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甲状腺激素的合成和分泌过程受下丘脑、通过垂体前叶所分泌的促甲状腺激素(TSH)的调解和控制,而TSH的分泌则受血液中甲状腺激素浓度的影响。
当人体内在活动或外部环境发生变化、甲状腺激素的需要量增加时(如寒冷、妊娠期妇女、生长发育期的青少年)、或甲状腺激素的合成发生障碍时(如给与抗甲状腺药物)血中甲状腺素的浓度下降,即可刺激垂体前叶,引起促甲状腺激素的分泌增加(反馈作用),而使甲状腺合成和分泌甲状腺素的过程加快;当血中的甲状腺素的浓度增加到一定程度后,它又可反过来抑制促甲状腺激素的分泌(负反馈作用),使甲状腺合成、分泌甲状腺素的速度减慢。
通过这种反馈和负反馈作用,维持下丘脑――垂体前叶――甲状腺之间的生理上动态平衡。