Eram encontradas próximas às regiões apicais das células foliculares, geralmente como espessamentos eletrodensos das membranas das células vizinhas. Não foram observados desmossomos. 

Em algumas células observam-se centríolos ou corpos basais, associados a microtúbulos, que podem ser interpretados como cílios abortivos.  Não foram observados cílios livres. 

Eram constituídos por células endoteliais de espessura variável, por vezes muito afiladas, e unidas por junções simples. As células endoteliais apoiavam-se sobre fina camada de membrana basal. 

O iodo é captado do sangue e concentrado por uma bomba de membrana. A tireoglobulina é sintetizada pelo retículo endoplasmático rugoso, aparelho de Golgi, e secretada para a luz folicular, ondo ocorre conjugação com o iodo em resíduos de tirosina. A tireoglobulina iodinizada é internalizada por pinocitose, digerida por lisossomos, liberando os hormônios T3 e T4, que passam à circulação. 

Os hormônios tiroidianos triiodotironina (T3) e tetraiodotironina (T4) regulam expressão gênica, diferenciação tecidual, e o metabolismo como um todo.  Têm a característica exclusiva de conter o elemento iodo ligado a resíduos do aminoácido tirosina. Como o iodo é raro na natureza e nos alimentos, a glândula desenvolveu um mecanismo de bombeamento para captá-lo e concentrá-lo. A síntese hormonal ocorre em uma grande glicoproteína, a tireoglobulina, secretada pelas células foliculares para o interior dos folículos tiroidianos. 

Tireoglobulina é uma glicoproteína com duas subunidades,  PM de cerca de 600.000 e 5.000 aminoácidos, dos quais 115 são resíduos de tirosina. Cada um deles é um sítio potencial de iodização. Os carboidratos correspondem a 8 a 10% do peso e o iodo entre 0,2 a 1 %, dependendo da disponibilidade na dieta.   A ‘lógica’ de sintetizar uma proteína tão grande é talvez que a conformação espacial da sua estrutura favorece acoplamento dos resíduos de tirosina dois a dois para formar as moléculas de hormônio. 

A tireoglobulina é sintitetizada no retículo endoplásmico rugoso na porção basal da célula, passa pelo complexo de Golgi e é secretada para o interior do colóide folicular, que é uma coleção extracelular.  À medida que ocorre a organificação do iodo (inserção nos resíduos de tirosina), o colóide é captado de volta pelas células foliculares, cuja superfície luminal está povoada de microvilos. Através de um mecanismo de pinocitose, gotículas de colóide são interiorizadas e fundidas com lisossomos, formando fagolisossomos. A digestão da tireoglobulina libera os hormônios T3 e T4, que passam ao sangue. Os aminoácidos são reciclados. 

Todos os processos acima são acelerados pelo TSH (thyroid stimulating hormone) sintetizado pelas células da adenohipófise. 

As células foliculares contêm na membrana plasmática da porção basal da célula (voltada para sangue) uma bomba de iodeto, que normalmente concentra o iodo numa razão de 25 vezes, mas pode chegar a 500 x em animais cronicamente estimulados com TSH ou a menos de 5 x em animais hipofisectomizados. 

O iodeto é então oxidado por uma tireoperoxidase, que requer água oxigenada como agente oxidante, uma reação exclusiva da tiróide. A peroxidase está presente na membrana apical da célula folicular e/ou no citoplasma imediatamente subjacente.  O iodeto oxidado reage com os resíduos de tirosina da tireoglobulina, primeiro na posição 3 do anel aromático, depois na posição 5, formando mono- e diiodotirosina.  Depois desta reação o iodo incorporado não pode mais sair livremente da tiróide.  A tirosina livre pode ser iodinada, mas não pode depois ser incorporada em proteínas, pois não há RNA transportador que reconheça tirosina iodinada. 

Posteriormente, há acoplamento dos resíduos iodinados de tirosina na molécula da tireoglobulina.  Acoplamento de dois resíduos de diiodotirosina forma tetraiodotironina (T4). Acoplamento de um resíduo de diiodotirosina a um de monoiodotirosina forma triiodotironina (T3).  O mecanismo provavelmente envolve também a mesma  tireoperoxidase, através da formação de radicais livres de iodotirosina. Os hormônios prontos ficam como parte integral da tireoglobulina até sua degradação nos lisossomos da célula folicular. 

Os hormônios liberados no sangue circulam ligados a proteínas específicas, a mais importante sendo a TBG (thyroxine binding globulin).  A pequena proporção de hormônio livre é responsável pela atividade biológica. Os hormônios ligam-se a um receptor de alta afinidade nos núcleos das células alvo, sendo que a afinidade de T3 é cerca de 10 vezes maior que a de T4. 

Fonte: Murray RK et al (eds). Harper’s Biochemistry. 23rd Ed 1993 Appleton & Lange, Norwalk CT.  pp 509-13.