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La hormona luteinizante actúa junto con la hormona foliculoestimulante en las fases finales de la maduración de los folículos ováricos, estimulando la liberación de estrógenos a partir de ellos. A niveles bajos o constantes de estrógenos, el efecto sobre la liberación de LH es negativo. Sin embargo, cuando los niveles de estrógenos se elevan a medida que el folículo se acerca a la maduración, se produce una retroalimentación positiva; la hipófisis anterior se vuelve más sensible al efecto de la hormona liberadora de gonadotrofina y se produce un pico en la secreción de LH. La ovulación se produce unas nueve horas después de alcanzar el pico.
A continuación, la LH favorece la formación del cuerpo lúteo -de ahí su nombre- y la secreción de progesterona en la segunda mitad del ciclo menstrual.
Los altos niveles de estrógenos, progesterona e inhibina tienen un efecto de retroalimentación negativo sobre la producción de LH por la hipófisis anterior durante la segunda mitad del ciclo menstrual.
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