Levotiroxina sódica é o sal sódico cristalino sintético de l-3,35,5-tetraiodotironina(T4). O T4 sintético é similar ao produzido pela tireóide humana. O T4 contém 4 átomos de iodo, sendo formado pelo acoplamento de duas moléculas de diiodotirosina (DIT). A síntese dos hormônios tireoideanos é controlada pelo TSH (thyroid stimulating hormone), secretado pela hipófise anterior, a qual por sua vez, é controlada através de mecanismos de retro-controle, pelos próprios hormônios tireoideanos, e pelo TRH (thyrotropin releasing hormone), um tripeptídio de origem hipotalâmica. Os hormônios endógenos são suprimidos quando se administra hormônio exógeno em excesso a indivíduos eutireóideos.
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