Kilpirauhashormonien pitoisuutta veressä säätelee akseli, jonka muodostavat aivot, aivolisäke ja kilpirauhanen. Keskeinen tekijä säätelyssä on tyreotropiinia (TSH) vapauttava hormoni (TRH), jota tuottaa hypotalamus.

Solutasolla tyroksiinin (T4) ja trijodityroniinin (T3) kuljetus solun sisään ja sieltä ulos vaatii spesifisiä kuljettajaproteiineja.

Soluissa T4:stä muodostuu dejodinaasientsyymien avulla T3:a. Se voi palautua takaisin verenkiertoon tai pysyä solun sisällä, siirtyä tumaan ja sitoutua kilpirauhashormonireseptoriin, mistä aiheutuu muutoksia kilpirauhashormonien vastegeenien luentaan.

Kilpirauhashormonien muokkaus dejodinaasien avulla on siten merkittävä reseptoritasoa edeltävä säätelyjärjestelmä. Dejodinaasit 1 ja 2 ovat tärkeitä T3-hormonin tuotannossa, ja dejodinaasi 3 vaikuttaa kilpirauhashormonien puhdistumaan verenkierrosta.

Kilpirauhashormonien vaikutusta kudoksissa ja soluissa säätelee siten usea mekanismi.