甲狀腺有合成、 貯存和分泌甲狀腺素的功能。甲狀腺素主要包括四碘甲狀腺原氨酸(t4)和三碘甲狀腺素原氨酸(t3)。t3的量雖遠較t4為少，但t3與蛋白結合較松，易於分離，且其活性較強而迅速。因此，其生理作用較t4高4～5倍。
甲狀腺激素的合成和分泌過程受下丘腦、通過垂體前葉所分泌的促甲狀腺激素(tsh)的調解和控制，而tsh的分泌則受血液中甲狀腺激素濃度的影響。
當人體內在活動或外部環境發生變化、甲狀腺激素的需要量增加時(如寒冷、妊娠期婦女、生長髮育期的青少年)、或甲狀腺激素的合成發生障礙時(如給與抗甲狀腺藥物)血中甲狀腺素的濃度下降，即可刺激垂體前葉，引起促甲狀腺激素的分泌增加(反饋作用)，而使甲狀腺合成和分泌甲狀腺素的過程加快;當血中的甲狀腺素的濃度增加到一定程度後，它又可反過來抑制促甲狀腺激素的分泌(負反饋作用)，使甲狀腺合成、分泌甲狀腺素的速度減慢。
通過這種反饋和負反饋作用，維持下丘腦――垂體前葉――甲狀腺之間的生理上動態平衡。
北京北城甲狀腺醫院提醒甲狀腺激素對能量代謝和物質代謝都有顯著影響。不但加速一切細胞的氧狀率、全面增高人體的代謝，且同時促進蛋白質、碳水化合物和脂肪的分解，並且嚴重影響體內水的代謝。
因此，如果給與人體甲狀腺激素，則發生尿氮的排出增加，肝內糖原降低，儲存脂肪減少，並同時使氧的消耗或熱量的放出增加，同時尿量增多。反之，在甲狀腺功能減退時，就引起人體代謝全面降低以及體內水的蓄積，臨床上就出現粘液水腫。
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