第 2 章

第 2 章：腎上腺生理學

緒論

腎上腺是動態的內分泌器官，負責合成和分泌多種對維持體內平衡至關重要的激素。腎上腺皮質產生類固醇激素，包括糖皮質激素、鹽皮質激素和雄激素，而腎上腺髓質則產生兒茶酚胺。這些激素的合成和釋放受到複雜的回饋機制嚴格調控，確保身體能夠適應廣泛的生理需求，從日常代謝過程到急性壓力反應。本章將深入探討腎上腺複雜的生理過程，探索激素合成的生化途徑、各類激素的功能，以及調控其產生的調節系統。

2.1 類固醇生成作用 (Steroidogenesis)

類固醇生成作用是從膽固醇合成類固醇激素的過程。此過程發生在腎上腺皮質，涉及一系列酶促反應。

膽固醇運輸

類固醇生成作用的起始和限速步驟是膽固醇從外層線粒體膜運輸到內層線粒體膜。此過程由類固醇生成急性調節蛋白 (Steroidogenic Acute Regulatory, StAR) 蛋白介導 [1]。一旦進入線粒體內，膽固醇會被膽固醇側鏈裂解酶 (cholesterol desmolase，亦稱 P450scc 或 CYP11A1) 轉化為孕烯醇酮 (pregnenolone)。此轉化是所有類固醇激素合成的第一個承諾步驟 (committed step) [2]。

酶促途徑

在孕烯醇酮形成之後，會發生一系列的羥基化和脫氫反應，由位於平滑內質網和線粒體中的特定酶催化。所產生的特定類固醇激素取決於腎上腺皮質各區所含有的酶的組合。

2.2 糖皮質激素的合成與功能

皮質醇的產生

人類主要的糖皮質激素是皮質醇 (cortisol)。它在腎上腺皮質的束狀帶 (zona fasciculata) 中合成。皮質醇的合成涉及多種酶的順序作用，包括 17α-羥化酶、21-羥化酶和 11β-羥化酶 [3]。

下視丘-垂體-腎上腺軸 (HPA 軸) 的調節

皮質醇的合成和分泌受下視丘-垂體-腎上腺 (hypothalamic-pituitary-adrenal, HPA) 軸的調節。為應對壓力或晝夜節律信號，下視丘釋放促腎上腺皮質激素釋放激素 (CRH)，刺激垂體前葉分泌促腎上腺皮質激素 (ACTH)。隨後，ACTH 作用於腎上腺皮質，刺激皮質醇的產生。皮質醇反過來對下視丘和垂體產生負回饋作用，抑制 CRH 和 ACTH 的釋放，從而維持激素平衡 [4]。

皮質醇的生理作用

皮質醇對身體具有廣泛的影響，包括：

  • 代謝： 皮質醇透過促進糖質新生 (gluconeogenesis) 和減少周邊組織對葡萄糖的攝取來提高血糖水平。它還刺激脂解作用 (lipolysis) 和蛋白質分解代謝 (protein catabolism)。
  • 免疫系統： 皮質醇具有強效的抗炎和免疫抑制作用。
  • 心血管系統： 皮質醇有助於維持血壓和心血管功能。
  • 壓力反應： 皮質醇是身體應對壓力的關鍵組成部分，有助於動員能量儲備並在挑戰性情況下維持生理功能。

2.3 鹽皮質激素的合成與功能

醛固酮的產生

醛固酮 (Aldosterone) 是主要的鹽皮質激素，在腎小球帶 (zona glomerulosa) 中合成。其合成的最後一步，即將皮質酮 (corticosterone) 轉化為醛固酮，由醛固酮合成酶 (aldosterone synthase, CYP11B2) 催化，該酶專門在此區域表達 [5]。

腎素-血管緊張素-醛固酮系統 (RAAS)

醛固酮分泌的主要調節因子是腎素-血管緊張素-醛固酮系統 (renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS)。為應對腎臟灌注減少或低鈉水平，腎臟釋放腎素 (renin)。腎素啟動一個級聯反應，導致血管緊張素 II (angiotensin II) 的產生，後者刺激腎小球帶產生醛固酮。醛固酮的分泌也受到高鉀水平的刺激 [6]。

鈉的再吸收

醛固酮作用於腎臟的遠曲小管和集合管，以增加鈉的再吸收和鉀的排泄。這有助於調節血容量、血壓和電解質平衡。

2.4 腎上腺雄激素的合成

網狀帶 (zona reticularis) 是腎上腺雄激素合成的主要場所，產生脫氫異雄酮 (dehydroepiandrosterone, DHEA) 及其硫酸化形式 DHEA-S，以及雄烯二酮 (androstenedione)。腎上腺雄激素的產生受到 ACTH 的刺激。

腎上腺發育期 (Adrenarche)

腎上腺雄激素在兒童中期產量增加的現象稱為腎上腺發育期。這有助於兩性陰毛和腋毛的發育。

周邊轉化

腎上腺雄激素相對較弱，並在周邊組織中轉化為更強效的雄激素，例如睪酮 (testosterone) 和二氫睪酮 (dihydrotestosterone)。對於女性而言，腎上腺是其一生中雄激素的主要來源 [7]。

2.5 兒茶酚胺的合成與功能

腎上腺髓質 (adrenal medulla) 負責合成和分泌兒茶酚胺腎上腺素 (epinephrine) 和去甲腎上腺素 (norepinephrine)。

交感神經系統的調節

兒茶酚胺的合成和釋放受交感神經系統的調節。為應對壓力，節前交感神經元釋放乙醯膽鹼 (acetylcholine)，刺激腎上腺髓質的嗜鉻細胞 (chromaffin cells) 將兒茶酚胺釋放到血液中。

戰鬥或逃跑反應 (Fight-or-Flight Response)

兒茶酚胺介導**「戰鬥或逃跑」反應**，使身體為立即行動做好準備。它們的作用包括：

  • 心率和收縮力增加
  • 在某些血管床中引起血管收縮，在其他血管床中引起血管舒張
  • 支氣管擴張
  • 透過糖原分解 (glycogenolysis) 和糖質新生提高血糖水平

2.6 調節機制

腎上腺的功能受到多個調節系統的嚴格控制。

下視丘-垂體-腎上腺軸 (HPA 軸)

如前所述，HPA 軸是糖皮質激素和腎上腺雄激素產生的主要調節因子。它的特點是具有負回饋迴路和獨特的晝夜節律，皮質醇水平在清晨達到峰值，並在夜間達到最低點 (nadir) [8]。

腎素-血管緊張素-醛固酮系統 (RAAS)

RAAS 是鹽皮質激素分泌的主要調節因子，對血壓和電解質平衡的變化做出反應。

參考文獻 (References)

[1] Stocco, D. M. (2001). StAR protein and the regulation of steroid hormone biosynthesis. Annual review of physiology, 63(1), 193-213.

[2] Miller, W. L. (2017). Steroidogenesis: unanswered questions. Trends in Endocrinology & Metabolism, 28(11), 771-793.

[3] Nicolaides, N. C., et al. (2023). Adrenal Cortex: Embryonic Development, Anatomy, and Function. In Endotext. MDText.com, Inc. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK278945/

[4] Kairys, N., Anastasopoulou, C., & Schwell, A. (2023). Cushing Disease. In StatPearls. StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448184/

[5] Williams, T. A., & Lenders, J. W. (2018). Primary aldosteronism: a pragmatic approach to diagnosis and management. The Lancet Diabetes & Endocrinology, 6(7), 579-590.

[6] Dutt, M., Wehrle, C. J., & Jialal, I. (2023). Physiology, Adrenal Gland. In StatPearls. StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK537260/

[7] Arlt, W. (2009). The role of adrenal androgens. Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism, 23(2), 185-195.

[8] Herman, J. P., McKlveen, J. M., Ghosal, S., Kopp, B., Wulsin, A., Maksimovic, E., ... & Myers, B. (2016). Regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenocortical stress response. Comprehensive Physiology, 6(2), 603.

作者：崔家倫醫生 Dr Chui Ka Lun