視床下部-下垂体-甲状腺軸
甲状腺の恒常性は、ほぼ全ての高等脊椎動物が有する多重フィードバックループシステムによって実現されている。この制御が正しく機能する事は成長、細胞分化、生殖、知能の発達に不可欠である。極少数の動物(メキシコサンショウウオやナマケモノ等)では恒常性が損なわれているため甲状腺ホルモン濃度が極端に低く、これらの動物の代謝や個体発生における特殊性の要因となっていると考えられる。
下垂体から分泌される甲状腺刺激ホルモン(TSH:Thyroid Stimulating Hormone)は、甲状腺を刺激してチロキシン(T4)を分泌させる。この時トリヨードチロニン(T3)も分泌されるが、T3の大部分は肝臓、脂肪組織、グリア細胞、骨格筋などの末梢器官で、循環しているT4からの脱ヨウ素化により生成される。脱ヨウ素化はTSH、バソプレッシン、カテコールアミン等の多くのホルモンや神経信号によって制御されている。
T3・T4はいずれも下垂体からのTSH分泌を抑制し(ネガティブフィードバック)、結果として全てのホルモンの濃度が平衡に達する。