垂体前叶分泌的促甲状腺激素(Thyroid Stimulating Hormone, TSH)的相对分子质量约为25000–28000，与腺垂体分泌的卵泡刺激激素(Follicle Stimulating Hormone, FSH)、黄体生成素(Luteinizing Hormone, LH)以及胎盘分泌的人绒毛膜促性腺激素(human Chorionic Gonadotropin, hCG)一样均为异源二聚体糖蛋白激素。这些激素由非特异性的α亚基与特异性的β亚基以非共价键联结而成。TSH的β亚基决定了其生物学的特性，并且它可能也是激素合成的限速步骤。一般异源二聚体糖蛋白激素的循环水平，以及其活性和作用时间均受翻译后糖基化修饰所调节。
TSH是调控甲状腺细胞生长和甲状腺激素合成、分泌的主要因子。生理上下丘脑分泌的促甲状腺释放激素(Thyrotropin Releasing Hormone, TRH)和垂体分泌的TSH调控甲状腺滤泡上皮细胞合成和分泌甲状腺激素，即甲状腺素(Thyroxine, T4)和三碘甲状腺原氨酸(Triiodothyronine, T3)。TSH分泌受下丘脑–垂体–甲状腺轴的控制和调节，同时还存在甲状腺自身的自主性调节。下丘脑分泌TRH刺激垂体促甲状腺激素细胞合成和分泌TSH，血清内的T3和T4对垂体分泌TSH有负反馈性调节作用（图1）。
TSH对甲状腺有重要的促进作用，如对碘的摄取、酪氨酸残基的碘化、甲状腺激素的偶联反应及甲状
腺激素的释放等。此外，TSH还作用于甲状腺的许多代谢过程，如cAMP的产生、葡萄糖的氧化、氧的消耗
以及磷脂和蛋白质的合成等。TSH在形态学上也表现出明显的作用。注射TSH后，可见甲状腺滤泡上皮细胞从顶端伸出伪足吞噬胶质，胶体小滴出现在滤泡细胞 内。TSH的作用持续增强，甲状腺明显增生，腺细胞呈 调控机制高柱状，细胞分裂活动增强，滤泡腔内胶质明显减少等现象。

1. TSH检测的临床意义
甲状腺功能改变时，TSH的波动较甲状腺激素更迅速且显著，是反映下丘脑–垂体–甲状腺轴功能的敏感指标。因此，临床上检测血TSH水平主要用于评价下丘脑–垂体–甲状腺轴的功能状态。甲状腺功能低下、甲状腺功能亢进和克汀病的临床实验室诊断检测中都包括了TSH项目。当血液中TSH浓度≥20mIU/L时，多诊断为甲低；对于甲亢的TSH诊断标准多为小于0.5mIU/L。