Das luteinisierende Hormon wirkt zusammen mit dem follikelstimulierenden Hormon in den letzten Stadien der Reifung der Eierstockfollikel, indem es die Freisetzung von Östrogen aus diesen stimuliert. Bei niedrigen oder konstanten Östrogenspiegeln ist die Wirkung auf die LH-Freisetzung negativ. Wenn die Östrogenspiegel jedoch hoch werden, während sich der Follikel der Reifung nähert, kommt es zu einer positiven Rückkopplung; der Hypophysenvorderlappen reagiert stärker auf die Wirkung des Gonadotropin-Releasing-Hormons, und es kommt zu einer Spitze der LH-Sekretion. Der Eisprung findet etwa neun Stunden nach Erreichen des Höhepunkts statt.
LH fördert dann die Bildung des Gelbkörpers - daher der Name - und die Sekretion von Progesteron in der zweiten Hälfte des Menstruationszyklus.
Die hohen Östrogen-, Progesteron- und Inhibinspiegel haben einen negativen Rückkopplungseffekt auf die Produktion von LH durch den Hypophysenvorderlappen in der zweiten Hälfte des Menstruationszyklus.
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