코르티솔

1. 개요

코르티솔은 부신피질에서 생성되는 스테로이드 호르몬으로, 뇌의 시상하부에서 분비되는 코르티코트로핀 방출 호르몬(CRH)과 뇌하수체에서 분비되는 부신피질자극호르몬(ACTH)의 조절을 받는다. 코르티솔은 당생산을 촉진하여 혈당을 증가시키고, 면역 시스템을 억제하며, 탄수화물, 단백질, 지방의 대사를 조절하는 역할을 한다. 스트레스 상황에서 분비가 증가하며, 장기간 높은 수준의 코르티솔은 해마의 기능을 위축시킬 수 있다. 코르티솔 생성 이상은 쿠싱증후군, 부신기능부전 등의 질환을 유발하며, 일주기 리듬에 따라 분비량이 변화한다.

2. 생성과 분비

코르티솔은 부신피질의 가운데 층에서 생성된다. 코르티코이드의 분비는 뇌의 시상하부에서 조절하는데, 시상하부에서 부신피질자극호르몬 방출호르몬(CRH)을 뇌하수체에 보내면, 뇌하수체 전엽(뇌하수체 앞부분)은 부신피질자극호르몬(ACTH)을 분비한다. 이 호르몬은 혈액을 타고 부신피질에 전달되면 부신피질에서는 코르티솔을 비롯한 당질 코르티코이드를 생성한다. 이러한 메커니즘을 HPA 축(또는 LHPA 축)으로 볼 때 코르티졸의 증가는 다시 시상하부의 CRH 분비를 억제하는 부적 피드백을 갖는다.

코르티솔은 인체에서 부신의 속질(zona fasciculata), 즉 부신피질을 구성하는 세 층 중 두 번째 층에서 생성된다. 부신피질은 신장 위에 위치한 각 부신의 바깥쪽 "껍질"을 형성한다. 혈액을 통해 ACTH는 부신피질로 운반되며, ACTH는 코르티솔 및 기타 글루코코르티코이드, 미네랄코르티코이드 알도스테론, 그리고 디하이드로에피안드로스테론(dehydroepiandrosterone)의 합성을 자극한다.

3. 체내에서의 역할

코르티솔은 부신피질의 가운데 층에서 생성된다. 코르티코이드 분비는 뇌 시상하부에서 조절하는데, 시상하부에서 부신피질자극호르몬 방출호르몬(CRH)을 뇌하수체에 보내면, 뇌하수체 전엽은 부신피질자극호르몬(ACTH)을 분비한다. 이 호르몬은 혈액을 타고 부신피질에 전달되어 코르티솔을 비롯한 당질 코르티코이드를 생성한다. 이러한 메커니즘은 HPA 축(또는 LHPA 축)으로 불리며, 코르티솔 증가는 다시 시상하부의 CRH 분비를 억제하는 부적 피드백 작용을 한다.

코르티솔은 당생산을 통해 혈당을 증가시키고, 면역 시스템을 저하시키며, 탄수화물, 단백질, 지방 대사를 촉진한다.

부적절한 시차 적응, 우울증 등 지속적이고 반복적인 스트레스 상황에서 혈중 코르티솔 농도가 높아지면 해마 기능이 위축된다는 연구 결과가 보고되었다.

3.1. 대사 반응

코르티솔은 당생산을 통해 혈당을 증가시키고, 면역 시스템을 저하시키며, 탄수화물, 단백질, 지방의 대사를 촉진하는 역할을 한다.

한편, 시차 적응 실패, 우울증 등 지속적이고 반복적인 스트레스 상황으로 인해 혈중 코르티솔 농도가 높아지면 해마의 기능 활성화가 위축된다는 연구 결과가 보고되었다.

3.1.1. 포도당 대사

코르티솔은 당생산을 통해 혈당을 증가시키는 역할을 한다. 간에서 포도당신생(포도당 합성) 및 당원생성(글리코겐 합성)을 촉진하고, 골격근에서 당원분해(글리코겐 분해)를 촉진하여 포도당 대사 조절에 중요한 역할을 수행한다. 또한 근육과 지방 조직에서의 포도당 흡수를 감소시키고, 단백질 합성을 감소시키며, 지방을 지방산으로 분해하는(지방분해) 과정을 증가시켜 혈당 수치를 높인다.

코르티솔은 일반적으로 포도당신생을 자극하여 혈중 포도당 농도를 증가시킨다. 또한 말초 조직의 인슐린 감수성을 감소시켜 포도당 흡수를 방지한다. 글루카곤과 아드레날린과 같이 포도당 생성을 증가시키는 호르몬의 작용에 대해 허용 효과를 가지고 있다.

코르티솔은 간과 근육의 당원분해에 간접적인 역할을 하는데, 이는 글루카곤과 아드레날린의 작용에 따른 결과이다. 또한 코르티솔은 아드레날린이 당원분해에 영향을 미치는 데 필요한 당원 인산화효소의 활성화를 촉진한다.

코르티솔이 간에서 포도당신생뿐만 아니라 당원생성도 촉진한다는 것은 역설적이다. 따라서 코르티솔은 간에서 포도당/글리코겐 전환을 자극하는 것으로 보는 것이 더 적절하다. 이는 골격근에서의 코르티솔 효과와 대조적이다. 골격근에서는 카테콜아민을 통해 간접적으로 당원분해가 촉진된다.

코르티솔은 인슐린의 작용을 상쇄하고, 포도당신생합성을 자극하여 고혈당증을 유발하며, 세포막으로의 포도당 수송체(특히 GLUT4) 이동을 감소시킴으로써 말초 조직에서의 포도당 이용을 억제한다(인슐린 저항성). 또한 간에서 글리코겐 합성(당원생성)을 증가시켜 포도당을 쉽게 이용할 수 있는 형태로 저장한다.

3.1.2. 단백질 및 지질 대사

코르티솔은 간에서 포도당신생(포도당 합성) 및 당원생성(글리코겐 합성)을 촉진하고, 골격근에서 당원분해(글리코겐 분해)를 촉진한다. 또한 근육과 지방 조직에서의 포도당 흡수를 감소시키고, 단백질 합성을 감소시키며, 지방을 지방산으로 분해하는(지방분해) 과정을 증가시켜 혈당 수치를 높인다. 코르티솔은 근육에서 아미노산을 방출하여 포도당신생의 기질을 제공한다.

일반적으로 코르티솔은 포도당신생을 자극하여 혈중 포도당 농도를 증가시키고, 말초 조직의 인슐린 감수성을 감소시켜 포도당 흡수를 방지한다. 코르티솔은 글루카곤과 아드레날린과 같이 포도당 생성을 증가시키는 호르몬의 작용에 대해 허용 효과를 가진다.

코르티솔은 간과 근육의 당원분해에 간접적인 역할을 하는데, 이는 글루카곤과 아드레날린의 작용에 따른 결과이다. 또한 코르티솔은 아드레날린이 당원분해에 영향을 미치는 데 필요한 당원 인산화효소의 활성화를 촉진한다.

코르티솔이 간에서 포도당신생뿐만 아니라 당원생성도 촉진한다는 것은 역설적이다. 따라서 코르티솔은 간에서 포도당/글리코겐 전환을 자극하는 것으로 보는 것이 더 적절하다. 이는 골격근에서의 코르티솔 효과와 대조적인데, 골격근에서는 카테콜아민을 통해 간접적으로 당원분해가 촉진된다. 이러한 방식으로 코르티솔과 카테콜아민은 시너지 효과를 발휘하여 근육 글리코겐의 분해를 촉진한다.

코르티솔 수치가 지속적으로 높으면 단백질 분해(단백질의 분해)와 근육 감소로 이어질 수 있다. 단백질 분해가 일어나는 이유는 포도당 신생합성에 필요한 원료를 관련 조직에 공급하기 위해서이다. 당원성 아미노산 참조. 코르티솔이 지질 대사에 미치는 영향은 더 복잡한데, 만성적으로 순환하는 글루코코르티코이드(즉, 코르티솔) 수치가 높은 환자에게서는 지방 생성이 관찰되지만, 순환하는 코르티솔이 급격히 증가하면 지방 분해를 촉진한다. 이러한 모순을 설명하는 일반적인 해석은 코르티솔의 작용으로 혈당 농도가 상승하면 인슐린 분비가 자극된다는 것이다. 인슐린은 지방 생성을 자극하므로, 이는 혈중 코르티솔 농도 상승의 간접적인 결과이지만, 더 긴 시간 규모에 걸쳐서만 발생한다.

3.2. 면역 반응

코르티솔은 체내 염증을 유발하는 물질의 방출을 억제한다. 이러한 특성 덕분에 B 세포 매개 항체 반응 과다 활동으로 인한 질환 치료에 사용된다. 예를 들어 염증성 및 류마티스 질환과 알레르기가 있으며, 일부 국가에서는 일반 의약품으로 처방전 없이 구입할 수 있는 저용량 국소 히드로코르티손이 발진이나 습진과 같은 피부 문제 치료에 사용된다.

코르티솔은 항원 제시 세포(APC)와 T 도움 세포(Th1 세포)에 의한 인터루킨 12(IL-12), 인터페론 감마(IFN-감마), IFN-알파 및 종양괴사인자 알파(TNF-알파)의 생성을 억제하지만, Th2 세포에 의한 인터루킨 4, 인터루킨 10 및 인터루킨 13을 증가시킨다. 이는 일반적인 면역 억제가 아닌 Th2 면역 반응으로의 전환을 초래한다. 감염 중에 나타나는 스트레스 시스템의 활성화(그리고 그에 따른 코르티솔 증가 및 Th2 전환)는 염증 반응의 과도한 활성화를 방지하는 보호 메커니즘으로 여겨진다.

코르티솔은 인터루킨-2 생성 T 세포를 인터루킨-1에 반응하지 않게 만들고 T 세포 성장 인자인 IL-2를 생성하지 못하게 함으로써 T 세포의 증식을 억제한다. 또한 Th1 '세포성' 면역 반응을 유도하는 데 필요한 도움 T 세포 표면의 IL2 수용체 IL-2R의 발현을 감소시켜 Th2 우세로 전환하고, 위에 나열된 사이토카인의 방출을 초래하여 Th2 우세를 유도하며 '체액성' B 세포 매개 항체 면역 반응을 선호한다.

코르티솔은 IL-1에 대한 음성 피드백 효과를 가진다. 면역 스트레스 요인이 작은 경우, 시상하부는 코르티솔을 사용하여 면역 반응을 적절한 수준으로 조절한다. 그러나 심각한 감염이나 면역 체계가 항원에 과민 반응하는 상황(알레르기 반응과 같이) 또는 항원이 대량으로 유입되는 상황(내독소성 박테리아에서 발생할 수 있는 것처럼)에서는 올바른 설정점에 도달하지 못할 수 있다. 또한 코르티솔과 다른 신호 분자에 의한 Th1 면역의 하향 조절로 인해 특정 유형의 감염(특히 결핵균)은 세포 반응이 필요할 때 항체 매개 체액 반응을 사용하여 신체가 잘못된 공격 모드에 갇히도록 속일 수 있다.

림프구에는 체내 항체 생성 세포인 B 세포 림프구가 포함되며, 체액성 면역의 주요 작용제이다. B 세포 림프구는 항체를 혈류로 방출하며, 이러한 항체는 중화, 옵소닌화, 보체 활성화의 세 가지 주요 경로를 통해 감염을 감소시킨다.

자연 살해 세포는 박테리아, 기생충 및 종양 세포와 같은 더 큰 크기의 위협을 제거할 수 있다. 코르티솔은 자연 살해 세포의 기능을 효과적으로 무력화시켜 자연 세포독성 수용체의 발현을 감소시킨다.

코르티솔은 리실 옥시다제(콜라겐과 엘라스틴을 가교 결합하는 효소)를 포함한 많은 구리 효소를 자극하며, 면역 반응에 특히 중요한 것은 코르티솔이 슈퍼옥사이드 디스뮤타제를 자극한다는 것이다.

인플루엔자, SARS-CoV-1, SARS-CoV-2와 같은 일부 바이러스는 생물체의 면역 반응을 피하기 위해 스트레스 호르몬 분비를 억제한다. 이 바이러스들은 인간 ACTH 호르몬을 모방하지만 불완전하고 호르몬 활성이 없는 단백질을 생성하여 코르티솔을 억제한다. 이 바이러스 전략은 숙주에게 심각한 결과를 초래할 수 있는데, 코르티솔이 부족하면 부신 기능 부전이라는 상태가 발생하여 피로, 체중 감소, 저혈압 등의 증상이 나타날 수 있기 때문이다.

3.2.1. 면역 체계 조절

코르티솔은 당생산을 통한 혈당 증가, 면역 시스템 저하, 탄수화물, 단백질, 지방의 대사 촉진을 하는 역할을 한다. 부적절한 시차 적응, 우울증 등 지속적이고 반복적인 스트레스 상황으로 인한 상대적으로 높은 수준의 코르티솔 혈중 농도는 해마의 기능 활성화를 위축시키는 방향으로 작용한다는 사실이 연구 결과로 보고되고 있다.

3.3. 기타 효과

코르티솔은 인슐린 작용을 상쇄하고 포도당신생합성을 자극하여 고혈당증을 유발하며, 세포막으로의 포도당 수송체(특히 GLUT4) 이동을 감소시켜 말초 조직에서 포도당 이용을 억제한다(인슐린 저항성). 또한 간에서 글리코겐 합성(당원생성)을 증가시켜 포도당을 쉽게 이용할 수 있는 형태로 저장한다.

코르티솔은 골 형성을 감소시켜 장기적으로 골다공증(진행성 골 질환)의 발병을 촉진한다. 코르티솔은 골아세포가 RANKL 생산을 자극하고, 이는 RANK 수용체에 결합하여 파골세포(뼈에서 칼슘을 재흡수하는 세포)의 활성을 자극한다. 또한, 골세포보호단백질(OPG) 생산을 억제하는데, 이는 유인 수용체 역할을 하여 RANK를 통해 파골세포를 활성화하기 전에 일부 RANKL을 포획한다.

코르티솔은 같은 수의 나트륨 이온과 교환하여 세포 밖으로 칼륨을 이동시켜 수술로 인한 대사성 쇼크의 고칼륨혈증을 유발할 수 있다. 또한 장에서의 칼슘 흡수를 감소시킨다. 코르티솔은 콜라겐 합성을 하향 조절한다.

코르티솔은 콜라겐 형성을 억제하고, 근육에 의한 아미노산 흡수를 감소시키며, 단백질 합성을 억제함으로써 혈청 내 유리 아미노산을 증가시킨다. 코르티솔(옵티코르티놀로서)은 송아지 장의 IgA 전구세포를 역으로 억제할 수 있다. 코르티솔은 또한 IgM과 마찬가지로 혈청 내 IgA를 억제하지만, IgE를 억제한다는 것은 밝혀지지 않았다.

3.3.1. 전해질 균형

코르티솔은 사구체 여과율과 신장 혈장량을 증가시켜 인산 배설을 증가시키고, 미네랄코르티코이드 수용체에 작용하여 나트륨과 수분의 재흡수와 칼륨 배설을 증가시킨다. 또한, 장에서 나트륨과 수분의 흡수를 증가시키고 칼륨 배설을 증가시킨다.

코르티솔은 포유류의 소장에서 나트륨 흡수를 촉진한다. 그러나 나트륨 고갈은 코르티솔 수치에 영향을 미치지 않는다. 따라서 코르티솔은 혈청 나트륨 조절에 사용될 수 없다. 코르티솔의 원래 목적은 나트륨 수송이었을 것이다. 이 가설은 민물고기가 나트륨 유입을 자극하기 위해 코르티솔을 사용하는 반면, 바닷물고기는 과도한 나트륨을 배출하기 위한 코르티솔 기반 시스템을 가지고 있다는 사실에 의해 뒷받침된다.

나트륨의 과잉 섭취는 코르티솔에 의한 강한 칼륨 배설을 증가시킨다. 이 경우 코르티코스테론(Corticosterone)은 코르티솔과 유사하다. 세포 밖으로 칼륨이 이동하기 위해, 코르티솔은 동일한 수의 나트륨 이온을 세포 안으로 이동시킨다. 이는 pH 조절을 훨씬 용이하게 한다(정상적인 칼륨 결핍 상황과는 달리, 세포 밖으로 나가는 3개의 칼륨 이온에 대해 2개의 나트륨 이온이 세포 안으로 들어온다. 이는 데옥시코르티코스테론(deoxycorticosterone) 효과에 가깝다).

3.3.2. 위산 분비

코르티솔은 위산 분비를 촉진한다.

3.3.3. 기억

코르티솔은 아드레날린(에피네프린)과 함께 단기적인 감정적 사건의 기억을 만드는 데 관여한다. 이는 섬광 기억 저장 메커니즘으로 제안되었으며, 미래에 피해야 할 것을 기억하는 수단으로 시작되었을 수 있다. 그러나 장기간 코르티솔에 노출되면 해마 세포가 손상되어 학습 장애를 초래할 수 있다.

한편, 부적절한 시차 적응, 우울증 등 지속적이고 반복적인 스트레스 상황으로 인해 코르티솔의 혈중 농도가 높아지면 해마 기능 활성화가 위축된다는 연구 결과가 보고되고 있다.

3.3.4. 일주기 리듬

3.3.5. 스트레스

코르티솔은 당생산을 통한 혈당 증가, 면역 시스템 저하, 탄수화물, 단백질, 지방의 대사 촉진을 하는 역할을 한다.

한편 부적절한 시차 적응, 우울증 등 지속적이고 반복적인 스트레스 상황으로 인해 상대적으로 높은 수준의 혈중 코르티솔 농도는 해마의 기능 활성화를 위축시키는 방향으로 작용한다는 사실이 연구결과로 보고되고있다.
지속적인 스트레스는 높은 수준의 순환 코르티솔(여러 "스트레스 호르몬" 중 가장 중요한 것으로 간주됨)로 이어질 수 있다. 지속적인 스트레스는 높은 수준의 순환 코르티솔(여러 스트레스 호르몬 중 하나이며, 가장 중요한 것 중 하나로 간주됨)을 유발할 수 있다. 그러한 수준에서는 알로스태틱 부하가 되어 신체의 조절 네트워크에 다양한 신체적 이상을 초래할 수 있다.

4. 코르티솔 생성 장애

일부 의학적 질환은 코르티솔 생성 이상과 관련이 있다. 코르티솔 수치가 과다한 경우 원발성 고코르티솔혈증(쿠싱증후군), 이차성 고코르티솔혈증(뇌하수체 종양으로 인한 쿠싱병, 가성쿠싱증후군)이 있다. 코르티솔 수치가 부족한 경우 원발성 저코르티솔혈증(애디슨병, 넬슨 증후군), 이차성 저코르티솔혈증(뇌하수체 종양, 시한 증후군)이 있다. 적절한 코르티솔 수치는 인체 건강에 필수적이며, 그 수치가 과다하거나 저하되면 다양한 증상이 나타난다.

4.1. 코르티솔 과다

코르티솔 생성 이상과 관련된 의학적 질환은 다음과 같다.

* 원발성 고코르티솔혈증(쿠싱증후군): 코르티솔 수치가 과다한 경우이다.
* 이차성 고코르티솔혈증: 뇌하수체 종양으로 인한 쿠싱병, 가성쿠싱증후군이 있다.

코르티솔 수치가 높은 경우 쿠싱증후군, 쿠싱병, 글루코코르티코이드 불응증, 이소성 ACTH 생산 종양, 이소성 CRH 생산 종양, 당질 코르티코이드 불응증 등이 의심된다.

4.2. 코르티솔 부족

일부 의학적 질환은 코르티솔 생성 이상과 관련이 있으며, 코르티솔 수치가 부족한 경우는 다음과 같다.

* 원발성 저코르티솔혈증(애디슨병, 넬슨 증후군)
* 이차성 저코르티솔혈증 (뇌하수체 종양, 시한 증후군)
* 애디슨병
* 선천성 부신 저형성증 (IMAge 증후군, ACTH 불응증, Triple A 증후군 (Allgrove 증후군))
* 선천성 부신피질 과형성증
* 부신성 ACTH 단독 결손증
* 시한 증후군
* ACTH 비생산성의 뇌하수체 종양
* 뇌하수체성 부신피질 기능저하증
* 시상하부성 부신피질 기능저하증

적절한 코르티솔 수치는 인체 건강에 필수적이며, 그 수치가 저하되면 다양한 증상이 나타난다.

5. 코르티솔 수치 조절

코르티솔의 주된 조절은 뇌하수체 호르몬인 부신피질자극호르몬(ACTH)에 의해 이루어진다. 이는 코르티솔을 분비하는 표적 세포로의 칼슘 이동을 조절함으로써 코르티솔 분비를 조절하는 것으로 추정된다. ACTH는 다시 시상하부 호르몬인 코르티코트로핀 방출 호르몬(CRH)에 의해 조절되며, 이는 신경 조절을 받는다. CRH는 바소프레신(항이뇨호르몬), 안지오텐신 II, 에피네프린과 상승적으로 작용한다.

활성화된 대식세포가 IL-1을 분비하면, 이는 CRH와 상승적으로 작용하여 ACTH를 증가시킨다. T세포 또한 글루코스테로이드 반응 변형 인자(GRMF)와 IL-1을 분비하는데, 둘 다 거의 모든 면역 세포를 억제하는 데 필요한 코르티솔의 양을 증가시킨다. 코르티솔은 인터루킨-1에 대한 음성 피드백 효과를 가지고 있어 시상하부가 과도한 CRH를 분비하도록 하는 질병 치료에 유용하다.

고칼륨 배지는 개 부신의 속질에서 코르티솔 분비를 자극한다. 칼륨 과다 섭취는 인간에게서도 ACTH와 코르티솔을 증가시킨다. 이는 칼륨 결핍이 코르티솔 감소를 유발하고 11-데옥시코르티솔에서 코르티솔로의 전환을 감소시키는 이유일 수 있다.

5.1. 코르티솔 수치 증가 요인

* 바이러스 감염은 사이토카인에 의한 HPA 축 활성화를 통해 코르티솔 수치를 증가시킨다.
* 고강도(VO₂ max) 또는 장시간의 유산소 운동은 글루코네오제네시스를 증가시키고 혈당을 유지하기 위해 코르티솔 수치를 일시적으로 증가시킨다. 그러나 식사 후(즉, 중성적인 에너지 균형 회복) 코르티솔 수치는 정상 수준으로 감소한다.
* 심각한 외상이나 스트레스성 사건은 장기간에 걸쳐 혈중 코르티솔 수치를 상승시킬 수 있다.
* 저탄수화물 식단은 안정 시 코르티솔 수치를 단기간(약 3주) 증가시키고, 단기 및 장기적으로 유산소 운동에 대한 코르티솔 반응을 증가시킨다.
* 식욕 자극 호르몬인 그렐린의 농도 증가는 코르티솔 수치를 증가시킨다.
* 스트레스
* 수면 부족
* 공감
* 카페인(차나 커피 등에 포함됨)
* 감초(가성알도스테론증, 감초가 포함된 한약 등)

5.2. 코르티솔 수치 감소 요인

* 포스파티딜세린 (대두 레시틴에 포함됨)
* 후박 추출물과 황백 추출물의 조합
* 톤캇알리

6. 생화학

코르티솔은 천연적으로 생성되는 프레그난 코르티코스테로이드이며, 11β,17α,21-트리하이드록시프레그나-4-엔-3,20-다이온으로도 알려져 있다. 글루코코르티코이드 작용의 95%는 코르티솔에 의한 것이며, 코르티손은 4%–5%에 불과하다. 코르티코스테론은 더욱 중요성이 낮다.

에피네프린(아드레날린)과 함께 코르티솔은 인체가 스트레스에 반응할 때 방출되는 주요 호르몬으로, 혈압을 상승시키고 신체를 투쟁-도피 반응에 대비하게 한다.

6.1. 생합성

코르티솔은 부신피질의 가운데 층인 속상대에서 생성된다. 코르티솔 분비는 뇌의 시상하부에서 조절되는데, 시상하부에서 부신피질자극호르몬 방출호르몬(CRH)을 뇌하수체에 보내면, 뇌하수체 전엽은 부신피질자극호르몬(ACTH)을 분비한다. 혈액을 통해 부신피질로 운반된 ACTH는 코르티솔 합성을 자극한다. 이러한 메커니즘을 HPA 축으로 볼 때 코르티솔 증가는 다시 시상하부의 CRH 분비를 억제하는 부적 피드백을 갖는다.

부신에서 코르티솔 합성은 뇌하수체 전엽에서 분비되는 ACTH에 의해 자극된다. ACTH는 스테로이드 생성 급성 조절 단백질의 조절을 통해 미토콘드리아 내막의 콜레스테롤 농도를 증가시킨다. 또한 콜레스테롤이 프레그네놀론으로 전환되는 코르티솔 합성의 주요 속도 제한 단계를 자극하며, 이는 시토크롬 P450SCC(측쇄 절단 효소)에 의해 촉매된다.

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프레그네놀론은 콜레스테롤로부터 합성된다. 이 반응에서는 C20과 C22 사이에 히드록실화 반응이 일어난다. 이 반응을 일으키는 효소인 시토크롬 P450scc는 미토콘드리아에 있으며, 뇌하수체에서 분비되는 부신피질자극호르몬, 난포자극호르몬, 황체형성호르몬에 의해 조절된다.

코르티솔의 전구체인 코르티손은 콜레스테롤에서 프레그네놀론을 거쳐 생합성된다. 코르티손은 11-β-스테로이드 탈수소효소의 작용에 의해 11위의 케톤기가 히드록실화됨으로써 활성화되어 코르티솔이 된다.

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6.2. 대사

코르티솔은 코르티손으로 가역적으로 대사되는데, 이 과정에는 11β-수소탈수소효소계(11β-HSD)에 속하는 두 가지 효소인 11β-HSD1과 11β-HSD2가 관여한다. 코르티솔이 코르티손으로 대사되는 과정에는 11β 위치의 하이드록실기 산화가 포함된다.

* 11β-HSD1은 보조인자 NADPH를 사용하여 생물학적으로 불활성인 코르티손을 생물학적으로 활성인 코르티솔로 전환한다.
* 11β-HSD2는 보조인자 NAD+를 사용하여 코르티솔을 코르티손으로 전환한다.

전반적으로, 11β-HSD1은 특정 조직에서 생물학적으로 활성인 코르티솔의 국소 농도를 증가시키는 역할을 하고, 11β-HSD2는 생물학적으로 활성인 코르티솔의 국소 농도를 감소시키는 역할을 한다. 헥소스-6-인산 탈수소효소(H6PDH)가 존재하면 평형은 11β-HSD1의 활성을 선호할 수 있다. H6PDH는 NADPH를 재생성하여 11β-HSD1의 활성을 증가시키고 11β-HSD2의 활성을 감소시킨다.

11β-HSD1의 변화는 비만, 고혈압, 그리고 인슐린 저항성으로 알려진 대사증후군의 발병기전에 관여하는 것으로 제시되었다.

11β-HSD2의 변화는 본태성 고혈압과 관련이 있으며, 겉보기 미네랄코르티코이드 과잉 증후군(SAME)을 유발하는 것으로 알려져 있다.

코르티솔은 또한 5-알파 테트라하이드로코르티솔(5-알파 THF)과 5-베타 테트라하이드로코르티솔(5-베타 THF)로 비가역적으로 대사되는데, 이 반응에서 5α-환원효소와 5β-환원효소는 각각 속도 제한 요소이다.

코르티솔은 또한 시토크롬 P450 3A 모노옥시게나제, 주로 CYP3A4에 의해 6β-하이드록시코르티솔로 비가역적으로 대사된다. CYP3A4를 유도하는 약물은 코르티솔 제거를 가속화할 수 있다.