下丘腦－垂體－腎上腺軸

軸包括：

丘腦室旁核。室旁核有可以進行神經內分泌的神經元，該神經元可以合成並分泌抗利尿激素和促腎上腺皮質激素釋放激素（corticotropin-releasing hormone，CRH）。這兩種多肽激素可以作用於以下這種種組織器官：

• 垂葉。具，促腎腺皮質激素釋激素抗尿激素促促腎腺皮質激素（ ，，ACTH）的釋放。促腎上腺皮質激素進而作用於腎上腺皮質。

• 腎上腺皮質在ACTH的作用下可以合成糖皮質激素（主要是皮質醇）。糖皮質激素可以反饋作用於下丘腦和垂體（分別抑制CRH和ACTH的合成與分泌），形成反饋調節環路。

促腎上腺皮質激素和抗利尿激素從一些特殊神經元的末端釋放出來。這些神經元位於下丘腦正中隆起，可以進行神經內分泌活動。這些多肽激素通過血液，經由垂體束中的門脈系統運輸到垂體前葉。在垂體前葉，促腎上腺皮質激素和抗利尿激素協同作用，刺激促皮質激素細胞釋放儲存促腎上腺皮質激素。促腎上腺皮質激素通過血液到達腎上腺的皮質區域，促進腎上腺迅速合成皮質激素，如：利用膽固醇合成皮質醇。皮質醇是一種主要的應激激素，可以作用於身體的多種組織器官，包括大腦。當作用於大腦時，皮質醇可以結合鹽皮質激素受體和糖皮質激素受體這兩種受體。這兩種受體存在於許多不同種類的神經元中。例如：糖皮質激素的一個重要靶組織就是腦中的海馬核團，而海馬區正是HPA軸的一個主要的調控中心。

抗利尿激素可以看作是一種“保水激素”，同時又被稱作“血管升壓素”。當身體缺水時，抗利尿激素釋放，並作用於腎臟產生保存水分的效果。抗利尿激素也是一種潛在的血管收縮藥物。

HPA軸的重要功能在於它的反饋調節通路：

腎上腺皮質合成分泌的皮質醇可以對下丘腦和垂體進行負反饋調節，減少CRH和抗利尿激素的分泌，同時直接抑制切割阿黑皮素原（POMC），得到ACTH和β-內啡肽的生化過程，也即ACTH的合成過程。

交感神經的刺激和皮質醇的作用（上調相關合成酶）可以促進腎上腺髓質合成分泌腎上腺素和去甲腎上腺素。這兩種激素正反饋地作用於垂體，促進阿黑皮素原分解為ACTH和β-內啡肽。

下丘腦釋放CRH受到多種因素影響，包括緊張刺激——指神經衝動對於下丘腦的作用、血液中皮質醇含量和晝夜節律。對於健康人來說，睡醒后皮質醇水平迅速升高，在30-45分鐘內就可以達到血濃度峰值。然後，在一天中皮質醇含量逐漸下降，在接近傍晚時又再次升高。到了晚上，皮質醇含量又再度下降，大約在午夜時到達最低值。研究發現，不正常的皮質醇周期性波動與各種疾病有一定聯繫，比如：慢性疲勞綜合征（chronic fatigue syndrome） (MacHale, 1998)，失眠（insomnia） (Backhaus, 2004)和倦怠（burnout） (Pruessner, 1999).

從解剖結構上看，大腦的杏仁核、海馬等核團與下丘腦存在物理上的聯繫，這種連接使得大腦核團可以刺激HPA軸。感受器發出的神經衝動經傳入神經到達杏仁核側面區域，經過處理與其他信息一併匯總到大腦皮層，中樞系統可以將諸如恐懼等衝動投射到大腦的不同區域。在下丘腦，恐懼的神經衝動既可以激活交感神經系統，又可以調節下丘腦-垂體-腎上腺軸。

機體受到緊張刺激后，皮質醇合成增加，這種激素水平的升高可以造成一種準備狀態，身體的一些“警戒”反應，如免疫應答，會暫時減弱，使得機體隨時應對潛在的危險。

糖皮質激素有許多重要的作用，例如調節緊張程度；但是過量的糖皮質激素可能造成一定程度的傷害。下丘腦萎縮會使人或動物處於一種極度緊張、焦慮的狀態，一般認為這種現象就是由於長時間高水平的糖皮質激素刺激導致的。下丘腦的缺陷減弱了機體正確應對緊張刺激的能力

HPA軸與神經學所涉及的情緒紊亂（mood disorders）和官能性疾病都有一定關係，比如焦慮症(anxiety disorder), 躁鬱症(bipolar disorder), 失眠(insomnia), 創傷后心理壓力緊張綜合征(post-traumatic stress disorder), 注意力不足過動症(ADHD), 抑鬱症(major depressive disorder), 倦怠(burnout), 慢性疲勞綜合征(chronic fatigue syndrome),纖維肌痛(fibromyalgia), 過敏性腸綜合征（irritable bowel syndrome），和酗酒（alcoholism）。抗抑鬱葯（Antidepressants）就是主要針對HPA軸，調節其功能的藥物，這也是治療許多疾病的常規、常用藥物。

通過實驗，科學家已經深入研究了多種不同的緊張刺激，以及在不同環境下他們對於HPA軸的影響。緊張源可以有許多不同的類型——在以大鼠為對象的實驗中，經常用到兩種緊張刺激：社群性緊張和物理性緊張。通過不同的通路機制，這兩種緊張源都能夠激活HPA軸的功能。許多單胺類神經遞質在對HPA軸的調控中起著重要的作用，特別是多巴胺、5-羥色胺和去甲腎上腺素。中藥中的適應原藥物（如人蔘、靈芝等）就可以通過調節HPA軸發揮作用。

哺乳動物和其他脊椎動物也有HPA軸。例如：生物學家通過研究魚類發現下層社會地位會引發慢性緊張，表現為缺乏攻擊性行為，缺乏支配能力和長期受到處於統治地位的魚的威脅。5-羥色胺（5HT）可能是調節緊張反應的激活性神經遞質，5-羥色胺水平的升高可以提高細胞質中α-黑素細胞刺激素的濃度，使得皮膚變暗（這是鮭魚群體的一種社會性信號）、激活HPA軸，同行抑制進攻性行為。在虹鱒魚的飼料中加入氨基酸L-色氨酸（5-羥色胺的前體）使得鮭魚的進攻性行為和對刺激的反應減弱。但是，研究結果同時指出胞質中皮質醇的含量不受這種食源L-色氨酸的影響。