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C细胞合成和分泌降钙素，降钙素是参与钙代谢的多肽类激素。低等脊椎动物中，C细胞形成的器官称为后鳃腺，与甲状腺分离。Quail-Chick嵌合体试验（Quail-Chick Chimera Experiments）已经证明，禽类的C细胞衍生自神经嵴细胞 [28] ，其在胚胎发育期间定植于后鳃体，后鳃体是哺乳动物中短暂存在的器官，最终分散到甲状腺中。然而，不确定哺乳动物的C细胞是否来自于神经嵴。
C细胞被称为滤泡旁细胞（Parafollicular Cell），因为它们分布在滤泡细胞中。尽管叫作滤泡旁细胞，不是所有的C细胞都位于滤泡细胞和基底膜之间（真正滤泡旁），也有的位于滤泡间或在滤泡内。和滤泡上皮细胞不同的是，C细胞远离滤泡腔并且富含线粒体。C细胞作为单个细胞散布，或者在由滤泡细胞和C细胞组成的复杂结构中分布 [29] 。滤泡旁细胞富含分泌颗粒，因此又称为基底部含颗粒细胞。滤泡上皮内的滤泡旁细胞一般为卵圆形，其长轴与基底膜平行。滤泡旁细胞不与滤泡腔相接，有一层薄的滤泡上皮细胞的胞质将滤泡旁细胞和滤泡腔内的胶质隔开。滤泡旁细胞内有许多被薄膜包绕的致密分泌颗粒，在细胞底部更为多见，内含降钙素。注射钙剂使血钙升高时，颗粒即明显减少。镀银染色时滤泡旁细胞染成褐黑色，核呈空泡状。
甲状腺中滤泡旁细胞的数量因物种而异。人类C细胞的数量随着年龄增长而减少，新生儿甲状腺C细胞是成人的10倍。成人甲状腺中，C细胞少于滤泡细胞的1%，并且通常分布在侧叶的上2/3。
C细胞的细胞质清，细胞核小而实。电子显微镜显示C细胞内含直径为100～200nm的胞质分泌颗粒。在分子水平上通过降钙素的存在来鉴定C细胞。降钙素蛋白由降钙素/降钙素相关多肽、α （Calca）基因编码，其能够通过组织特异性选择性剪接表达3种其他蛋白——降钙素基因相关肽（Calcitonin Gene-Related Peptide , CGRP）、抗钙素原Ⅰ（Katacalcin Ⅰ）和抗钙素原Ⅱ（Katacalcin Ⅱ）。前3个外显子与第4个外显子的剪接产生编码蛋白质前体的mRNA，其随后被加工产生降钙素和抗钙素原Ⅰ。CGRP和抗钙素原Ⅱ是选择性剪接的产物，并且比C细胞中的降钙素丰度低得多。CGRP是含有37个氨基酸的血管活性肽，对钙代谢的影响不明确。
C细胞虽然与滤泡细胞的功能和胚胎来源不同，但表达的NKX2-1 / TTF1 [30] 是生成甲状腺素细胞的特异性标记。NKX2-1 / TTF1也存在于未成熟的C细胞、迁移的后鳃体，以及第四咽囊细胞 [31-32] 。
虽然哺乳动物C细胞是否起源于神经嵴是有争议的，但其与来自神经嵴的其他神经内分泌细胞有一些相同生物特征。实际上，滤泡旁细胞表达神经内分泌标志物，例如神经特异性烯醇化酶（Neurospecific Enolase, NSE）、嗜铬粒蛋白A （Chromogranina A），以及大量调节肽及其各自的受体 [33] ，包括生长抑素、5-羟色胺、缩胆囊素2受体（CCK2R），胃泌素释放肽和促甲状腺激素释放激素。不同亚群的滤泡旁细胞是否合成不同的调节因子仍不清楚。有一些证据表明哺乳动物滤泡旁细胞的功能异质性 [4] 。在新生大鼠中，90%产生降钙素的细胞共表达生长抑素，成年后，这种情况仅在1%的滤泡旁细胞中检测到 [33] 。人类中，降钙素和生长抑素仅在少数几个滤泡旁细胞中共存 [34] 。然而，几乎所有的大鼠C细胞癌中可检测到生长抑素 [33] 。相似的是，许多人类甲状腺髓样癌中，C细胞可以表达生长抑素。C细胞产生这些调节肽功能相关性仍不清楚。这些生物活性肽可能通过旁分泌途径调节甲状腺功能，因为滤泡旁细胞分布在滤泡细胞间。生长抑素、降钙素、CGRP和抗钙素原抑制甲状腺激素分泌，而胃泌素释放肽和毒蜥素促进甲状腺激素分泌 [4] 。CCK2R（缩胆囊素2受体，其结合缩胆囊素和胃泌素） [35] 的表达和胃泌素诱导降钙素分泌说明钙稳态与胃肠激素相互影响。此外，甲状腺组织存在的CCK2，支持CCK2及其受体参与C细胞自分泌循环的假说 [35] 。
家族性甲状腺髓样癌综合征（MEN2）早期，C细胞即过度增生，使这种家族性和散发性肿瘤发生。