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正常甲状腺质地柔软，切面呈鲜牛肉色，有大小不等的滤泡，内含有胶质。腺体包以薄层结缔组织，即甲状腺固有膜。结缔组织由包膜伸入腺实质内做支架，将腺体分成许多大小不等的小叶，每个小叶由无数个滤泡和滤泡间组织构成。
甲状腺滤泡是甲状腺的结构和功能单位，只有甲状腺滤泡才能产生机体不可缺少的甲状腺激素。滤泡大小不等，直径0.02mm～0.9mm，呈圆形、椭圆形或不规则形。滤泡由单层立方的滤泡上皮细胞围成，滤泡腔内充满透明的胶质。滤泡上皮细胞因功能状态而有形态变化。在功能活跃时，细胞增高呈低柱状，腔内胶质减少；反之，细胞变矮呈扁平状，腔内胶质增多。胶质是滤泡上皮细胞的分泌物，在切片上呈均质状，嗜酸性，它是一种糖蛋白，称甲状腺球蛋白（thyroglobulin，Tg）。胶质的边缘常存在不着色的空泡，有人认为是滤泡上皮细胞吞饮胶质滴所致。
电镜下，滤泡上皮细胞游离面有微绒毛，胞质内有较发达的粗面内质网和较多的线粒体，溶酶体散在于胞质内，高尔基复合体位于核上区。细胞顶部胞质内有电子密度中等、体积较小的分泌颗粒（直径150nm～200nm），还有从滤泡摄入的低电子密度的胶质小泡（直径约1μ m）。滤泡上皮基底面有完整的基板，邻近的结缔组织内富含有孔毛细血管和毛细淋巴管。甲状腺滤泡上皮细胞合成和分泌甲状腺激素：三碘甲状腺原氨酸（triiodothyronine，T 3 ）和左旋甲状腺素（L-thyroxine，L-T 4 ），主要受下丘脑-垂体-甲状腺轴的激素调节。
滤泡旁细胞又称C细胞，成团积聚在滤泡之间，少量镶嵌在滤泡上皮细胞之间。其腔面被滤泡上皮覆盖，细胞体积较大，在HE染色（苏木精-伊红染色）标本下，胞质稍淡。用镀银染色法可见基底部胞质内有嗜银颗粒，颗粒内含有降钙素，以胞吐的方式分泌。降钙素（calcitonin，CT）是一种多肽，通过促进成骨细胞分泌类骨质、钙盐沉着和抑制骨质内钙的溶解使血钙降低。
甲状腺滤泡间质存在于滤泡间的结缔组织中，其中含丰富的有孔毛细血管。由小动脉发出的毛细血管形成密网，紧密地围绕着滤泡上皮的底部。毛细淋巴管在间质内形成疏松的网，从甲状腺引流的淋巴液，其激素浓度百倍于静脉血，所以淋巴也是甲状腺输出激素的一个重要途径。甲状腺滤泡间质的神经纤维数量不多，但有三种纤维，即交感、副交感及肽能纤维，神经调节不占主要地位。