En la interrelación que se establece entre SN y sistema endocrino, el hipotálamo ejerce un papel fundamental como integrador de la información que recibe desde diferentes zonas del encéfalo y la que le llega a través de la circulación sanguínea. Del hipotálamo depende el funcionamiento de la hipófisis.
La hipófisis consta de dos partes funcionalmente diferenciadas: el lóbulo posterior o neurohipófisis, que almacena y libera a la circulación general dos hormonas sintetizadas en el hipotálamo, y el lóbulo anterior o adenohipófisis, que segrega numerosas hormonas que tienen como diana otras glándulas endocrinas (corteza adrenal, tiroides, ovarios y testículos) o diferentes tejidos del organismo.
Desde la neurohipófisis se liberan las hormonas oxitocina y vasopresina, producidas en las neuronas de los núcleos supraóptico y para ventricular del hipotálamo, cuyos axones se dirigen a través de la eminencia media y el tallo hipofisario hasta la neurohipófisis, donde terminan en numerosas ramificaciones que entran en contacto con los capilares sanguíneos.
La oxitocina está involucrada fundamentalmente en la función reproductora de los mamíferos, tanto en la fecundación, como en el parto y la lactancia. A la vasopresina se la conoce también como hormona antidiurética (ADH). Su efecto principal es inducir un descenso en la producción de orina. También produce la contracción de los vasos sanguíneos en casos de hemorragia.
La adenohipófisis es una glándula endocrina, compuesta de células secretoras, que a su vez está bajo un estricto control de las hormonas sintetizados por las neuronas del hipotalámo y segregadas en el sistema porta hipotalámico-hipofisario. A través de este circuito sanguíneo llegan hasta la adenohipófisis donde estimulan o inhiben la actividad secretora de las células de la adenohipófisis.
La adenohipófisis libera cuatro hormonas trópicas, esto es, hormonas que tienen como diana otra glándula sobre la que actúan para regular su producción hormonal. Es el caso de la hormona estimulante del tiroides (TSH), la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) y las gonadotropinas, que incluyen la hormona foliculoestimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH). Además de estas hormonas trópicas, la adenohipófisis segrega la hormona del crecimiento (GH) y la prolactina.
La hormona estimulante del tiroides (TSH) o tirotropina estimula la liberación de hormonas tiroideas. La secreción de TSH está regulada por la hormona liberadora de tirotropina (TRH), hormona hipotalámica que estimula su síntesis y secreción, y por los niveles plasmáticos de hormonas tiroideas. Las gonadotropinas (FSH y LH) controlan las funciones ováricas y testiculares. La secreción de estas hormonas está controlada tanto por la liberación periódica de una hormona hipotalámica, la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), como por los niveles circulantes de hormonas gonadales.
La hormona adrenocorticotrópica o corticotropina (ACTH) tiene como función principal regular la secreción de glucocorticoides de la corteza suprarrenal. La secreción de ACTH se halla bajo el control ejercido conjuntamente por el hipotalámo a través de la liberación de hormona liberadora de corticotropina (CRH) y por el efecto regulador de los glucocorticoides circulantes.
La hormona del crecimiento (GH), llamada también somatotropina, estimula el crecimiento del cuerpo mediante la producción hepática de diferentes sustancias, las somatomedinas, que regulan el crecimiento de los huesos.
La secreción de GH está regulada por dos hormonas hipotalámicas, una que facilita su liberación, la hormona liberadora de hormona del crecimiento (GHRH), y otra que la inhibe, la hormona inhibidora de hormona del crecimiento o somatostatina.
La prolactina es una hormona hipofisaria que toma su nombre de su efecto estimulador de la producción de leche en los mamíferos tras el parto. El factor liberador de tirotropina (TRH) parece potenciar la liberación de prolactina, aunque está fundamentalmente controlada por un factor de inhibición hipotalámico: la dopamina.