A neuro-hipófise é composta por axônios e terminais axônicos de mais de 10.000 células hipotalâmicas neurossecretoras. Os corpos celulares das células neurossecretoras se encontram nos núcleos paraventricular e supraóptico do hipotálamo; seus axônios formam o trato hipotálamo-hipofisial. Esse trato começa no hipotálamo e termina perto de capilares sanguíneos na neuro-hipófise. Embora não sintetize hormônios, a neuro-hipófise armazena e libera dois importantes hormônios: a ocitocina e a vasopressina. A ocitocina tem como ação promover contração do músculo liso uterino durante o trabalho de parto com a finalidade de expulsão do feto, a ejeção do leite materno e ação psíquica, pois está relacionada ao estabelecimento do vínculo materno. Já a vasopressina, também conhecida como hormônio antidiurético (ADH), tem papel fundamental no balanço hidroeletrolítico.
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