Quando gli ormoni ipotalamici di rilascio e di inibizione raggiungono l'ipofisi anteriore attraverso il sistema vascolare portale, si legano a specifici recettori delle membrane cellulari e danno inizio a sequenze di eventi metabolici che stimolano o inibiscono il rilascio degli ormoni ipofisari nella circolazione generale. Fino a ora sono stati identificati sei neurormoni ipotalamici importanti dal punto di vista fisiologico (v. Tab. 6-1). Con l'eccezione dell'amina biogena dopamina, sono tutti peptidi di piccole dimensioni. Diversi di essi vengono prodotti a livello periferico, oltre che nell'ipotalamo, ed esplicano la loro funzione anche nel contesto di sistemi paracrini locali, specialmente nel tratto GI. Questi neurormoni possono modulare il rilascio di più di un ormone ipofisario, ma sono specifici nei loro effetti. La regolazione della maggior parte degli ormoni dell'ipofisi anteriore dipende da segnali ipotalamici di tipo stimolatorio positivo; solo la prolattina è sottoposta principalmente a un controllo inibitorio (v. oltre).

L'ormone di rilascio della tireotropina (Thyrotropin-Releasing Hormone, TRH) induce la sintesi e la secrezione sia dell'ormone tireo-stimolante (Thyroid-Stimulating Hormone, TSH) sia della prolattina. Non è noto se l'induzione del rilascio della prolattina da parte del TRH sia fisiologica. In condizioni patologiche, il TRH può stimolare anche la produzione e il rilascio del GH.

L'ormone di rilascio delle gonadotropine (Gonadotropin-Releasing Hormone, GnRH), conosciuto anche come ormone di rilascio dell'ormone luteinizzante (Luteinizing Hormone-Releasing Hormone, LHRH), stimola la secrezione dell'LH e dell'FSH, sia in condizioni fisiologiche sia quando viene somministrato dall'esterno in maniera pulsatile. Quando viene somministrato GnRH esogeno per infusione continua, il rilascio di FSH e LH viene inizialmente stimolato, ma poco dopo viene inibito a causa dell'inibizione dell'espressione dei recettori ipofisari per il GnRH da parte del GnRH stesso. Questa osservazione ha portato allo sviluppo farmacologico di agonisti del GnRH a lunga durata d'azione, i quali trovano impiego clinico nei casi in cui può essere indicata una castrazione medica. Gli analoghi del GnRH vengono utilizzati con successo per sopprimere la secrezione androgenica negli uomini affetti da carcinoma prostatico, per sopprimere la secrezione steroidea ovarica nelle donne affette da endometriosi (v. Cap. 239) e leiomiomi uterini e per sopprimere la secrezione steroidea gonadica nei bambini affetti da pubertà precoce vera (v. Pubertà precoce nel Cap. 275). In alcune situazioni il GnRH pulsatile può stimolare anche la secrezione di prolattina.

La somatostatina esercita un controllo inibitorio sulla sintesi e sulla secrezione sia del GH sia del TSH. Il rilascio del GH è stimolato dall'ormone di rilascio dell'ormone della crescita (Growth Hormone-Releasing Hormone, GHRH) e inibito dalla somatostatina; il tasso di produzione del GH dipende dalla forza relativa di questi due stimoli. La somatostatina è inoltre in grado di inibire la secrezione di insulina.

L'ormone di rilascio della corticotropina (Corticotropin-Releasing Hormone, CRH) stimola il rilascio di ACTH dall'ipofisi (v. oltre).

La dopamina è il principale fattore di regolazione della prolattina e ne inibisce la sintesi e il rilascio. Quando il peduncolo ipofisario (che connette l'ipofisi all'ipotalamo) viene sezionato, la secrezione di prolattina aumenta, mentre il rilascio di tutti gli altri ormoni anteroipofisari diminuisce. In alcune circostanze, la dopamina può inibire anche il rilascio di LH, FSH e TSH.

Il peptide intestinale vasoattivo (Vasoactive Intestinal Peptide, VIP) è anch'esso presente nei neuroni dell'ipotalamo e stimola il rilascio della prolattina sia in vivo sia in vitro. Come per il TRH, non è noto se il VIP sia un fattore importante per il rilascio della prolattina in condizioni fisiologiche.

Molte patologie dell'ipotalamo, tra le quali neoplasie, encefaliti e altre lesioni infiammatorie, possono alterare la secrezione dei neurormoni ipotalamici e quindi modificare la funzione ipofisaria. Le sindromi cliniche che conseguono a tali lesioni si presentano come aberrazioni della funzione ormonale ipofisaria e vengono trattate in dettaglio nei Cap. 7 e 229. Poiché i vari neurormoni vengono sintetizzati in nuclei diversi all'interno dell'ipotalamo, in alcuni disordini possono essere interessati soltanto uno o pochi neuropeptidi. Nella sindrome di Kallmann, per esempio, un deficit di GnRH ipotalamico causa ipogonadismo (v. Ipogonadismi maschili nel Cap. 269). Tuttavia, le lesioni ipotalamiche possono ridurre la secrezione di tutti i neurormoni, determinando un panipopituitarismo secondario con iperprolattinemia e galattorrea (dovuta alla riduzione del rilascio di dopamina). Le lesioni ipotalamiche possono portare anche a ipersecrezione di neurormoni e possono essere responsabili di alcuni casi di pubertà precoce e di sindrome di Cushing.