Ο θυρεοειδής είναι ένα ενδοκρινές όργανο, που βρίσκεται στο πρόσθιο μέρος του τραχήλου. Η θέση του, κοντά στο θυρεοειδή χόνδρο, έδωσε στο όργανο το όνομά του από την ελληνική λέξη «θύρος», που σημαίνει ασπίδα – αρχικά θεωρούνταν ότι προστατεύει τον λάρυγγα. Εμβρυολογικά ο θυρεοειδής αναπτύσσεται στην βάση της γλώσσας από την ένωση τριών δομών και κατεβαίνει από εκεί κατά την διάρκεια της κύησης στην τελική του θέση στο πρόσθιο τμήμα του τραχήλου.
Ο ώριμος θυρεοειδής αποτελείται από δύο λοβούς που ενώνονται στον ισθμό και περιβάλλονται από μία λεπτή κάψα. Το παρέγχυμα του θυρεοειδούς χωρίζεται με ινώδη χιτώνα σε λόβια καθένα από τα οποία αποτελείται από πολυάριθμες λειτουργικές μονάδες γνωστές ως θυλάκια. Κάθε θυλάκιο καλύπτεται από κυβοειδή θυλακιώδη κύτταρα και είναι γεμάτο με κολλοειδές που περιέχει θυρεοσφαιρίνη. Ο θυρεοειδής είναι ιδιαίτερα αγγειοβριθές όργανο και έχει ένα ευρύ δίκτυο από τριχοειδή και αρτηρίες το οποίο περιβάλλει και τροφοδοτεί τα θυλάκια. Κάθε θυλάκιο περιβάλλεται από βασική μεμβράνη, ανάμεσα στις οποίες βρίσκονται τα παραθυλακιώδη κύτταρα που περιέχουν καλσιτονίνη (εκκριτικά κύτταρα C). Οι δύο τύποι κυττάρων μπορούν εύκολα να διακριθούν ειδικά με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο καθώς διαφέρουν μορφολογικά. Τα θυλακιώδη κύτταρα έχουν έναν πυρήνα τοποθετημένο στην βάση του κυττάρου, με ομοιογενή χρωματίνη και τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο το οποίο είναι καλά σχηματισμένο. Υπάρχουν επίσης στην κορυφή του κυττάρου εκκριτικά κυστίδια και μικρά μιτοχόνδρια. Τα κύτταρα C αντίθετα έχουν πολυάριθμα νευροεκκριτικά κοκκία που περιέχουν καλσιτονίνη.Ο ώριμος θυρεοειδής αποτελείται από δύο λοβούς που ενώνονται στον ισθμό και περιβάλλονται από μία λεπτή κάψα. Το παρέγχυμα του θυρεοειδούς χωρίζεται με ινώδη χιτώνα σε λόβια καθένα από τα οποία αποτελείται από πολυάριθμες λειτουργικές μονάδες γνωστές ως θυλάκια. Κάθε θυλάκιο καλύπτεται από κυβοειδή θυλακιώδη κύτταρα και είναι γεμάτο με κολλοειδές που περιέχει θυρεοσφαιρίνη. Ο θυρεοειδής είναι ιδιαίτερα αγγειοβριθές όργανο και έχει ένα ευρύ δίκτυο από τριχοειδή και αρτηρίες το οποίο περιβάλλει και τροφοδοτεί τα θυλάκια. Κάθε θυλάκιο περιβάλλεται από βασική μεμβράνη, ανάμεσα στις οποίες βρίσκονται τα παραθυλακιώδη κύτταρα που περιέχουν καλσιτονίνη (εκκριτικά κύτταρα C). Οι δύο τύποι κυττάρων μπορούν εύκολα να διακριθούν ειδικά με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο καθώς διαφέρουν μορφολογικά. Τα θυλακιώδη κύτταρα έχουν έναν πυρήνα τοποθετημένο στην βάση του κυττάρου, με ομοιογενή χρωματίνη και τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο το οποίο είναι καλά σχηματισμένο. Υπάρχουν επίσης στην κορυφή του κυττάρου εκκριτικά κυστίδια και μικρά μιτοχόνδρια. Τα κύτταρα C αντίθετα έχουν πολυάριθμα νευροεκκριτικά κοκκία που περιέχουν καλσιτονίνη.
Οι ορμόνες του θυρεοειδούς Τ3 (τρι-ιωδοθυρονίνη) και Τ4 (θυροξίνη) συντίθενται μέσα στον αδένα. Παράγεται περισσότερη Τ4 από ότι Τ3, αλλά η Τ4 μετατρέπεται σε κάποιους περιφερικούς ιστούς (όπως το ήπαρ, ο νεφρός και οι μύες) στην πιο δραστήρια Τ3 με αποϊωδίωση. Η σύνθεση αυτών περιλαμβάνει την συμπύκνωση του ιωδίου από τα θυλακιώδη κύτταρα χρησιμοποιώντας μία Na+-K+-ATPαση αντλία. Όταν το ιώδιο βρεθεί μέσα στα κύτταρα οξειδώνεται γρήγορα σε μία πιο δραστήρια μορφή. Αυτή στη συνέχεια ενώνεται με αμινοξέα τυροσίνης για να σχηματίσει την θυρεοσφαιρίνη. Πρίν την έκκριση της θυρεοσφαιρίνης μέσα στο κολλοειδές υφίσταται αντίδραση σύζευξης (coupling) για να σχηματίσει Τ3 ή Τ4, η οποία παραμένει προσκολλημένη στην πρωτεΐνη. Όταν διεγείρονται τα θυλακιώδη κύτταρα από την θυρεοτροπίνη (thyroid stimulating hormone ή TSH) που παράγεται από την υπόφυση, το κολλοειδές απορροφάται από τα κύτταρα με ενδοκύττωση όπου τα ένζυμα διασπούν την θυρεοσφαιρίνη και απελευθερώνουν τις ιωδιωμένες μονάδες. Ο έλεγχος της απελευθέρωσης της TSH ρυθμίζεται από μία άλλη ορμόνη που ονομάζεται θυρεοτροπίνο-εκλυτική ορμόνη (thyrotrophin releasing hormone, TRH) η οποία συντίθεται και εκκρίνεται από τον υποθάλαμο. Ο έλεγχος ολόκληρου του συστήματος γίνεται δια μέσου ενός αρνητικού τροφοδοτικού μηχανισμού με δράση της Τ3 και της Τ4 στην υπόφυση και τον υποθάλαμο για να αποτρέψουν ή να περιορίσουν την απελευθέρωση της TSH και της TRH αντιστοίχως.
Όταν η Τ3 και η Τ4 ελευθερώνονται στην κυκλοφορία, ενώνονται με πρωτεΐνες του πλάσματος, κυρίως την θυροδεσμευτική σφαιρίνη (thyroxine-binding globulin, TBG). Λιγότερο από το 1% αυτών των ιωδοθυρονινών είναι ελεύθερες στην κυκλοφορία – και αυτές αποτελούν τις δραστικές μορφές. Οι δράση των Τ3 και Τ4 στην περιφέρεια συμπεριλαμβάνει την αύξηστη του βασικού μεταβολισμού των περισσοτέρων κυττάρων του ανθρωπίνου σώματος, αυξάνοντας την λιπόλυση και τον μεταβολισμό των υδατανθράκων, ενδυναμώνοντας την επίδραση των κατεχολαμινών στην καρδιά και το κεντρικό νευρικό σύστημα και την αύξηση του μεταβολισμού των πρωτεϊνών, ιδιαίτερα την διάσπαση. Από αυτήν την λίστα είναι σαφές ότι οποιαδήποτε διαταραχή της ισορροπίας των ορμονών του θυρεοειδή όπως σε υπερ- ή υπό-θυρεοειδισμό θα υπάρξουν δραστικές αλλαγές στο σώμα.
