O eixo hipotalâmico-pituitário-tireoidiano regula a síntese, a liberação e a ação do hormônio tireoidiano. O hormônio liberador de tirotropina (TRH), secretado pelo hipotálamo, estimula a síntese e a liberação de tirotropina ou hormônio estimulador da tireoide (TSH). Por sua vez, o TSH estimula a síntese, a acumulação, a secreção e o metabolismo da tiroxina (T4) e da tri-iodotironina (T3). O sangue contém T3 e T4 seja na forma livre, seja na forma ligada. Mais de 99% de T4 e de T3 circula no sangue ligado a proteínas de transporte, enquanto menos de 1% permanece livre; na maioria dos indivíduos, essa quantidade de hormônio não ligado ou livre está correlacionado com o estado funcional da tireoide. O T4 e o T3 livres regulam o crescimento e o desenvolvimento normais do organismo, mantendo a temperatura corpórea e estimulando a calorigênese. Além disso, o T4 livre e o T3 livre influenciam todos os aspectos do metabolismo dos carboidratos, bem como certas áreas do metabolismo dos lipídeos e das vitaminas.
