O hormônio tireostimulante (TSH) é um hormônio esteroide produzido pelo hipotálamo que atua nos tecidos periféricos estimulando a conversão de T3 em T4 reverso (rT3).

A glândula tireoide é a principal fonte de T3 circulante no organismo, sendo a produção de T4 um processo secundário que ocorre majoritariamente através da ação de desiodases no fígado e nos rins.

Em pacientes com hipotireoidismo central (secundário), a dosagem isolada de TSH dentro do valor de referência é suficiente para descartar a doença, uma vez que a hipófise mantém sua função reguladora intacta nestes casos.

No hipotireoidismo primário, a redução dos níveis de tiroxina (T4) e tri-iodotironina (T3) circulantes diminui a inibição sobre os tireotrofos hipofisários, resultando em um aumento compensatório na secreção de TSH.

A Síndrome do Eutireoidiano Doente, comum em pacientes com doenças sistêmicas agudas, caracteriza-se por um aumento reflexo de T3 livre para compensar o estresse metabólico, mantendo o TSH em níveis permanentemente elevados.