All'interno della ghiandola tiroidea ci sono unità chiamate follicoli, ognuna delle quali funziona come una fabbrica separata. Ogni unità follicolare è costituita da cellule follicolari disposte una accanto all'altra (tirociti) e da un "colloide" nello spazio centrale, che viene utilizzato come riserva ormonale. Tra le cellule follicolari ci sono le cellule “parafollicolari” che secernono calcitonina. Da queste cellule si sviluppano i tumori midollari della tiroide.
La sintesi degli ormoni tiroidei avviene all'interno della cellula tiroidea. Lo iodio assunto con la dieta entra nella cellula tiroidea e produce gli ormoni T3 e T4. Ci sono 3 iodio(tri-iodotironina) nell'ormone T3 e 4 iodio (tetra-iodotironina) nell'ormone T4. L'80% degli ormoni si trova come T4, il 20%come T3.
L'ormone che entra nella cellula è T3, il T4 non entra nella cellula. Pertanto, quando c'è bisogno di ormoni, il corpo converte l'ormone T4 in T3 per mantenere un certo equilibrio. Gli ormoni T3 e T4 circolano nel sangue legati alle proteine. Una piccola parte di questi ormoni si trovano in forma libera (T3 libera e T4 libera). La misurazione degli ormoni T3 e T4 liberi è più utile in caso di disfunzione della ghiandola tiroidea.
L'equilibrio degli ormoni tiroidei è regolato dall'ormone TSH secreto dalla ghiandola pituitaria nel cervello. C'è un saldo negativo tra loro. Quando aumenta la sintesi degli ormoni tiroidei, il TSH diminuisce; al contrario, quando diminuisce la sintesi degli ormoni tiroidei, il TSH aumenta.
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