甲状腺激素的整个生成过程就像是一次穿越多层膜的奇妙旅行。0.1%的激素以游离状态在血液里流动，0.3%的T3和0.03%的T4是直接可被细胞利用的形式。所有这些激素都几乎与血浆蛋白牢牢结合在一起，比如99.97%的T4要先依附于TBG、TBPA或Alb。这种依赖于蛋白的运输方式把T4和T3在体内的平均停留时间延长了，让它们可以被高效利用。TH的合成过程从碘原子的“入门券”开始，NIS蛋白像一把钳子抓住血液里的碘离子，利用Na+/K+泵维持的膜电位把它们拖进滤泡细胞。一旦碘离子进了细胞，就会有“登机口”Pendrin蛋白把它们送到滤泡腔里。接着过氧化物酶TPO就会用H₂O₂做“催化剂”，把碘氧化成活性形式，让它去结合酪氨酸残基。DUOX2基因突变可能会导致先天性甲状腺功能减退症。在酪氨酸上结合了一个碘原子就变成了一碘酪氨酸（MIT），如果结合两个就变成了二碘酪氨酸（DIT）。接下来的耦合过程中，MIT和DIT会分别“缝合”成T3和T4。当TSH刺激滤泡上皮细胞时，碘化球蛋白会被内吞形成胶质小泡，溶酶体会把它水解释放出T4和T3。DEHAL1基因突变也可能导致同样的疾病。还有一种叫D1的酶专门负责把T4转化为供外周组织快速利用的T3，D2则让T4在局部生成T3以精准调控靶细胞，而D3则负责灭活TH以维持平衡。如果缺乏MCT8这种单羧酸转运蛋白，就会患上Allan-Herndone-Dudley综合征，说明它是决定TH能否进入脑等关键组织的“闸门”。如果SLC26A4基因出问题，就会影响Pendrin的功能；如果CH出现问题，可能与DUOX2或DEHAL1有关；如果Alb的含量只有10%，就意味着其他的转运蛋白在分担主要任务；当TBG的比例达到60%–75%时，TBPA的比例就会在15%–30%之间波动；而当DEHAL1突变时，就会导致体内碘池失衡；如果没有H₂O₂作为“催化剂”，过氧化物酶就无法完成氧化激活；如果NIS蛋白转运高氯酸盐等阴离子受阻，碘的吸收也会受到影响；如果TH像Allan-Herndone-Dudley综合征那样无法进入大脑，就会引发严重的神经运动障碍。