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甲状腺是人体最大的内分泌腺，是典型的内分泌器官，其分泌的甲状腺激素（thyroid hormone，TH）对促进人体新陈代谢、维持机体生长发育发挥重要的作用，并对人体各器官、各系统起调节作用，保证机体的正常运作。因此，它的重要性不言而喻。本章着重从甲状腺解剖、甲状腺组织胚胎学、甲状腺生理3个方面进行总结阐述，对深入学习理解甲状腺疾病的病因、诊断、治疗有重要的帮助。
甲状腺分左右两叶，两叶的下1/3处由峡部相连，呈H形分布。人类的甲状腺形似蝴蝶，犹如盾甲，故以此命名。
正常成年人甲状腺呈棕红色，长2.5~5.0cm，宽1.5~2.0cm，厚1.0~1.5cm，峡部厚≤0.4cm，总面积10~18cm 2 。新生儿甲状腺重约1.5g，成年人甲状腺重20~30g。女性较男性甲状腺稍大。甲状腺的大小和重量还可随着年龄和生理的变化而变化，青春期与妊娠期甲状腺可能出现生理性肿大，老年人甲状腺轻微缩小，需结合具体情况判断。
甲状腺位于颈前下方软组织内，紧贴喉和气管的前面和两侧，其中两侧叶贴附在喉下部和气管上部的外侧面，上达甲状软骨中部，下抵第6气管软骨处，甲状腺峡部位于第2~4气管软骨环的前方（图1-1-1）。
图1-1-1 甲状腺模式图（前面观）
甲状腺由内外两层被膜包裹。内层的固有被膜由结缔组织构成，称为甲状腺纤维囊（又称为甲状腺真被膜）；外层的外科被膜由深筋膜的内脏筋膜脏层构成，称为甲状腺鞘（又称为甲状腺假被膜）。甲状腺依靠假被膜固定在气管和环状软骨上，左右两叶上极内侧有悬韧带将甲状腺悬吊在环状软骨上，因此在吞咽时随喉部运动上下移动，以此可与颈前其他包块鉴别。喉返神经行经甲状腺假被膜之外，因此甲状腺手术时在假被膜囊内进行，可避免损伤喉返神经。
甲状腺毗邻组织较多，覆盖在甲状腺浅面的有胸骨舌骨肌、胸骨甲状肌和肩胛舌骨肌。甲状腺的内侧面与后方有气管、食管、喉返神经、喉上神经外支、甲状旁腺。甲状腺上、下动脉之间和咽喉部、气管、食管的动脉分支之间，均具有广泛的吻合。当甲状腺肿大时，可压迫气管和食管，严重时导致气管软骨环软化，引起呼吸吞咽困难。压迫喉返神经，可引起声音嘶哑；肿瘤侵犯颈部交感神经节，可出现霍纳综合征。
甲状腺每侧有2条动脉和3条静脉，血供十分丰富（100~150mL/min），主要来自甲状腺上动脉和甲状腺下动脉。甲状腺上动脉是颈外动脉的第一支，沿喉侧下行，到达甲状腺上极时分成前、后分支，进入腺体的前面和背面。甲状腺下动脉起自锁骨下动脉，呈弓形横过颈总动脉的后方，再分支进入甲状腺的背面。
甲状腺表面有丰富的静脉网，汇成上、中、下静脉干。上干伴行甲状腺上动脉，汇入颈内静脉；中干常单行，横过颈总动脉的前方，汇入颈内静脉；下干数量较多，在气管前汇入无名静脉。
甲状腺分布的神经有两种，分别为交感神经和副交感神经。交感神经来源于颈部的交感神经节，在甲状腺上下动脉周围形成神经网，神经纤维随着血管进入腺体内；副交感神经来源于迷走神经，经喉上神经进入甲状腺。两种神经纤维反复分支，在甲状腺滤泡周围形成网状结构，通过调节血管舒张影响甲状腺的血流，从而影响甲状腺的生长和功能。
甲状腺的淋巴汇合流入沿颈内静脉排列的颈深淋巴结内。气管前、甲状腺峡部上方的淋巴结和气管旁、喉返神经周围的淋巴结也收集来自甲状腺的淋巴。甲状腺恶性肿瘤容易发生淋巴结转移，因此，掌握甲状腺淋巴结分布对外科术中清扫淋巴结及术后分期有着重要作用。
甲状腺邻近的神经最主要是喉返神经和喉上神经。喉返神经来自迷走神经，行于气管、食管沟内，上行至甲状腺叶的背面，交错于甲状腺下动脉的分支之间，支配声带运动。喉上神经亦起自迷走神经，分内、外两支。内支为感觉支，经甲状舌骨膜进入喉内，分布在喉的黏膜上；外支为运动支，与甲状腺上动脉贴近，下行分布至环甲肌，使声带紧张。
甲状腺手术容易损伤两支神经：喉返神经和喉上神经。喉返神经损伤可导致声带麻痹、喉内肌瘫痪、声带运动障碍，同时喉感觉麻痹，引起呛咳、呛食。喉上神经内支司声门裂以上的喉黏膜感觉，属感觉神经，损伤后患者喉黏膜感觉丧失，可发生误咽而引起呛咳；外支支配环甲肌和咽下缩肌，属运动神经，外支损伤后环甲肌麻痹，引起声带松弛、声调降低。
甲状腺的形态可有变异，如峡部向上伸展形成锥体叶（约占70%）、峡部缺如（约占7%）。异位甲状腺是指由于先天性因素导致的甲状腺位置异常，如舌甲状腺残留、胸内迷走甲状腺及胸骨后甲状腺。异位甲状腺并不常见。
图1-1-2 甲状腺静态显像-异位甲状腺（舌甲状腺残留）
舌甲状腺残留系胚胎发育过程中甲状腺始基部分或全部残留于舌根部（图1-1-2）。舌甲状腺残留可与正常部位甲状腺共存或单独存在。胸内迷走甲状腺少见，可位于胸腔内各个部位，多数无症状。甲状腺叶深入胸骨柄后称为胸骨后甲状腺，相对较常见，当甲状腺肿大时可产生压迫症状。在临床工作中会遇到甲状腺变异，需要与病变相鉴别。
本节从甲状腺组织学及胚胎学两方面阐述甲状腺细微结构、胚胎演化及其相关功能，从微观水平、形态生理演变等方面阐明甲状腺生理状态及病理状态下对机体的影响。
甲状腺分左右两叶，中间以峡部相连。甲状腺质地柔软，表面包有薄层结缔组织被膜，被膜中含有血管，被膜伸入甲状腺实质中，在甲状腺内形成菲薄的结缔组织隔将甲状腺分成许多界限不明显的小叶，结缔组织隔内有丰富的血管、淋巴管和神经。甲状腺小叶由滤泡组成，每个小叶含有20~40个滤泡（图1-1-3）。
图1-1-3 甲状腺光镜图
1：滤泡上皮细胞；2：胶质；
：滤泡旁细胞。
甲状腺滤泡（follicle）为甲状腺基本的组织结构，由单层排列的甲状腺滤泡上皮细胞（follicular epithelial cell）构成，其内充满胶状液体的泡状结构。滤泡体积差异较大，滤泡直径为0.02~0.9mm不等，多呈圆形或椭圆形，也可以为不规则形。滤泡壁围成的腔称为滤泡腔，其内充满透明的胶质。胶质实际上是滤泡上皮细胞分泌的甲状腺球蛋白（thyroglobulin，Tg），是一种糖蛋白，呈嗜酸性均质状着色，苏木精-伊红（hematoxylin and eosin，HE）染色呈粉红色，染色的深浅与胶质的浓稠程度有关，高碘酸希夫（periodic acid Schiff reaction，PAS）反应呈阳性。滤泡上皮细胞和胶质之间可有浅染的空泡。一般来说，功能活跃的滤泡往往较小，功能不活跃的滤泡往往较大。
甲状腺滤泡上皮细胞简称甲状腺细胞，是甲状腺最主要的细胞类型，可合成和分泌甲状腺素。生理情况下，甲状腺滤泡上皮细胞为立方形，高度约15μm，细胞核呈圆形，染色浅，位于细胞中央。围绕在滤泡周围的细胞内充满胶体，着红色，上皮与胶质之间常见泡状空隙，滤泡上皮细胞的高度随着腺体的功能状态而变化，滤泡上皮细胞的形态和滤泡内胶状液体的量与其功能状态密切相关。当甲状腺功能旺盛时，细胞呈高柱状，可见细胞分裂象，滤泡内胶状液体变少。当甲状腺功能减退时，滤泡上皮细胞呈低扁平状，而胶状液体增加。
滤泡上皮细胞（图1-1-4）可合成和分泌甲状腺激素，电镜下可见典型的分泌含氮类激素细胞的结构特点。胞质内有较丰富的粗面内质网，内质网上附有大量的核糖体，其内储有甲状腺球蛋白的前体物质。线粒体和溶酶体也较多，散在于胞质各处。高尔基复合体位于核上区，其特点是伴有许多小泡，其内容物是进一步合成的甲状腺球蛋白前体物质。一些较大的泡，其内容物和胶质很相近。顶部胞质内有电子密度中等、体积较小的分泌颗粒，直径为150~200nm；还有电子密度低、体积较大的胶质小泡（vacuole），直径约1 000nm。分泌颗粒来源于高尔基体的小泡，其内容物（即甲状腺球蛋白）以胞吐方式排放到滤泡腔内贮存。滤泡上皮细胞能从血中摄取I - ，后者经过氧化物酶的作用而活化，再进入滤泡腔与甲状腺球蛋白结合，形成碘化甲状腺球蛋白。滤泡上皮细胞的游离面（即腔面或滤泡面）含有微绒毛。微绒毛伸向滤泡腔的边缘，长约350nm，由两层膜组成，其中夹有细胞质。胶质通过胞饮作用被摄入细胞内，在细胞顶部形成较大的胶质小泡。胶质小泡逐渐向溶酶体靠近，最后与溶酶体融合，小泡内的甲状腺球蛋白被水解酶分解，形成甲状腺激素。
图1-1-4 甲状腺滤泡上皮细胞超微结构模式图
滤泡上皮细胞周围有完整的基底膜、少量结缔组织和丰富的有孔毛细血管。基底膜介于滤泡细胞与微血管之间，由黏多糖组成，共有3层。内层与滤泡上皮细胞底部的细胞膜相接，外层与微血管内皮相接，内、外层之间为一亮的区域。微血管内皮细胞有的部位极薄，形成直径约45nm的小孔，使得血浆与基底膜直接接触，有利于物质的自由扩散。
甲状腺滤泡上皮细胞的生理特点是将合成的激素释放出来，储存在滤泡腔内（而不像其他内分泌细胞将合成的激素储存在细胞内），分泌时再由滤泡腔吸收胶质加以分解，然后将甲状腺激素释放入血。滤泡上皮细胞的超微结构特征也反映了这种生理特点。
甲状腺素的主要作用是加快全身细胞利用氧的效能，加速蛋白质、碳水化合物和脂肪的分解，全面增强人体的代谢，增加热量产生；促进人体的生长发育，主要在出生后影响脑和长骨。相关内容将在“甲状腺生理”部分进一步阐述。
甲状腺恶性肿瘤中最常见的是甲状腺癌，极少数为恶性淋巴瘤（图1-1-5）及转移瘤。甲状腺癌占全身恶性肿瘤的1%。除髓样癌外，绝大部分甲状腺癌起源于滤泡上皮细胞。最常见的甲状腺乳头状癌，镜下表现为：乳头分支多，乳头中心有纤维血管间质（真乳头），间质内常见呈同心圆状的钙化小体（即砂粒体），乳头上皮可呈单层或多层，核染色质少，常呈透明或毛玻璃状，无核仁（图1-1-6）。
图1-1-5 原发性甲状腺淋巴瘤（镜下观）
：淋巴细胞增生伴不典型；
：免疫组化CD20+。
图1-1-6 甲状腺乳头状癌（电镜观）
癌细胞呈乳头状，乳头中心见纤维血管间质，部分间质内见砂粒体。
：砂粒体；
：肿瘤细胞呈乳头状。
除甲状腺滤泡上皮细胞外，甲状腺还含有另一种内分泌细胞，即滤泡旁细胞（parafollicular cell）。滤泡旁细胞常成群分布，位于甲状腺滤泡之间和滤泡上皮细胞之间。细胞较大，HE染色切片中胞质着色较淡，也称为明亮细胞（clear cell），简称C细胞。滤泡旁细胞富含分泌颗粒，于镀银染色切片可见其胞质内有黑色的嗜银分泌颗粒，因此又称为基底部含颗粒细胞。
电镜下，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。有一层薄的滤泡上皮细胞胞质将滤泡旁细胞和滤泡腔内胶质隔开，使滤泡旁细胞不与滤泡腔相接。滤泡旁细胞内有许多被薄膜包绕的致密分泌颗粒，以胞吐方式释放分泌颗粒内的降钙素（calcitonin，CT）。降钙素能促进成骨细胞活动，使骨盐沉着于类骨质，并抑制胃肠道和肾小管吸收Ca 2+ ，使血钙浓度降低；注射钙剂使血钙升高时，分泌颗粒即明显减少。
滤泡旁细胞属于产生多肽激素的胺前体摄取与脱羧（amine precursor uptake and decarboxylation，APUD）细胞系统。此类细胞都起源于神经嵴，有一些共同的组织化学特征，可摄取具生物活性胺类的前体物质[如3，4-二羟基苯丙氨酸（多巴）、5-羟色胺酸]，并能在细胞内将前体物质进行脱羧，形成胺类。甲状腺髓样癌发生于滤泡旁细胞，可分泌降钙素。电镜下（图1-1-7）可见细胞排列呈巢状或束状，无乳头或滤泡结构，其间质内有淀粉样沉着，呈未分化状，恶性程度中等，可有颈淋巴结转移和血运转移。髓样癌除有颈部肿块外，由于肿瘤产生5-羟色胺和降钙素，患者可出现腹泻、心悸、面色潮红和血钙降低等症状。对合并家族史者，应注意多发性内分泌肿瘤综合征Ⅱ型（multiple endocrine neoplasia typeⅡ，MEN-Ⅱ）的可能。
图1-1-7 甲状腺髓样癌（镜下观）
瘤细胞呈实体片巢状、梭形、多角形。
APUD细胞系除滤泡旁细胞外，还包括胰岛的A细胞和B细胞、腺垂体分泌促肾上腺皮质激素的细胞、垂体中叶分泌促黑素细胞激素的细胞、胃分泌促胃液素的细胞等。
甲状腺起源于内胚层，是胚胎发育中最早出现的内分泌腺，甲状腺由甲状腺滤泡和C细胞组成。滤泡细胞起源于内胚层的甲状腺原基。人胚第3周时，胚胎形成纵行管道（即原肠），又分前肠、中肠、后肠。前肠继续分化成咽至十二指肠胆总管开口以上的消化管，颌下腺、舌下腺、肝、胆道、胰腺，喉以下的呼吸道，以及胸腺、甲状腺、甲状旁腺等。甲状腺起源于联合突和奇结节之间的内胚层组织增生。人胚第3周，相当于大鼠胚胎期第8~8.5天。从大鼠模型研究得知，原始肠管在各种信号分子（称为转录因子）的作用下，最终分化产生各器官的原基，包括甲状腺原基。胚胎期第12~12.5天，甲状腺芽继续向下迁移、膨大，甲状腺滤泡细胞开始定向、分化、成熟。目前研究发现，滤泡细胞是由前肠分化而来的，故内胚层前肠细胞被认为是滤泡细胞的前体。大约在人类胚胎期第10周，滤泡前体细胞完成了分化，成为有功能的成熟细胞；大约在人类胚胎第10~11周，甲状腺器官完成最后的滤泡增殖、膨胀，形成成熟的甲状腺。
如果胚胎期发育不正常，可引起甲状腺位置异常，即甲状腺出现于颈前部以外的地方，称为异位甲状腺（ectopic thyroid）。如果甲状腺部分或全部未下降而停留在舌咽部，即形成舌甲状腺（lingual thyroid）。舌甲状腺为最常见的异位甲状腺，约占异位甲状腺的90%。如果甲状腺位于胸骨后，则称为胸骨后甲状腺（retrosternal thyroid）。在正常甲状腺部位有甲状腺，同时存在异位甲状腺，此异位甲状腺称为副甲状腺（accessory thyroid）。如果正常甲状腺部位无甲状腺，则异位的甲状腺称为迷走甲状腺。人类的迷走甲状腺可上起舌部，下达横膈。关于甲状腺发育的分子机制研究近年进展迅速。目前虽不清楚甲状腺原基的形成机制，但对原基形成后的发育机制已有所了解。
先天性甲状腺功能减退（简称甲减）是由不同原因引起的胚胎期甲状腺发育和功能异常，造成甲状腺激素分泌不足的一组综合症状。甲状腺形态和功能的发育是在各种基因或转录因子参与下完成的。下面介绍相关的几个重要基因。
又称甲状腺转录因子2（thyroid transcription factor 2，TTF2），是一类从酵母到人类都广泛存在的转录因子，其功能对胚胎正常发育至关重要。 FOX 基因家族中的 FOXE1 基因在大鼠胚胎广泛表达，在甲状腺原基、原咽内胚层外层，咽弓和拉特克囊、甲状腺滤泡、舌、会厌、上颚、食管、鼻后腔，毛发等处广泛表达。 FOXE1 在甲状腺芽被成对盒基因8（pair box gene 8， Pax8 ）轻微调节，通过Forkhead区域识别并结合脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA），且能识别和结合于甲状腺球蛋白（Tg）、甲状腺过氧化物酶（thyroid peroxidase，TPO）启动子DNA序列的甲状腺特异性核蛋白，进而调节转录活性。 TTF2 基因缺陷表现为先天性甲减伴腭裂，表明在人类甲状腺发育过程中 TTF2 基因也十分重要。在大鼠胚胎期11~11.5d，正常的甲状腺基与主动脉弓相靠近。此时 FOXE1 缺失会导致甲状腺迁移障碍，甲状腺靠近咽部，以一团细胞形式出现，到胚胎15.5d变得更明显，如甲状腺发育不全，表现为甲状腺异位或甲状腺芽自身缺失。这提示 FOXE1 不仅跟滤泡细胞存活有关，还与甲状腺滤泡细胞前体移动有关。FOXE1、Hbex、TTF2、Pax8这4个转录因子共同表达是分化的甲状腺滤泡细胞和前体的特异性标志，与甲状腺发育密切相关。如果缺乏 Hbex 、 NKX2-1 、 Pax8 、 FOXE1 这4个对滤泡细胞前体生存起重要作用的基因，虽然能形成甲状腺芽，但是甲状腺最终形态是严重受损的。 FOXE1 在人类胚胎期33d才出现。有别于其他因子的是， FOXE1 还负责迁移功能。甲状腺滤泡细胞起源于甲状腺原基。哺乳类动物原肠胚形成末期，内胚层转化为原始肠管，在各种基因和因子的作用下，形成各器官的原基（包括甲状腺原基）。经过滤泡细胞成熟分化后，甲状腺原基开始迁移到舌下部位。 FOXE1 与甲状腺发育前体的迁移密切相关。只有 FOXE1 转录因子出现后，甲状腺芽才开始迁移，因此 FOXE1 可能是控制迁移的关键分子。
也是一种重要的参与甲状腺早期发育的基因。 Pax8 -/- 小鼠的甲状腺没有滤泡结构及滤泡上皮细胞，不过其滤泡旁细胞不受影响。如不给予甲状腺激素，此种小鼠常于出生后2~3周死于甲减。进一步的研究显示，同 Titf 1/Nkx2-1 -/- 小鼠一样， Pax8 -/- 小鼠亦可出现甲状腺原基，但甲状腺原基不能继续发育为甲状腺。
又称成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）家族。人的FGF家族共有22个成员：FGF1~FGF23中缺少FGF15（人FGF19和小鼠FGF15同源）。其中，FGF3~FGF8、FGF10、FGF21~FGF23含有氨基末端信号肽，容易从细胞中分泌；FGF9、FGF16、FGF20缺少明显的氨基末端信号肽，但仍然能从细胞分泌；FGF1、FGF2缺少信号序列，不能被分泌。FGF11~FGF14没有FGFR活性，FGF19、FGF21、FGF23的FGFR活性很低。成纤维细胞生长因子受体（fibroblast growth factor receptors，FGFRs）是一类穿膜的酪氨酸激酶受体，FGFRs介导FGFs信号传递到细胞质中。目前研究发现，FGFRs有4种独立编码的受体：R1、R2、R3、R4，它们之间有55%~72%的氨基酸一致性。
FGF调节原肠的发育，调节胚胎前后肠的形成。哺乳类动物原肠胚形成末期，内胚层转化为原始肠管，此后，在信号分子和特殊转化因子作用下，原始肠管开始沿着它的前后轴发育。其包含两种胚胎性组织：上皮和间充质。外胚层和内胚层基本上分化为上皮，中胚层分化为间充质。甲状腺原基来源于原肠的内胚层，人类妊娠3~4周即可见明显的甲状腺原基，原基发育后，甲状腺滤泡开始分化成熟。FGF在调节间充质上起主要作用。间充质进一步分化为结缔组织等。间充质是胚胎的原始中胚层组织，其互相连接成网，在细胞间充满胶状的细胞间质。最终，上皮和间充质继续分化成各器官的原基。因此，FGF基因的功能发生在原基形成前后，可能与其他器官相近，一旦发生突变，可能严重影响甲状腺的发育，甚至不能形成甲状腺细胞。这表明，FGF对胚胎甲状腺发育的影响可能发生在影响甲状腺原基形成前后。
为 Hox 家族成员，可能与甲状腺晚期发育有关。 Hoxa3 -/- 小鼠的甲状腺表型不稳定，可有峡部缺如、滤泡细胞数量减少、一叶缺如或萎缩。除甲状腺发育异常外， Hoxa3 -/- 小鼠还有胸腺和甲状旁腺缺如。 Hoxa3 -/- 小鼠还出现终腮体发育和迁移障碍，以致终腮体不能与甲状腺原基融合，使得甲状腺内的滤泡旁细胞数量减少，甚至缺如。有人认为， Hoxa3 本身在甲状腺的发育中不起什么作用，但它影响终腮体的发育和迁移，从而间接影响甲状腺的发育。
是糖蛋白激素受体家族成员，编码在甲状腺滤泡细胞底外侧膜上，由765个氨基酸组成，为编码甲状腺滤泡细胞表面的跨膜受体。TSHR对胎儿正常甲状腺形态发育、分化起着重要作用，可能也参与甲状腺的晚期发育。敲除 Tshr 基因的 TSHR -/- 小鼠和带有 TSHR 基因失活性突变的 TSHR hyt/hyt 小鼠在出生时甲状腺的大小和结构并不受影响，但甲状腺过氧化物酶基因和钠碘同向转运体基因的表达显著降低，而且成年后会出现甲状腺萎缩。
甲状腺是人体最大的内分泌腺，由许多大小不等的单层上皮细胞围成的腺泡组成。腺泡上皮细胞是甲状腺激素合成与释放的部位，可以分泌大量胶质，而胶质的主要成分是含有甲状腺激素的甲状腺球蛋白。因此，胶质是甲状腺激素的储存库。甲状腺激素也是体内唯一在细胞外储存的内分泌激素，其在机体生长、分化、产热等方面具有重要的调节作用。
甲状腺激素（TH）是酪氨酸的碘化物，主要有两种：一种是四碘甲状腺原氨酸（tetraiodothyronine，T 4 ），又称甲状腺素（thyroxin）；另一种为三碘甲状腺原氨酸（triiodothyronine，T 3 ）。另外，甲状腺也可以合成极少的反式三碘甲状腺原氨酸（reverse triiodothyronine），即反T 3 （reverse T 3 ，rT 3 ），不具有甲状腺激素的生物活性。
甲状腺激素合成的主要原料是碘和甲状腺球蛋白（Tg）。碘是人体必需的微量元素。甲状腺的含碘量为8 000μg，主要来源于食物，食物中的无机碘易溶于水形成碘离子被消化道吸收。人每天从食物中摄取碘100~200μg，其中约1/3进入甲状腺，约占全身总碘量的90%。因此，甲状腺与碘代谢的关系极为密切。甲状腺球蛋白由腺泡上皮细胞分泌，其酪氨酸残基碘化后合成甲状腺激素。
甲状腺激素的合成过程主要如下。
碘的转运是甲状腺激素合成的第一个重要环节。由肠道吸收的碘以I - 形式存在于血液中，浓度为250μg/L，而甲状腺内I - 浓度比血液中高20~25倍，且甲状腺上皮细胞的静息电位为-50mV，因此聚碘过程是逆电化学梯度的主动转运过程。然后，碘再顺电化学梯度经细胞顶端膜进入腺泡腔。
是取代酪氨酸残基上氢原子的先决条件。这一过程在腺泡上皮细胞顶端膜的微绒毛与腺泡腔交界处进行。摄入腺泡上皮的I - 在过氧化物酶的催化下而活化。
活化后的I - 进入滤泡腔，与甲状腺球蛋白结构中的酪氨酸残基结合，形成碘化的甲状腺球蛋白。甲状腺球蛋白酪氨酸残基上的氢原子可被碘原子取代或碘化，生成一碘酪氨酸残基（monoiodotyrosine，MIT）和二碘酪氨酸残基（diiodotyrosine，DIT）。2分子DIT偶联成四碘甲状腺原氨酸（T 4 ），1分子MIT与1分子DIT偶联形成三碘甲状腺原氨酸（T 3 ），还能合成少量rT 3 。
在甲状腺激素合成的过程中，甲状腺过氧化物酶直接参与碘的活化、酪氨酸的碘化以及偶联等多个环节，并起催化作用，其合成与活性受促甲状腺激素（thyroid stimulating hormone，TSH）调节。硫氧嘧啶与硫脲类药物可抑制TPO活性，使甲状腺激素合成减少，在临床上可用于治疗甲状腺功能亢进。
（1）贮存：
甲状腺激素在腺泡腔内以胶质的形式贮存。其特点有二：一是贮存于细胞外；二是贮存量大，可供机体利用50~120d，在体内各种激素贮存量上居首位。因此，应用抗甲状腺药物时，用药时间需要较长才能起效。
甲状腺球蛋白是酪氨酸碘化和偶联的场所。在一个甲状腺球蛋白分子上，T 4 与T 3 之比为20:1。当甲状腺内碘化活动增强时，由于DIT含量增加，T 4 含量增加；反之，碘不足时，MIT含量增加，T 3 含量增加。
（2）释放：
当甲状腺受到TSH刺激后，腺泡细胞顶端即活跃起来，伸出伪足，将已合成好的甲状腺球蛋白胶质通过吞饮作用吞入腺细胞内，随即与溶酶体融合而形成吞噬体，后者与溶酶体融合，Tg被水解，释放T 3 、T 4 进入血液，水解下来的MIT和DIT在甲状腺上皮细胞胞质中碘化酪氨酸脱碘酶的作用下迅速脱碘，供重新利用。该酶对T 3 、T 4 无作用，T 3 和T 4 可迅速进入血液循环。已经脱去T 3 、T 4 、MIT和DIT的甲状腺球蛋白则被溶酶体中的蛋白水解酶水解。T 3 的量虽远较T 4 为少，但T 3 与蛋白结合较松，易分离，且其活性较强，起效迅速。因此，其生理作用较T 4 高4~5倍。
（3）转运：
T 3 、T 4 释放入血后，99%以上与血浆中的甲状腺素结合球蛋白（thyroxine binding globulin，TBG）、甲状腺结合前白蛋白及白蛋白结合，以游离形式存在的占极少数。只有游离型的甲状腺激素才能进入靶组织细胞，发挥生物学作用，结合型的甲状腺激素没有生物活性。两者可以相互转化，保持动态平衡。其中T 4 主要与甲状腺球蛋白结合，T 3 与各种蛋白的亲和力小得多，所以主要以游离形式存在。
（4）代谢：
血浆中T 4 的半衰期约为7d，T 3 的半衰期约为1.5d。肝、肾、垂体及骨骼肌是甲状腺激素降解的主要部位。脱碘是T 4 和T 3 降解的主要方式。80%的T 4 在外周组织脱碘酶的作用下生成T 3 和rT 3 ，成为血液中T 3 的主要来源。其余15%~20%的T 4 和T 3 在肝脏内降解，形成葡糖醛酸或硫酸盐代谢产物，随胆汁排入消化道，经粪便排出体外。
甲状腺素是一种含碘的甲状腺原氨酸，四碘甲状腺原氨酸（T 4 ）以两种形式存在：一种是与甲状腺素结合球蛋白（TBG）结合，称为结合型甲状腺素；另一种是以游离状态存在的甲状腺素，称为游离型甲状腺素（free thyroxine，FT 4 ）。两者可以相互转化，结合型与游离型总称为血清总甲状腺素（total T 4 ，TT 4 ）。T 4 不能进入外周组织细胞，只有转变为FT 4 后才可进入细胞中发挥其生理功能，故测定FT 4 比TT 4 更有意义。但是，在生理情况下，几乎所有T 4 都呈结合型，而FT 4 含量甚少。TSH刺激甲状腺分泌T 4 ，T 4 又反馈抑制TSH释放。
T 4 经脱碘后转变为T 3 。T 3 以两种形式存在：一种是与TBG结合，为结合型T 3 ；另一种呈游离状态，为游离型T 3 （free triiodothyronine，FT 3 ）。两型可互相转化，结合型T 3 与游离型T 3 之和为总T 3 （total T 3 ，TT 3 ）。T 3 不能进入外周组织细胞，只有转化为FT 3 后才可进入细胞，发挥其生理功能，因此测定FT 3 比测定TT 3 更有意义。但是，生理情况下，T 3 主要以结合型T 3 为主，FT 3 含量甚少。TSH刺激甲状腺分泌T 3 ，T 3 反馈抑制TSH释放。
人体有少量的T 4 经过5’脱碘酶作用生成rT 3 。生理情况下，rT 3 在血中含量甚少，生物活性也低；病理情况下，T 4 转为T 3 受阻，而转为rT 3 的量增多。
是由腺垂体产生的主要激素之一，受下丘脑的促甲状腺激素释放激素（thyrotropin-releasing hormone，TRH）刺激而释放，是一种糖蛋白，由211个氨基酸组成，糖类约占整个分子的15%。整个分子由2条肽链——α链和β链组成。其释放呈脉冲式，每2~4h出现一次波动。TSH可以促进甲状腺合成、分泌甲状腺激素，是调节甲状腺功能的主要激素，其水平的高低能反映垂体分泌促甲状腺激素的多少。TSH测定是评价下丘脑-垂体-甲状腺轴功能的重要手段。
分为3种类型：甲状腺刺激性抗体（thyroid stimulating antibody，TSAb）、甲状腺刺激阻断性抗体（thyroid stimulation blocking antibody，TSBAb）、甲状腺生长免疫球蛋白（thyroid growth immunoglobulins，TGI）。其中，TSAb与TSH受体结合产生类似于TSH的效应，引起甲状腺增生及甲状腺激素产生和分泌过多，被认为是毒性弥漫性甲状腺肿[又称格雷夫斯病（Graves disease，GD）]主要的直接致病原因。95%未经治疗的格雷夫斯病患者TSAb阳性；母体的TSAb可通过胎盘，导致胎儿或新生儿发生甲状腺功能亢进。TSAb与TSH受体结合可阻断TSH与受体结合，抑制甲状腺增生和甲状腺激素产生。格雷夫斯病患者可有刺激性和阻断性两种抗体并存，其甲状腺功能取决于何种抗体占优势。TGI与TSH受体结合，其生物学效应与TSAb不同，仅刺激甲状腺细胞增生，不引起甲状腺功能亢进。
是一种由4个亚基构成的酸性糖蛋白，存在于血清中，其可特异性地与70%~75%的T 3 和T 4 结合，起运输T 3 、T 4 至靶细胞的作用，是一组针对甲状腺球蛋白不同抗原（antigen，Ag）决定簇的多克隆抗体。TgAb是自身免疫性甲状腺疾病中第一个被认识的自身抗体。一般认为，TgAb对甲状腺无损伤作用。临床上，TgAb用于自身免疫性疾病的诊断，并可作为血清Tg测定的辅助检查指标，判断Tg水平的假性增高或降低。
是甲状腺激素合成过程中的关键酶，参与碘氧化、酪氨酸碘化及碘化酪氨酸偶联等过程。TPOAb是甲状腺微粒体抗体（thyroid microsome anti-body，TMAb）的主要成分，是一组针对不同抗原决定簇的多克隆抗体，能够通过激活补体、抗体依赖细胞介导的细胞毒作用和致敏T细胞杀伤作用引起甲状腺滤泡损伤，引起甲状腺功能减退。临床上，TPOAb主要用于诊断自身免疫性甲状腺疾病。
是甲状腺的特异蛋白质之一，参与甲状腺对碘的主动摄取，而碘的主动摄取是甲状腺激素合成的第一步。位于甲状腺滤泡细胞基底膜，介导血浆中的I - 逆电化学梯度转运入甲状腺。NIS在甲状腺的表达受多种机制调控，在乳腺、胎盘等甲状腺外组织也有表达。NIS与多种甲状腺疾病如先天性甲状腺功能减退、自身免疫性甲状腺疾病、甲状腺癌的发病机制有关。
是甲状腺滤泡上皮细胞分泌的大分子糖蛋白，绝大多数由甲状腺细胞合成并释放进入甲状腺滤泡的残腔中。TSH、甲状腺体内碘缺乏和甲状腺刺激性免疫球蛋白等因素可刺激其产生。对于先天性甲状腺功能减退患者，检测Tg可鉴别甲状腺完全缺损、甲状腺发育不全。Tg也被认为是甲状腺体形完整性的特殊标志物，是分化型甲状腺癌（differentiated thyroid carcinoma，DTC）的肿瘤标志物，可作为DTC患者治疗后随访的重要参考指标，也可用于鉴别亚急性甲状腺炎和假的甲状腺毒症。
目前，检测Tg的方法主要有放射免疫分析法（radio immuno assay，RIA）和免疫放射分析法（immuno radiometric assay，IRMA）两大类。RIA的原理是标记抗原（Ag * ）和非标记抗原（Ag）或待测物与特异性抗体（antibody，Ab）进行竞争结合，灵敏度最高可达10mol/L。IRMA是以标记过量抗体与被测抗原或被测物的非竞争结合为基础的方法，灵敏度更高。
由甲状腺的滤泡细胞产生和分泌。CT由32个氨基酸组成，主要生理功能是通过抑制骨组织释放钙来降低血钙水平。此外，CT也可以抑制肾小管对钙、磷的重吸收，使尿钙、尿磷增加。降钙素的分泌受血清钙的浓度影响：血钙浓度增高时，CT分泌增加；反之，分泌减少。
血清甲状腺激素和TSH联合应用，可以判断甲状腺功能紊乱的原因，协助制订有效的治疗方案。
1.甲状腺激素升高伴TSH降低，多为甲状腺本身疾病，如弥漫性甲状腺肿、甲状腺腺瘤等引起的原发性甲状腺功能亢进（简称甲亢）。甲状腺激素升高，TSH也升高，多为下丘脑-垂体功能紊乱，如脑垂体腺瘤引起的继发性甲亢。
2.甲状腺激素降低伴TSH升高，多为原发于甲状腺的功能减退，如原发性甲亢治疗过度、慢性甲状腺炎等。血清甲状腺激素降低，TSH也降低，多为下丘脑-垂体功能受损引起的继发性甲减。
甲状腺激素是促进机体正常生长发育必不可少的激素，是胎儿与新生儿脑发育的关键激素，与生长激素共同调控幼年期的生长发育。胚胎时期缺碘而导致甲状腺激素合成不足或出生后甲状腺功能减退的婴幼儿，脑发育会有明显障碍，表现为智力低下、身材矮小，称为呆小症。在儿童生长发育过程中，如缺乏甲状腺激素，可影响生长激素发挥正常作用，这可能与甲状腺激素能增强生长激素介质活性及增加骨更新率的作用有关。
是最显著的生物效应。甲状腺激素可提高大多数组织（除脑、脾脏和睾丸等外）的耗氧量和产热量。甲状腺激素可通过增加线粒体的数量和体积，促进解偶联蛋白升高和提高Na + -K + -ATP酶的活性，增强脂肪酸的氧化。这种产热效应的生理意义在于使人体的能量代谢维持在一定水平，调节体温并使之恒定。在胚胎时期，大脑可因甲状腺激素的刺激而增加耗氧率，但出生后大脑就失去这种反应能力。当甲状腺激素分泌过多或过少时，人体不能很好地适应环境温度变化。
（1）糖代谢：
甲状腺激素可加速葡萄糖的吸收，利用与糖原合成及分解提高糖代谢速率，促进肝糖原异生，增强升血糖激素的升糖效应。甲状腺激素升高可增强胰岛素抵抗，升高血糖。T 3 与T 4 可同时加强外周组织对糖的利用，降低血糖。因此，甲亢患者餐后血糖升高，很快又降低。
（2）脂代谢：
甲状腺激素可促进脂肪合成与分解，加速脂肪代谢速率。甲状腺激素可增加儿茶酚胺和胰高血糖素对脂肪的分解，使分解速度大于合成速度；促进胆固醇的合成，促进其清除，降低胆固醇。在临床上，甲亢患者总体脂量低，血胆固醇量低于正常，表现为消瘦；相反，甲减患者体脂比例升高。
（3）蛋白质代谢：
正常情况下，甲状腺激素促进DNA转录、信使核糖核酸（messenger ribonucleic acid，mRNA）形成，促使结构蛋白质、功能蛋白质合成，保持正氮平衡；当甲状腺激素分泌过多时，可抑制蛋白质合成，导致外周组织（主要是骨骼肌）蛋白质分解加速，导致尿酸、尿氮高，出现负氮平衡，表现为肌无力，但这时中枢神经系统兴奋性高，不断传来神经冲动，肌肉受到频繁刺激，出现纤维震颤；甲状腺激素分泌过少时，蛋白质合成障碍，进一步导致组织间蛋白沉积，导致黏液性水肿。
甲状腺激素作用于几乎全身所有组织，大多继发于甲状腺素促进代谢与耗氧过程，因此对各个系统均有影响，其中最主要的是心血管系统及神经系统。
生理状态下，甲状腺激素增加心肌细胞膜上β受体的数量和与儿茶酚胺的亲和力，促进心肌细胞肌质网的Ca 2+ 释放，可升高心率，提升心肌收缩能力，促进血管平滑肌舒张，降低舒张压。当甲状腺激素分泌过多时，可导致心悸，心排血量增多，外周阻力降低，脉压增大，血容量升高。反之，当甲状腺激素分泌缺乏时，脉搏、心率、搏出量均降低，心脏增大，血压下降。
生理状态下，甲状腺激素提升中枢神经系统兴奋性，提升细胞对儿茶酚胺的反应。甲状腺激素分泌过多，会出现紧张、易激动、焦躁、多言多动、喜怒无常、失眠多梦、注意力分散、腱反射增强等；反之，甲状腺激素分泌不足，可导致言行迟钝、记忆力减退、少动嗜睡、腱反射降低、疲惫无力等。
甲状腺激素可促进胃肠排空，小肠转化时间缩短、蠕动增加，使得食欲旺盛，易有饥饿感，大便次数增多且呈糊状。甲状腺对肝脏有直接毒性作用，使肝细胞相对缺氧而变性坏死，导致转氨酶增高，甚至出现黄疸。甲状腺激素还可影响生殖功能，对胰岛、甲状旁腺及肾上腺皮质等内分泌腺的分泌都有不同程度的影响。
甲状腺作为内分泌系统重要的组成部分，间接或直接地接受中枢神经系统的调节，也影响中枢神经系统的活动。除此之外，甲状腺功能还受自身调节及神经免疫调节，从而维持正常的甲状腺功能。
甲状腺激素的合成和分泌过程受下丘脑、腺垂体所分泌的TSH的调节和控制，而TSH的分泌则受血液中甲状腺激素浓度的影响。当人体内在活动或外部环境发生变化、甲状腺激素的需要量增加（如寒冷者、妊娠期女性、生长发育期的青少年）或甲状腺激素的合成发生障碍（如给予抗甲状腺药物）时，血中甲状腺素的浓度下降，即可刺激腺垂体，引起TSH分泌增加（反馈作用），而使甲状腺合成和分泌甲状腺素的过程加快；当血中甲状腺素的浓度增加到一定程度，其又可反过来抑制TSH的分泌（负反馈作用），使甲状腺合成、分泌甲状腺素的速度减慢。下丘脑-腺垂体-甲状腺通过这种反馈和负反馈作用维持生理动态平衡，调节甲状腺激素水平稳态。
甲状腺内的碘不但参与甲状腺激素的合成和释放，还可以调节甲状腺激素的合成与释放。当甲状腺内碘浓度达到较高水平时，甲状腺内大量的碘和过氧化物酶竞争，抑制过氧化物酶的活性，减少酪氨酸的有机化，抑制甲状腺内激素的合成；甲状腺内超生理剂量的碘能抑制甲状腺滤泡内溶酶体的释放，抑制甲状腺从甲状腺球蛋白上水解，抑制滤泡中甲状腺激素的释放，从而迅速降低血液循环中的甲状腺激素水平，称为碘阻滞效应[又称沃尔夫-柴可夫效应（Wolff-Chaikoff effect）]。若甲状腺内高碘负荷继续维持10~14d或以上，这种效应就会发生逸脱，高碘抑制甲状腺激素合成和释放的作用不再发生。在临床上，使用碘治疗甲亢时应予以注意。
甲状腺受交感神经和副交感神经支配。荧光组织化学技术及电镜观察证明，甲状腺腺泡细胞膜上有α和β肾上腺素能受体及M胆碱能受体。电刺激交感神经和副交感神经可分别促进和抑制甲状腺激素的合成和释放。自主神经主要是在内外环境变化引起机体应急反应时对甲状腺的功能起调节作用。此外，一些激素也可以影响垂体TSH的分泌。例如，雌激素、去甲肾上腺素有加强腺垂体促甲状腺激素对垂体促甲状腺激素释放激素的反应，而糖皮质激素、生长激素、生长抑素则减弱此反应。B淋巴细胞合成TRAb，与格雷夫斯病（GD）的发病相关。
（张倩 余飞）
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