Hormony takie jak: wolna frakcja trójjodotyroniny (fT3), wolna frakcja tyroksyny (fT4), kalcytonina i hormon tyreotropowy (TSH) są ściśle związane z regulacją organizmu człowieka poprzez podwzgórze, przysadkę i tarczycę. Czynność tarczycy i przysadki pozostają w ścisłej zależności (tzw. ujemne sprzężenie zwrotne): podwyższone stężenie hormonów tarczycy powoduje zmniejszenie uwalniania TSH przez przysadkę, a niedobór tych hormonów – zwiększa produkcję TSH, co w efekcie pobudza tarczycę do nasilonej produkcji T3 i T4. Największa część krążących T3 i T4 jest związana, ale tylko wolne T3 i wolne T4 są dostępne biologicznie.
W pierwotnej nadczynności tarczycy gruczoł ten wytwarza nadmiar T3 i T4, co hamuje uwalnianie TSH przez przysadkę mózgową. Stężenie TSH we krwi spada; natomiast fT4 i fT3 osiągają wartości graniczne lub ich stężenie jest podwyższone. We wtórnej nadczynności tarczycy wzrasta stężenie fT3 i fT4. Jest to zależne od przysadki mózgowej, która może uwalniać zbyt dużo TSH – z powodu guza produkującego TSH. Nadprodukcja TSH wpływa stymulująco na tarczycę, która produkuje więcej T3 i T4. Przyczyną może być również oporność na hormon tarczycy. Objawy nadczynności lub niedoczynności tarczycy mogą być nie tylko spowodowane zaburzeniami regulacji hormonów tarczycy, ale mogą być również wynikiem zapalenia tarczycy.
Oprócz charakterystycznych objawów nadczynności lub niedoczynności tarczycy, w diagnostyce chorób tarczycy kluczowe znaczenie ma m.in. oznaczanie stężeń fT3 i fT4.
