Enzymy 3β HSD, 5α reduktaza (5αR1/5αR2) oraz 3α HSD są rozmieszczone w neuronach oraz komórkach glejowych — przede wszystkim astrocytach, a także oligodendrocytach — co umożliwia lokalną produkcję neurosteroidów w strukturach takich jak hipokamp, kora mózgowa i ciało migdałowate.
Synteza allopregnanolonu przebiega przez redukcję progesteronu do 5α‑dihydroprogesteronu (5α‑DHP) przez 5α‑reduktazę, a następnie konwersję 5α‑DHP do allopregnanolonu przez 3α‑HSD. W ostatnich latach wykazano, że izoforma 5αR2 odgrywa szczególną rolę w szybkiej, stresowo indukowanej syntezie allopregnanolonu w korze przedczołowej, co wpływa na regulację reakcji lękowych i adaptację do stresu. Neurosteroidy działają jako szybkie modulatory receptorów GABA‑A i NMDA, a ich lokalna produkcja jest kluczowa dla plastyczności synaptycznej, neuroprotekcji oraz regulacji nastroju.
Mechanizm działania Od dawna było wiadomo, że niektore neurosteroidy obwodowe są klasycznymi hormonami steroidowymi (np. progesteron, deoksykortykosteron, testosteron, estradiol). Ich działanie genomowe zachodzą w skali minut–godzin i obejmują regulację syntezy białek, neuroprzekaźników i receptorów. W 1981 roku grupa badawcza Baulieu i in. z Narodowego Instytutu Zdrowia i Badań Medycznych w Paryżu wykryła, że neurosteroidy są wytwarzane też na miejscu, w mózgu.