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腎上腺素是腎上腺髓質分泌的兒茶酚胺激素之一，通過和細胞表面的α受體、β受體結合，發揮生理作用。在心臟，腎上腺素和β1受體結合，讓心臟加快收縮，心臟跳得更有力，心輸出量增加。在血管的作用取決于血管平滑肌上的α和β2受體的分布，在皮膚、胃腸道和腎臟血管平滑肌主要以α受體為主，腎上腺素讓這些部位的血管平滑肌收縮。而在骨骼肌和肝血管表面，小劑量的腎上腺素讓血管平滑肌明顯舒張，但如果腎上腺素量比較大，可以使得肝臟和骨骼肌血管平滑肌收縮，主要是通過加強α受體的作用。腎上腺素對于物質代謝也有重要作用，比如肌肉在收縮時開始需要的能量，通過腎上腺素讓肌肉的糖原分解來提供能量，隨著肌肉收縮時間加長，能量需要增加，這個時候腎上腺素讓脂肪通過分解脂肪酸提供肌肉收縮的能量。腎上腺素也會使得蛋白質代謝受到影響，為肌肉收縮同樣提供能量。腎上腺素在人體遇到緊急情況時，比如恐懼、悲傷、憤怒，甚至遇到意外傷害，如低血糖、寒冷刺激，腎上腺素會大量分泌。這個時候調動身體各個器官組織，讓大腦更加警覺、更敏感，使心跳加快、心輸出量增加，全身的血液重新分布，保證心臟、大腦和骨骼肌的血液，使機體有充沛的能量，加速對抗這些不良刺激。腎上腺素也用于心臟的強心作用，在治療心功能衰竭時有一定作用。