Naast de neuronen die de hypofysiotrope peptiden produceren, bevat de hypothalamus ook enkele grote (magnocellulaire) en dicht bij elkaar gelegen neuronen waarvan de axonen in een duidelijk omschreven bundel naar de neurohypofyse lopen. Deze neuronen synthetiseren twee neuropeptiden nl. antidiuretisch hormoon (ADH ; ook : vasopressine) en oxytocine (Ot) : beide hormonen worden tesamen met specifieke neurofysines I en II vervoerd in axonale vesikels (lichaampjes van Herring) en opgeslagen t.h.v. de neurohypofyse. De enige rol van de neurohypofyse is de osmolaliteit binnenin de vesikels te verlagen. Na depolarisatie van de neuronen worden de neurohormonen met hun respectievelijke neurofysinen door exocytose gesecreteerd, waarna ze zich doorheen de sterk permeabele wand van de aangrenzende capillairen (gefenestreerd endotheel) verplaatsen en in de bloedbaan terechtkomen. Hier hebben de neurofysinen geen verdere functie meer te vervullen, terwijl de neurohormonen de specifieke receptoren op de plasmamembraan van de targetcellen opzoeken : ADH bindt op de V₂-receptoren van niercellen of op de V₁-receptoren van gladde spiercellen t.h.v. de wand van melkklieralveolen of t.h.v. de uterus.

Biosynthese van ADH en Ot :

° ADH wordt gesynthetiseerd in de supra-optische kernen (Eng. : supra-optic nuclei, SON), Ot in de paraventriculaire kernen (Eng. : PVN)

° de synthese van ADH en Ot t.h.v. de hypothalamus vertoont een circadisch ritme terwijl de hormoonconcentraties in het perifere bloed deze schommelingen niet weerspiegelen : zo varieert de perifere ADH-concentratie enkel in respons op stress, bloedvolumeveranderingen en osmolaliteitsveranderingen van het plasma (en dus niet in respons op wisselende synthesesnelheid t.h.v. de hypothalamus)

° elk neurohormoon en zijn neurofysine wordt gesynthetiseerd als prohormoon (pro-pressofysine en pro-oxyfysine) : deze complexen worden in membraanvesikels via de axonen naar de neurohypofyse getransporteerd en hier opgeslagen. Tijdens het axonaal transport gebeurt de omzetting van prohormoon in definitief hormoon.

Vrijstelling van ADH en Ot :

° de vrijstelling van elk hormoon (tesamen met z'n neurofysine) is Ca⁺⁺- en Na⁺-afhankelijk t.t.z. instroom van extracellulair calcium is noodzakelijk zodat er fusie kan optreden tussen de neurosecretorische vesikel en de plasmamembraan van de zenuwuiteinden ; bijgevolg wordt vrijstelling van ADH en Ot geremd door agentia die de calcium-kanalen blokkeren (verapamil, nifedipine) ; daarnaast wordt depolarisatie van de axonen (vereist instroom van natriumionen !) verhinderd door agentia die de natriumkanalen blokkeren (tetrodoxine)

° acetylcholine is een neurotransmittor t.h.v. de synapse tussen de receptoren en de magnocellulaire neuronen en stimuleert de secretie van ADH en van Ot ; a -adrenerge agentia inhiberen de electrische depolarisatie van de neuronen en dus de secretie van beide hormonen, terwijl b -adrenerge agonisten (isoproterenol) antidiurese veroorzaken

° angiotensine II stimuleert ADH-vrijstelling (wordt verhinderd door captopril = inhibitor van het "converting" enzyme) en is dipsogeen

° morfine en enkele endogene opioiden (b -endorfines) stimuleren de vrijstelling van ADH, terwijl naloxone (opiaat antagonist) dit verhindert

° endogeen prostaglandine E (uit de hersenen) stimuleert ADH-secretie, terwijl indomethacine (via een inhibitie van de PGE-synthese door de hypothalamus) de vrijstelling van ADH na osmotische stimulatie verhindert

° vrijstelling van ADH wordt vergemakkelijkt tijdens halothaananesthesie en na prikkeling van arteriële chemoreceptoren (PO₂ < 60 mm Hg en hogere PCO₂)

Fysiologische regeling van ADH-vrijstelling :

° ADH zorgt ervoor dat de waterconcentratie in het bloed constant blijft en dit door het waterverlies via de urine te verminderen : de vrijstelling van ADH door de neurohypofyse is dus vnl. afhankelijk van plasma-osmolaliteit en het "effectief" circulerend bloedvolume. De secretie van ADH neemt toe bij lage bloeddruk, hypovolemie, hypoglycemie, nausea en o.i.v. angiotensine II.

° toename van de plasma-osmolaliteit (met minder dan 2%) of van de natrium- of kaliumconcentraties in het bloed veroorzaakt depolarisatie van de osmoreceptoren (gelegen buiten de bloed-hersen-barrière) en van de magnocellulaire supra-optische neuronen (opm. : ureum of glucose kunnen de plasma-osmolaliteit doen toenemen zonder de osmoreceptoren te prikkelen) ; wateropname vermindert dan weer de ADH-vrijstelling

° een daling van het extracellulair volume met 10% (door shock of hevige bloeding) veroorzaakt neurogene signalen vanuit lage-druk-baroreceptoren (in de atria) en hoge-druk-baroreceptoren (in de aortaboog), gevolgd door vrijstelling van ADH door de neurohypofyse. Stimulatie van de lage-druk-volumereceptoren door vloeistofdepletie zal tegelijk de drempel van de osmoreceptoren verlagen.

Fysiologische effecten van ADH :

° ADH heeft vasoconstrictorische en antidiuretische eigenschappen (werking 100 maal sterker dan Ot) ; daarentegen heeft Ot een werking op de uterus en de melkklier die 20 maal sterker is dan die van ADH

° t.h.v. de hersenen stimuleert ADH de werking van CRH (of oefent zelf een gelijkaardige functie uit als CRH) en fungeert het hormoon als neurotransmittor bij de processen die verband houden met het lange-termijn-geheugen

° nieren : ADH bindt op de V₂-receptoren t.h.v. de basolaterale membraan van bepaalde niermergcellen (dik ascenderend deel van de lus van Henle, ducti colligentes) : deze binding zorgt aan de binnenzijde van de membraan voor een activatie van het adenylaatcyclase, dat uit ATP (adenosinetrifosfaat) het cyclisch adenosinemonofosfaat (cAMP = second messenger) zal synthetiseren. cAMP activeert een specifiek proteïnekinase A, waarna fosforylering van bepaalde celproteïnen ertoe leidt dat een wijziging optreedt t.h.v. de transportprocessen aan de luminale zijde van hogergenoemde niercellen. Door de vorming van bijkomende microtubuli in de plasmamembranen van de niermergcellen kan het transport van water en ureum (t.h.v. de ducti colligentes) en van natrium- en kaliumchloride (t.h.v. de lus van Henle) toenemen. De werking van ADH op de nieren eindigt wanneer het enzyme fosfodiesterase het cAMP inactiveert (remming van fosfodiesterase kan gebeuren door methylxanthinen zoals coffeïne en theophylline, wat dus een verlengde levensduur van cAMP en een verlengd hormooneffect tot gevolg heeft). Grote hoeveelheden natriumchloride in het niermerginterstitium stimuleert plaatselijke cellen om PGE₂ te produceren, dat op zijn beurt twee negatieve feedback-loops tegen ADH in werking stelt : PGE₂ verhindert absorptie van natriumchloride (t.h.v. de lus van Henle) en vermindert de permeabiliteit voor vrij water (t.h.v. de ducti colligentes). Hoge concentraties ureum in het interstitium verhinderen PGE₂-vrijstelling en de absorptie van natriumchloride t.h.v. de lus van Henle.

° Ot wordt vrijgesteld na prikkeling (distentie, aanraking) van mechanoreceptoren gelegen in de voortplantingstractus (vagina, cervix, uterus) en in de melkklieren (tepels) : de bio-electrische signalen passeren via de tractus spinothalamicus, de hersenstam en de middenhersenen vooraleer ze de paraventriculaire kernen bereiken

° de term "Ferguson's neurohumorale reflex" verwijst naar de stimulatie van de mechanoreceptoren van vagina, cervix en uterus bij mechanische distentie : de Ot-respons kan zorgen voor uteruscontractie of melkejectie (door contractie van de myoepitheliale cellen in de melkklieralveolen). De distentie stimuleert de synthese van Ot door de hypothalamus en tegelijk ook de cholinerge natrium- en calciumafhankelijke release van het Ot dat reeds in de zenuwuiteinden ligt opgeslagen.

° catecholaminen verhinderen de vrijstelling van Ot en inhiberen de werking van reeds vrijgesteld Ot

° Ot circuleert ongebonden in het bloedplasma en wordt afgebroken in lever- en niercellen (halfwaardetijd slechts een kleine vijf minuten)

° het mannelijk dier heeft plasma-Ot-waarden die vergelijkbaar zijn met deze bij het vrouwelijk dier, maar de functie ervan is niet gekend (mogelijk enkel excitatie van neuronen in de hippocampus)

° uterus : Ot wijzigt de RMP en de prikkeldrempelwaarde van het myometrium van de uterus (die dankzij oestradiolstimulatie over bijkomende Ot-receptoren beschikt) ; afhankelijk van de concentratie zorgt Ot voor een ritmische (lage conc.) of een tonische (hoge conc.) contractie van de uterus. De werking van Ot treedt dus op tijdens de partus (uitdrijven van de foetus en contractie van de navelstrengbloedvaten) en tijdens het puerperium (uteruscontractie ter bevordering van hemostase en lactatie)

° farmacologisch kan Ot toegediend worden om abortus of partus op te wekken (niet bij het schaap) of om lactatie op gang te brengen

° corpus luteum bij herkauwers : de luteïne granulosacellen produceren peptiden die gelijkaardig zijn aan het hypothalamische ADH en Ot (in het midden van de luteale fase produceert het CL 250 maal meer Ot-mRNA dan de hypothalamus) ; gonadotrofines stimuleren de Ot-productie door het CL, net als de "insulin-like growth factor" (IGF-I) ; ook injectie met prostaglandines (cloprostenol, PGF_2a en PGE₂) doet het luteale Ot-gehalte toenemen ; de lokale werking van Ot op de ovaria is een uitstellen van de progesteronsynthese in de vroege luteale fase : daardoor blijft het CL langer bestaan en neemt de duur van de oestrische cyclus toe ; naar het einde van de luteale fase toe heeft Ot een tegengesteld effect op het CL : Ot induceert dan luteolyse door stimulatie van de vrijstelling van PGF_2a door het uterusendometrium.