Гипоталамус является важнейшим коммутатором, в котором собирается и анализируется информация о состоянии внешней и внутренней среды организма и осуществляется взаимосвязь между влиянием ЦНС и работой эндокринных желез.
Синтез гормонов гипоталамуса находится под контролем коры больших полушарий и зависит от активности лимбической системы, таламуса и ретикулярной формации, а также активности периферических рецепторов, реагирующих на изменения показателей гомеостаза в крови. Уровень гипоталамических гормонов зависит также от содержания эффекторных гормонов в крови и регулируется по механизму отрицательной обратной связи.
В гипоталамусе выделяются гормоны, которые поступают в гипофиз, выделяющий, в свою очередь, эффекторные гормоны, активирующие выделение гормонов в соответствующей железе внутренней секреции. Гормоны железы-мишени могут, по механизму обратной связи, действовать на аденогипофиз и угнетать секрецию соответствующего тропного гормона. Например, тироксин уменьшает чувствительность аденогипофиза к тиролиберину и таким образом уменьшает секрецию ТТГ.
В крупноклеточных ядрах переднего гипоталамуса синтезируются гормоны вазопрессин и окситоцин, поступающие по аксонам нейросекреторных нейронов в заднюю долю гипофиза. В мелкоклеточных ядрах гипоталамуса синтезируются различные гормональные и паракринные факторы (нейромедиаторы и нейромодуляторы), которые обеспечивают внутри- и экстрагипоталамические связи. Так, гормонами гипоталамуса являются либерины и статины, контролирующие эндокринные функции аденогипофиза. Практически все либерины и статины в ЦНС могут также действовать как нейромедиаторы или нейромодуляторы. Многие из них синтезируются также в слизистой ЖКТ.
Выделяют следующие рилизинг-факторы: 6 либеринов – кортиколиберин (содержит 41 аминокислотный остаток, стимулирует выделение адренокортикотропного гормона гипофиза), тиролиберин (3 аминокислоты, активирует выделение тиреотропного гормона, а также, но менее активно, пролактина), гонадолиберины (или люлиберин, 10 аминокислот, влияет на секрецию фолликулостимулирующего и лютеинизирующего гормонов), соматолиберин (44 аминокислоты, усиливает секрецию гормона роста), пролактолиберин (усиливает секрецию пролактина), меланолиберин (активирует секрецию меланоцитстимулирующего гормона) и 3 статина – соматостатин (14 аминокислот, угнетает секрецию гормона роста), меланостатин (уменьшает выделение меланоцитстимулирующего гормона) и пролактостатин (представляет собой дофамин, тормозит выработку пролактина).
Гипоталамический контроль над деятельностью передней доли гипофиза осуществляется путем гормональной регуляции, т.е. через кровь. Либерины и статины, вырабатываемые нейронами гипоталамуса, транспортируются к аксональным окончаниям в базальной части гипоталамуса – так называемое срединное возвышение, и выделяются в его капилляры, которые затем соединяются в венулы, идущие в аденогипофиз. Здесь венулы повторно распадаются на капилляры, образуя портальную кровеносную систему связи гипоталамуса и гипофиза – гипоталамо-гипофизарную портальную систему.