肪酶从CEs中释放出来，并由Niemann-Pick C（NPC）蛋白转运出内溶酶体。FC在通过酰基辅酶A-胆固醇酰基转移酶（acyl CoA-cholesterol acyltransferase, ACAT）酯化后储存在细胞质中的脂滴中（图43.7）。储存的胆固醇通过激素敏感性脂肪酶（hormone-sensitive lipase, HSL）不断转化为FC，这一过程在促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone, ACTH；见皮质醇生成的调节）的作用下增强。

所有类固醇激素的合成都始于线粒体，其中第一个酶CYP11A1附着在线粒体内膜上。CYP11A1（也称为“P450侧链裂解酶”）将胆固醇转化为孕烯醇酮（pregnenolone, P5）。P5随后可以离开线粒体，并通过多步酶促途径最终转化为皮质醇。由于皮质醇本身不是任何酶的底物，其水平会增加，皮质醇会从细胞中扩散出来并进入循环。

• 图43.6 儿茶酚胺(catecholamines)在运动时对交感-肾上腺反应的整合作用中的一些单独作用。（修改自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 4th ed. Philadelphia: Mosby; 2013.）

• 图43.7 类固醇生成途径中前两个反应所涉及的事件：胆固醇转化为孕烯醇酮；在束状带细胞中，孕烯醇酮（P5）转化为孕酮（P4）。ACAT，酰基辅酶A:胆固醇酰基转移酶；CE，胆固醇酯；CYP11A1，也称为P450侧链裂解酶；FC，游离胆固醇；HSL，激素敏感性脂肪酶；LAL，溶酶体酸性水解酶；LDL，低密度脂蛋白；LDLR，低密度脂蛋白受体；P5，孕烯醇酮；StAR，类固醇生成急性调节蛋白。（修改自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 4th ed. Philadelphia: Mosby; 2013.）

类固醇生成急性调节蛋白（StAR蛋白）在将游离胆固醇（FC）转运至线粒体内膜基质中是不可或缺的（见图43.7）。StAR蛋白寿命短，且在垂体促激素的作用下通过翻译后修饰（磷酸化）和转录迅速激活。在StAR蛋白失活突变的患者中，束状带细胞因胆固醇无法被线粒体内的CYP11A1利用以合成皮质醇而过度积累脂质（“脂质样”）。在这些新生儿或婴儿中，皮质醇水平低，而垂体ACTH水平高（见第41章），导致束状带过度刺激，LDLR表达增加和胆固醇摄取增加。这种情况被称为“先天性脂质样肾上腺增生”。患者通过替代皮质醇进行治疗。

在束状带中，胆固醇依次转化为孕烯醇酮、孕酮、17-羟孕酮、11-脱氧皮质醇和皮质醇（图43.8和43.9）。束状带中的另一条途径绕过17-羟化反应，孕酮转化为11-脱氧皮质酮（DOC），然后转化为皮质酮（见图43.9C）。这条途径在人类中较为次要，但在缺乏活性CYP11B1（11-羟化酶活性）的情况下，DOC的生成显著。由于DOC作为弱盐皮质激素（表43.3），DOC水平升高会导致高血压。

• 图43.8 肾上腺皮质三个区域的类固醇生成途径总结。酶促反应按区域进行颜色编码。3\upbeta HSD，3β-羟基类固醇脱氢酶；sER，平滑内质网。（修改自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 第4版. Philadelphia: Mosby; 2013。）

类固醇生成酶分为两个超家族。大多数属于细胞色素P-450单加氧酶基因家族，因此被称为CYPs。这些酶要么位于线粒体内膜基质中，使用分子氧和黄素蛋白电子供体，要么位于平滑内质网中，使用不同的黄素蛋白进行电子传递。不同的CYP酶可以作为羟化酶、裂解酶（脱碳酶）、氧化酶或芳香化酶。其中两种酶具有多种功能。CYP17具有17-羟化酶功能和17,20-裂解酶（脱碳酶）功能。CYP11B2，也称为醛固酮合酶，具有三种功能：11-羟化酶、18-羟化酶和18-氧化酶。

参与类固醇生成的其他酶属于三个羟基类固醇脱氢酶（HSD）家族。{\mathfrak{3}}{\mathfrak{\beta}} -HSDs有两种同工酶，可以将胆固醇环上碳3的羟基转化为酮基，并将双键从5-6（Δ5）位置转移到4-5（Δ4）位置。所有活性类固醇激素必须通过3\upbeta -HSD转化为\Delta4结构。17\upbeta -HSDs至少有五个成员，可以作为氧化酶或还原酶。17\upbeta -HSDs主要作用于性类固醇，可以激活或失活。最后，11 \upbeta -HSDs有两种同工酶，催化皮质醇（活性）和可的松（非活性）之间的相互转化。

• 图43.9 A，反应1，由CYP11A1催化，生成皮质醇。B，反应2\mathsf{a}/\mathsf{b}和反应3a/\mathrm{b}，涉及CYP17（17-羟化酶功能）和3\upbeta -羟基类固醇脱氢酶（3β-HSD），生成皮质醇。该图显示了Δ5与\Delta4途径。

• 图43.9，续 C，反应4和5，涉及CYP21B和CYP11B1，完成皮质醇合成的最后两步。还显示了在束状带中导致皮质酮合成的次要途径。（修改自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 第4版. Philadelphia: Mosby; 2013。）

皮质醇（cortisol）通过转化为皮质酮（cortisone）可逆地失活。这一反应由酶\mathbf{11}{\upbeta}-羟基类固醇脱氢酶2型（\mathbf{\Delta}_{\mathrm{\left(11\beta\right)}}-HSD2）催化。皮质醇的失活发生在同时表达盐皮质激素受体（mineralocorticoid receptor, MR）且是醛固酮（aldosterone）靶细胞的细胞中（见后文）。皮质醇转化为皮质酮可防止皮质醇与MR结合，从而避免对这些细胞产生不适当的盐皮质激素作用。皮质醇通过11\upbeta\mathrm{.}-HSD2的失活是可逆的，因为另一种酶\mathbf{11}{\upbeta}.-HSD1可以将皮质酮重新转化为皮质醇。这种转化发生在表达糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor, GR）的组织中，包括肝脏、脂肪组织和中枢神经系统（CNS），以及皮肤中。

皮质醇的作用机制

皮质醇主要通过GR发挥作用，GR调节基因转录（见第3章）。在没有激素的情况下，GR位于细胞质中，与几种分子伴侣（包括热休克蛋白和亲环蛋白）形成稳定的复合物。皮质醇与GR结合促进伴侣蛋白的解离，随后发生以下过程：

天然皮质类固醇和部分临床使用的合成类似物的相对糖皮质激素和盐皮质激素效价

<html><body><table><tr><td></td><td>糖皮质激素</td><td>盐皮质激素</td></tr><tr><td>皮质酮</td><td>0.5</td><td>1.5</td></tr><tr><td>泼尼松（1.2双键）</td><td>4</td><td><0.1</td></tr><tr><td>6α-甲基泼尼松（Medrol）</td><td>5</td><td><0.1</td></tr><tr><td>9α-氟-16α-羟基泼尼松龙（曲安西龙）</td><td>5</td><td><0.1</td></tr><tr><td>9α-氟-16α-甲基泼尼松龙（地塞米松）</td><td>30</td><td><0.1</td></tr><tr><td>醛固酮</td><td>0.25</td><td>500</td></tr><tr><td>脱氧皮质酮</td><td>0.01</td><td>30</td></tr><tr><td>9α-氟皮质醇</td><td>10</td><td>500</td></tr></table></body></html>

a所有值均相对于皮质醇的糖皮质激素和盐皮质激素效价，皮质醇的效价被任意设定为1.0。实际上，皮质醇的盐皮质激素效价仅为天然盐皮质激素醛固酮的1/500。

皮质醇-GR复合物快速转运到细胞核中，二聚化并结合到皮质醇调节基因的基础启动子附近的糖皮质激素反应元件（glucocorticoid response elements, GREs，包括“正向”GREs和“负向”GREs），并招募共激活蛋白和组装通用转录因子，从而导致靶基因的转录增加或减少。

在某些情况下，GR会与其他转录因子相互作用，例如促炎性核因子（NF）-\mathbf{\nabla\cdot}\mathbf{\kappa}\mathbf{\mathrm{{\scriptscriptstyleKB}}}转录因子，并干扰它们激活基因表达的能力。

皮质醇的生理作用

皮质醇（cortisol）具有广泛的作用，通常被称为“应激激素”。总体而言，皮质醇在禁食期间维持血糖水平、中枢神经系统功能和心血管功能，并在应激状态下以牺牲肌肉蛋白为代价提高血糖水平。皮质醇保护身体免受不受控制的炎症和免疫反应的自伤效应。皮质醇还通过抑制生殖功能来分配能量以应对应激。正如后文所述，皮质醇对骨骼、皮肤、结缔组织、胃肠道和发育中的胎儿还有其他几种影响，这些影响与其应激相关功能无关。

代谢作用

正如糖皮质激素（glucocorticoid）一词所暗示的，皮质醇是一种来自肾上腺皮质的类固醇激素，能够调节血糖。它通过刺激糖异生（gluconeogenesis）来提高血糖水平（图43.10）。皮质醇增强关键肝糖异生酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）的基因表达。皮质醇还减少骨骼肌和脂肪组织中GLUT4介导的葡萄糖摄取。在消化间期（低胰岛素-胰高血糖素比率），皮质醇通过增强儿茶酚胺对脂肪分解的作用来促进葡萄糖的节约，从而使游离脂肪酸（FFAs）作为能量来源。皮质醇抑制蛋白质合成并增加蛋白质分解，特别是在骨骼肌中，从而为肝糖异生提供丰富的碳源。

图43.10还对比了皮质醇在应激反应中的正常作用与病理状态下皮质醇长期升高的影响。正如后文所讨论的，这两种状态下皮质醇的整体代谢效应存在重要差异，尤其是在脂质代谢方面。在应激期间，皮质醇与儿茶酚胺和胰高血糖素协同作用，促进脂肪分解、糖异生、生酮和糖原分解的代谢反应，同时与儿茶酚胺协同作用以促进适当的心血管反应。在病理过度产生导致的皮质醇长期升高期间，皮质醇在血糖升高（由于食欲增加）和高胰岛素血症（由于血糖升高和葡萄糖不耐受）的背景下与胰岛素协同作用，促进脂肪生成和躯干（腹部/内脏）肥胖。

心血管作用

皮质醇通过其对心血管系统的积极作用来增强其对血糖的影响。皮质醇通过增加肾上腺素能受体的表达对儿茶酚胺具有允许作用，从而有助于心输出量和血压。皮质醇刺激促红细胞生成素的合成，从而增加红细胞生成。当皮质醇缺乏时会发生贫血，而当皮质醇水平过高时会发生红细胞增多症。

抗炎和免疫抑制作用

炎症和免疫反应通常是应激反应的一部分。然而，炎症和免疫反应具有潜在的显著危害，如果它们不在稳态平衡中，可能会导致死亡。作为一种应激激素，皮质醇在维持免疫稳态中起着重要作用。皮质醇与肾上腺素和去甲肾上腺素一起抑制促炎细胞因子的产生并刺激抗炎细胞因子的产生。

• 图43.10 皮质醇（与儿茶酚胺和胰高血糖素协同作用）在应激反应中的代谢作用（上图），并与健康个体中长期升高的皮质醇（与胰岛素协同作用）的作用进行对比（下图）。（改编自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 4th ed. Philadelphia: Mosby; 2013.）

对损伤的炎症反应包括毛细血管的局部扩张和毛细血管通透性增加，导致局部水肿和白细胞积聚。这些步骤由前列腺素、血栓素和白三烯介导。皮质醇抑制磷脂酶{\bf A}_{2}\mathrm{:~}，这是前列腺素、白三烯和血栓素合成的关键酶。皮质醇还稳定溶酶体膜，从而减少增加局部肿胀的蛋白水解酶的释放。在损伤反应中，白细胞通常会离开血管系统并迁移到损伤部位。这一复杂过程通常被皮质醇抑制，中性粒细胞的吞噬活性也是如此，尽管皮质醇会刺激骨髓释放中性粒细胞。由于糖皮质激素类似物具有抗炎特性，它们常被用于药物治疗。

皮质醇抑制免疫反应，因此糖皮质激素类似物被用作器官移植中的免疫抑制剂。高水平的皮质醇会减少循环中的T淋巴细胞（特别是辅助性T淋巴细胞）数量，并降低它们迁移到抗原刺激部位的能力。糖皮质激素促进胸腺和其他淋巴组织的萎缩。尽管皮质类固醇抑制细胞介导的免疫反应，但B淋巴细胞的抗体产生并未受损。

皮质醇对生殖系统的影响

生殖对生物体来说需要相当大的合成代谢成本。在人类中，生殖行为和功能在应激反应中受到抑制。皮质醇在下丘脑、垂体和性腺水平上降低生殖轴的功能。

皮质醇对骨骼的影响

糖皮质激素增加骨吸收。它们有多种作用改变骨代谢。糖皮质激素减少肠道\mathbf{Ca}^{++}吸收和肾脏\mathbf{C}\mathbf{a}^{++}重吸收。这两种机制都会降低血清\left[\mathrm{Ca}^{++}\right]。随着血清\left[\mathrm{Ca^{++}}\right]下降，甲状旁腺激素（PTH）的分泌增加，PTH通过刺激骨吸收从骨骼中动员\mathrm{Ca^{++}}。除了这一作用外，糖皮质激素还直接抑制成骨细胞的骨形成功能（见第40章）。尽管糖皮质激素对治疗与关节炎相关的炎症有用，但过度使用会导致骨质流失（骨质疏松）。

皮质醇对结缔组织的作用

皮质醇抑制成纤维细胞增殖和胶原形成。在皮质醇过量存在的情况下，皮肤变薄并更容易受损。毛细血管的结缔组织支持受损，毛细血管损伤或瘀伤增加。

皮质醇对肾脏的作用

皮质醇(cortisol)抑制抗利尿激素(antidiuretic hormone, ADH)的分泌和作用，因此它是ADH的拮抗剂。在缺乏皮质醇的情况下，ADH的作用会增强，这使得在应对水负荷时难以增加自由水清除率，并增加了水中毒的可能性。尽管皮质醇与盐皮质激素受体(mineralocorticoid receptor, MR)具有高亲和力结合，但这种作用通常被11β-羟基类固醇脱氢酶2(11β-HSD2)将皮质醇失活为可的松(cortisone)所阻断。然而，皮质醇的盐皮质激素活性(即肾脏Na+和H2O潴留，K+和H+排泄)取决于皮质醇(或合成糖皮质激素)的相对量和11β-HSD2的活性。某些物质(如黑甘草中的化合物)会抑制11β-HSD2，从而增加皮质醇的盐皮质激素活性。皮质醇通过增加心输出量和直接作用于肾脏来增加肾小球滤过率。

皮质醇对肌肉的作用

当皮质醇水平过高时，肌肉无力和疼痛是常见症状。这种无力有多种原因。部分原因是皮质醇产生的过度蛋白水解作用。高皮质醇水平可导致低钾血症(通过盐皮质激素作用)，这会导致肌肉无力，因为它使肌肉细胞膜超极化和稳定，从而使刺激更加困难。

皮质醇对胃肠道的作用

皮质醇对胃肠道黏膜有营养作用。在缺乏皮质醇的情况下，胃肠道动力下降，胃肠道黏膜退化，胃肠道酸和酶的产生减少。由于皮质醇刺激食欲，皮质醇增多症常与体重增加有关。皮质醇介导的胃酸和胃蛋白酶分泌刺激增加了溃疡发生的风险。

皮质醇的心理效应

精神障碍与皮质类固醇水平过高或过低有关。过量的皮质类固醇最初会产生一种幸福感，但持续过量的暴露最终会导致情绪不稳定和抑郁。无论是激素过多还是过少，都可能发生明显的精神病。皮质醇会增加失眠的倾向，并减少快速眼动(rapid eye movement, REM)睡眠。皮质类固醇缺乏的人往往抑郁、冷漠和易怒。

胎儿发育期间皮质醇的作用

皮质醇是中枢神经系统、视网膜、皮肤、胃肠道和肺正常发育所必需的。研究最充分的系统是肺，皮质醇诱导II型肺泡细胞的分化和成熟。在妊娠晚期，这些细胞产生表面活性物质，降低肺表面张力，从而使出生时开始呼吸成为可能。

皮质醇产生的调节

皮质醇（cortisol）由束状带（zona fasciculata）产生，其分泌受下丘脑-垂体-肾上腺轴（hypothalamic-pituitary-adrenal axis）的调控，该轴涉及促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin-releasing hormone, CRH）、促肾上腺皮质激素（ACTH）和皮质醇（详见第41章）。下丘脑和垂体刺激皮质醇的产生，而皮质醇通过负反馈作用于下丘脑和垂体，以维持其设定点。神经性（如恐惧）和系统性（如低血糖、出血、细胞因子）形式的应激都会刺激CRH的释放。CRH还受到来自视交叉上核（suprachiasmatic nucleus）的强烈昼夜节律调控，因此皮质醇水平在凌晨和早晨时分急剧上升，随后在白天和晚上持续下降。CRH在急性期刺激ACTH的释放，并在慢性期增加前阿黑皮素原（proopiomelanocortin, POMC）基因的表达以及促肾上腺皮质细胞的肥大和增殖。一些小型细胞神经元同时表达CRH和抗利尿激素（ADH），后者增强了CRH的作用。

ACTH与位于束状带细胞上的黑皮质素2受体（melanocortin 2 receptor, MC2R）结合（图43.11）。ACTH的作用可分为三个阶段：

ACTH的急性效应在几分钟内发生。胆固醇通过胆固醇酯水解酶的翻译后激活从脂滴中迅速动员，并运输到线粒体外膜。ACTH迅速增加StAR蛋白的基因表达，并通过蛋白激酶A（PKA）依赖的磷酸化激活StAR蛋白。总的来说，ACTH的这些急性作用增加了孕烯醇酮的水平。
ACTH的慢性效应在数小时内发生。这些效应涉及增加编码类固醇生成酶及其辅酶的基因的转录。ACTH还增加了低密度脂蛋白（LDL）受体和清道夫受体BI（SR-BI；高密度脂蛋白[HDL]受体）的表达。
ACTH对束状带和网状带的营养作用在数周至数月内发生。这种效应在患者接受治疗性（即超生理水平）糖皮质激素类似物至少3周后，束状带萎缩的现象中得到了体现。在这些条件下，外源性皮质类固醇完全抑制了CRH和ACTH的产生，从而导致束状带萎缩和内源性皮质醇生成下降（图43.12）。在治疗结束时，这些患者需要逐渐减少外源性糖皮质激素的使用，以使下丘脑-垂体-肾上腺轴重新建立，并使束状带扩大并产生足够的皮质醇。

• 图43.11 ACTH对靶向肾上腺皮质细胞作用的概述。注意，主要的第二信使C A M P激活了立即的蛋白质介质，并诱导了后期蛋白质介质的产生。HDL，高密度脂蛋白；LDL，低密度脂蛋白。

皮质醇抑制了促肾上腺皮质细胞中的POMC基因表达以及下丘脑中的前CRH基因表达。然而，强烈的应激可以克服皮质醇在下丘脑的负反馈效应，并将“设定点”重置到更高的水平。

网状带（Zona Reticularis）

最内层的网状带（zona reticularis）在出生后约5岁时开始出现。肾上腺雄激素（adrenal androgens），尤其是网状带的主要产物DHEAS，在约6岁时开始在循环中被检测到。这种肾上腺雄激素产生的开始被称为肾上腺初现（adrenarche），它促使腋毛和阴毛在约8岁时出现。DHEAS水平继续增加，在20多岁时达到峰值，然后随着年龄逐渐下降。

网状带的雄激素合成

网状带在类固醇生成酶活性方面与束状带（zona fasciculata）有几个重要区别（见图43.8）。首先，3\upbeta-HSD在网状带中的表达水平非常低；因此，\Delta5途径在网状带中占主导地位。其次，网状带表达增强CYP17的17,20-裂解酶功能的辅因子或条件，从而从17-羟基孕烯醇酮生成19碳雄激素前体分子脱氢表雄酮（DHEA）。此外，网状带表达DHEA磺基转移酶（SULT2A1基因），它将DHEA转化为DHEAS（图43.13）。网状带中也产生少量的\Delta4雄激素雄烯二酮。尽管人类肾上腺皮质通常会产生少量强效雄激素（如睾酮）或18碳雌激素，但大多数活性性类固醇主要是通过DHEAS和雄烯二酮的外周转化产生的。

DHEAS和DHEA的代谢与命运

DHEAS可以通过外周硫酸酯酶转化回DHEA，而DHEA和雄烯二酮在两性中都可以在外周转化为活性雄激素（睾酮、二氢睾酮）。DHEA与血液中的白蛋白和其他球蛋白结合亲和力较低，因此它被肾脏高效排泄。DHEA的半衰期为15至30分钟。相比之下，DHEAS与白蛋白的结合亲和力非常高，半衰期为7至10小时。

• 图43.12 正常下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴与接受外源性糖皮质激素治疗的个体中静止的HPA轴的比较。后者导致束状带在3周后萎缩，因此需要谨慎的停药方案，以便在完全停止外源性皮质类固醇给药前重建肾上腺组织。（改编自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 4th ed. Philadelphia: Mosby; 2013.）

肾上腺雄激素的生理作用

在男性中，肾上腺雄激素对活性雄激素的贡献可以忽略不计。然而，在女性中，肾上腺贡献了约50\%的循环活性雄激素，这些雄激素是腋毛和阴毛生长以及性欲所必需的。

除了提供雄激素前体外，目前尚不清楚网状带（zona reticularis）在成年人类中是否还有其他作用。DHEAS（脱氢表雄酮硫酸盐）是年轻成年人中含量最丰富的循环激素。它在20岁中期达到峰值，之后逐渐下降。因此，DHEAS在衰老过程中的潜在作用引起了广泛关注。然而，这种丰富类固醇在年轻成年人中的功能以及其逐渐消失对衰老的潜在影响仍然知之甚少。值得注意的是，DHEA和DHEAS随年龄下降的现象导致这些类固醇被广泛用作膳食补充剂，尽管最近的研究表明它们并无益处。

临床相关

在肾上腺雄激素过多的情况下（例如，肾上腺肿瘤、库欣综合征、先天性肾上腺增生），女性可能出现男性化。这包括子宫内女性外生殖器的男性化（例如，阴蒂增大）以及成年女性面部和体毛过多（称为多毛症）和痤疮。过多的肾上腺雄激素似乎也在卵巢排卵障碍（即多囊卵巢综合征）中起作用。

临床相关

网状带调节的一个关键临床方面是，肾上腺雄激素及其更有效的代谢物（例如，睾酮、二氢睾酮、雌二醇-17β）不会对ACTH或CRH产生负反馈（图43.14）。这意味着与皮质醇合成相关的酶缺陷（例如，CYP21B缺乏）会导致ACTH（由于缺乏皮质醇的负反馈）和肾上腺雄激素（由于ACTH升高）的显著增加。正是下丘脑-垂体-肾上腺轴中的这一“漏洞”导致了先天性肾上腺增生（CAH）。这种情况会导致雄激素水平过高，从而引起女性新生儿的生殖器模糊。

网状带功能的调节

ACTH是网状带的主要调节因子。DHEA和雄烯二酮表现出与皮质醇相同的昼夜节律（DHEAS由于其较长的循环半衰期而不表现出这种节律）。此外，在ACTH极少或没有的情况下，网状带表现出与束状带相同的萎缩变化。然而，其他因素必须调节肾上腺雄激素的功能。肾上腺初现发生在ACTH和皮质醇水平恒定的情况下，DHEAS的上升和下降与ACTH或皮质醇的产生模式无关。然而，这些其他因素，无论是肾上腺外还是肾上腺内，仍然未知。

球状带

肾上腺最外层的薄层区域，球状带（zona glomerulosa），产生盐皮质激素醛固酮，调节盐和体液平衡（见第35章和第36章）。球状带受ACTH的影响最小，主要由肾素-血管紧张素系统、血浆[\mathrm{K^{+}}]和心房利钠肽（ANP）调节。

临床相关

CYP11B1（仅在束状带表达）和CYP11B2（仅在球状带表达）位于人类第8号染色体上，显示出95%的相似性，并且彼此之间仅相隔约50千碱基。这增加了在配子发生过程中发生不均匀交叉的可能性，从而形成杂交基因。在一种情况下，CYP11B1基因的启动子区域和5'端与CYP11B2基因的3'端融合。这种排列导致醛固酮合酶在ACTH的控制下在束状带和网状带中表达。由于醛固酮不再受到肾素-血管紧张素系统的反馈控制（见第35章），醛固酮水平升高，导致高血压。这种形式的原发性醛固酮增多症称为糖皮质激素可治性醛固酮增多症，并以常染色体显性方式遗传。该疾病可以通过聚合酶链反应技术和24小时尿样中18-羟基皮质醇和18-氧皮质醇的测量来确认。该疾病的治疗方法是给予糖皮质激素，以抑制ACTH，从而抑制杂交基因的表达。

醛固酮的运输和代谢

醛固酮（aldosterone）在血液中以低亲和力与白蛋白（albumin）和皮质类固醇结合蛋白（corticosteroid-binding protein）结合，因此其生物半衰期约为20分钟。几乎所有的醛固酮在通过肝脏时被灭活，与葡萄糖醛酸基团（glucuronide group）结合，并由肾脏排出。

醛固酮的作用机制

醛固酮的作用与皮质醇（cortisol）及其他类固醇激素（steroid hormones）类似，其主要作用机制是通过与特定的细胞内受体（intracellular receptor）结合来介导，即盐皮质激素受体（mineralocorticoid receptor, MR）。在伴侣蛋白（chaperone proteins）解离、核转位（nuclear translocation）、二聚化（dimerization）以及与盐皮质激素反应元件（mineralocorticoid response element, MRE）结合后，醛固酮-MR复合物调控特定基因的表达（见第3章）。如前所述，皮质醇与MR具有显著的亲和力。然而，如前所述，表达MR的细胞也表达11\upbeta-HSD2，该酶将皮质醇转化为无活性的类固醇可的松（cortisone）（图43.16）。可的松可以通过11\upbeta-HSD1重新转化为皮质醇，11\upbeta-HSD1在多种糖皮质激素反应组织中表达，包括肝脏和皮肤。

临床意义

人体临床研究表明，醛固酮对心血管功能具有有害影响，这种影响与其对肾脏钠和水重吸收的作用无关。醛固酮对心血管系统具有促炎和促纤维化作用，并导致左心室肥厚和重塑。醛固酮的这种作用与原发性高血压患者的发病率和死亡率增加有关。

醛固酮的生理作用

醛固酮的作用和调节在第35章中讨论。

• 图43.15 球状带（zona glomerulosa）中的类固醇生成途径。途径中的第一个共同反应，即胆固醇通过CYP11A1转化为孕烯醇酮（pregnenolone），未显示。请注意，最后三个反应由CYP11B2催化。（改编自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 第4版. Philadelphia: Mosby; 2013.）

临床意义

Addison病（Addison’s disease）定义为原发性肾上腺功能不全（primary adrenal insufficiency），通常伴有盐皮质激素（mineralocorticoids）和糖皮质激素（glucocorticoids）的缺乏。在北美和欧洲，Addison病最常见的原因是肾上腺皮质（adrenal cortex）的自身免疫性破坏。由于皮质醇（cortisol）缺乏，促肾上腺皮质激素（ACTH）的分泌增加。ACTH水平升高会与黑色素细胞中的MC1R竞争，导致皮肤色素沉着增加，尤其是在皮肤皱褶、疤痕和牙龈处（见图43.14）。盐皮质激素的缺乏导致细胞外液容量收缩，从而引起循环性低血容量（circulatory hypovolemia），进而导致血压下降。由于皮质醇的缺乏会降低对儿茶酚胺（catecholamines）的升压反应，外周血管阻力下降，从而促进低血压的发生。Addison病患者在应激或禁食时也容易出现低血糖（hypoglycemia），如果摄入过多水分，可能会发生水中毒（water intoxication）。由于皮质醇对肌肉功能至关重要，皮质醇缺乏也会导致肌肉无力。皮质醇缺乏会导致贫血、胃肠动力和分泌减少，以及铁和维生素\mathsf{B}_{12}的吸收减少。皮质醇缺乏会导致食欲下降，这种食欲下降加上胃肠功能障碍使这些患者容易出现体重减轻。这些患者通常会出现情绪和行为障碍，并且更容易患上抑郁症。

• 图43.16 盐皮质激素受体（MR）通过11\upbeta-羟基类固醇脱氢酶2型（11β-HSD2）免受皮质醇的激活，该酶将皮质醇转化为无活性的可的松（cortisone）。在糖皮质激素靶细胞中，可的松可以通过\mathcal{I}\mathcal{I}\upbeta-HSD1型酶重新转化为皮质醇。GRE，糖皮质激素反应元件（Glucocorticoid response element）；G T F，通用转录因子（general transcription factors）；MRE，盐皮质激素反应元件（mineralocorticoid response element）。（改编自White BA, Porterfield SP. Endocrine and Reproductive Physiology. 4th ed. Philadelphia: Mosby; 2013.）

肾上腺皮质激素（adrenocortical hormone）过量被称为库欣综合征（Cushing’s syndrome）。目前，外源性皮质类固醇（corticosteroids）的药物使用是库欣综合征最常见的原因。其次最常见的原因是分泌促肾上腺皮质激素（ACTH）的肿瘤。由功能性垂体腺瘤引起的库欣综合征称为库欣病（Cushing’s disease）。库欣综合征的第四大常见原因是功能性肾上腺肿瘤引起的原发性皮质醇增多症（primary hypercortisolism）。如果该疾病是原发性的，或者是由于皮质类固醇治疗引起的，ACTH的分泌将被抑制，皮肤色素沉着不会增加。然而，如果肾上腺的过度分泌是由分泌ACTH的非垂体肿瘤引起的，ACTH水平有时会高到足以增加皮肤色素沉着。皮质醇分泌增加会导致体重增加，并伴有特征性的向心性脂肪分布和“水牛背”。面部显得圆润（脂肪沉积），脸颊可能发红，部分原因是红细胞增多症。由于骨骼肌消耗（由蛋白质分解增加引起），四肢变瘦，肌肉无力明显（由肌肉蛋白质分解和低钾血症引起）。近端肌肉无力明显，因此患者可能难以爬楼梯或从坐姿起身。腹部脂肪堆积加上腹部肌肉萎缩和皮肤变薄会导致腹部明显突出。由于长期蛋白质分解、腹腔内脂肪增加和腹部肌肉张力丧失对皮肤的损害，可见紫色腹部条纹。由于支持毛细血管的结缔组织受损，毛细血管脆性增加。患者可能表现出骨质疏松和伤口愈合不良的迹象。他们存在代谢紊乱，包括葡萄糖耐受不良、高血糖和胰岛素抵抗（见图43.10）。长期的高皮质醇血症可能导致糖尿病的表现。由于糖皮质激素（glucocorticoids）对免疫系统的抑制作用，患者更容易感染。糖皮质激素的盐皮质激素活性以及醛固酮分泌的可能增加会导致盐潴留和随后的水潴留，从而引起高血压。女性中过量的雄激素分泌可能导致多毛症、男性型秃发和阴蒂肥大（肾上腺生殖综合征）。

临床要点

任何减少皮质醇(cortisol)合成的酶阻断都会增加促肾上腺皮质激素(ACTH)的分泌并导致肾上腺增生。最常见的先天性肾上腺增生形式是由于21-羟化酶(CYP21)缺乏所致。这些个体无法产生正常量的皮质醇、脱氧皮质醇(deoxycortisol)、DOC、皮质酮(corticosterone)或醛固酮(aldosterone)(见图43.8和43.10C)。由于皮质醇生成受损和随之而来的ACTH水平升高，类固醇生成受到刺激，从而增加了缺失酶"上游"的合成产物以及网状带(zona reticularis)的产物。由于后者包括肾上腺雄激素，女性胎儿将出现男性化。由于无法产生盐皮质激素(mineralocorticoids)、醛固酮、DOC和皮质酮，患有这种疾病的患者难以保留盐分和维持细胞外液量。因此，他们很可能出现低血压。如果阻断发生在下一步，即11β-羟化酶(CYP11B1)，DOC将形成并积累(见图43.8和43.9C)。由于DOC具有显著的盐皮质激素活性且其水平升高，这些个体倾向于保留盐分和水，从而出现高血压。

关键概念

肾上腺由中胚层起源的皮质(cortex)和神经外胚层起源的髓质(medulla)组成。皮质产生类固醇激素(steroid hormones)，髓质产生儿茶酚胺(catecholamines)。
髓质儿茶酚胺合成的限速酶是酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase)和多巴胺\upbeta-羟化酶(dopamine \upbeta-hydroxylase)，它们由交感神经刺激诱导，以及苯乙醇胺-\cdot N.-甲基转移酶(phenylethanolamine-\cdot N.-methyltransferase)，它由皮质醇诱导。
儿茶酚胺增加血清葡萄糖和脂肪酸水平。它们刺激糖异生(gluconeogenesis)、糖原分解(glycogenolysis)和脂肪分解(lipolysis)。儿茶酚胺增加心输出量，但对不同器官的血流有选择性影响。
嗜铬细胞瘤(pheochromocytoma)是嗜铬组织的肿瘤，产生过量的儿茶酚胺。嗜铬细胞瘤的症状通常是偶发性的，包括高血压、头痛、出汗、焦虑、心悸、胸痛和体位性低血压。
肾上腺皮质显示出明显的结构和功能分区：球状带(zona glomerulosa)产生盐皮质激素醛固酮(aldosterone)，束状带(zona fasciculata)产生糖皮质激素皮质醇(cortisol)，网状带(zona reticularis)产生弱雄激素DHEA和DHEAS。
皮质醇与糖皮质激素受体结合。在应激期间，皮质醇通过增加肝脏中的糖异生和分解肌肉蛋白质以提供糖异生前体来增加血糖。皮质醇还减少肌肉和脂肪组织对葡萄糖的摄取，并对胰高血糖素和儿茶酚胺具有允许作用。皮质醇对其他组织有多种影响。从药理学角度来看，最重要的是免疫抑制/抗炎作用。
皮质醇由CRH-ACTH-皮质醇轴调节。皮质醇在下丘脑对产生CRH的神经元和垂体促肾上腺皮质激素细胞产生负反馈。CRH由多种形式的应激调节，包括促炎细胞因子、低血糖、神经源性应激和出血，以及昼夜节律输入。
肾上腺雄激素DHEA、DHEAS和雄烯二酮是雄激素前体。它们可以在外周转化为活性雄激素，并在女性中提供约50%的循环雄激素。在男性中，肾上腺雄激素的作用（如果有的话）仍然不清楚。在女性中，肾上腺雄激素促进阴毛和腋毛的生长以及性欲。女性中过量的肾上腺雄激素可导致不同程度的男性化和卵巢功能障碍。
肾上腺皮质的球状带是醛固酮产生的部位。醛固酮是人类中最强的天然盐皮质激素。它通过远端小管和集合管促进\mathrm{Na^{+}}和水的重吸收，同时促进肾脏\mathrm{K^{+}}和\mathrm{H^{+}}的分泌。醛固酮在结肠和唾液腺中促进\mathrm{Na}^{+}}和水的吸收。它还对心血管系统具有促炎、促纤维化作用，并导致左心室肥厚和重塑。
血管紧张素II对肾上腺皮质的主要作用是增加球状带的生长和血管化，增加StAR和CYP11B2酶的活性，以及增加醛固酮的合成。
醛固酮产生的主要刺激是血管紧张素II的升高和血清[K+]的升高。主要的抑制信号是ANP。
艾迪生病(Addison’s disease)是肾上腺皮质功能不全。常见症状包括低血压、色素沉着、肌无力、厌食、低血糖和高钾性酸中毒。
库欣综合征（Cushing’s syndrome）是由于皮质醇过多症（hypercortisolemia）引起的。如果该疾病的根源是垂体促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropin）分泌增加，则该疾病称为库欣病（Cushing’s disease）。库欣综合征的常见症状包括向心性脂肪分布、肌肉萎缩、近端肌无力、腹部皮肤薄且有妊娠纹、毛细血管脆性增加、胰岛素抵抗以及红细胞增多症（polycythemia）。
先天性肾上腺增生（Congenital adrenal hyperplasia）是由先天性酶缺乏引起的，这种酶缺乏会阻碍皮质醇（cortisol）的产生。酶的阻断导致促肾上腺皮质激素（ACTH）分泌增加，从而刺激肾上腺皮质生长并分泌在阻断前产生的前体物质。21-羟化酶（21-Hydroxylase，CYP21B）缺乏是最常见的形式。