Hormony tarczycy, będące pochodnymi aminokwasów, wywierają swój efekt biologiczny w mechanizmie genomowym i pozagenomowym. Wpływ genomowy odbywa się poprzez połączenie trijodotyroniny (T₃) ze swoistym receptorem jądrowym i prowadzi do stymulowania lub hamowania ekspresji genów dla określonych białek strukturalnych i enzymatycznych. Działanie pozagenomowe realizowane jest poprzez połączenie hormonów tarczycy (HT) z białkami zlokalizowanymi w obrębie mitochondriów i błon komórkowych (kinaza P13K, integryna αVβ3), co wpływa na aktywność niektórych kinaz białkowych, transport jonów, metabolizm glukozy, procesy proliferacji i angiogenezy. Oddziaływanie genomowe rozwija się w ciągu kilkudziesięciu minut do kilku godzin, a jego efekty mogą utrzymywać się przez kilka tygodni. Wpływ pozagenomowy realizowany jest w ciągu minut.

Powyższy złożony mechanizm działania HT odnosi się także do układu sercowo-naczyniowego. W tabeli 1 przedstawiono przykłady białek, których synteza regulowana jest genomowo przez HT.

HT regulują na drodze pozagenomowej aktywność błonowych kanałów sodowych, potasowych i wapniowych, a czynność pompy sodowo-potasowej oraz pompy wapniowej siateczki sarkoplazmatycznej kontrolowana jest w mechanizmie podwójnym: genomowym i pozagenomowym. HT działają na układ sercowo-naczyniowy wielokierunkowo, wpływając na:

– kardiomiocyty bezpośrednio,

– obniżając opór systemowy,

– zwiększając objętość krwi krążącej,

– modulując aktywność układu współczulnego,

– przyspieszając metabolizm lipidów,

– zwiększając zużycie tlenu.

Hormony tarczycy pobudzają syntezę łańcuchów ciężkich miozyny typu α (MHC – ang. myosin heavy chains) odpowiedzialnych za szybki skurcz mięśnia sercowego. W ludzkim sercu dominuje jednak izoforma MHC typu β, która znajduje się pod negatywną kontrolą T₃. HT stymulują syntezę aktyny i troponiny I. Dodanie T₃ do hodowli kardiomiocytów powoduje zwiększenie syntezy białek, czego nie stwierdza się dodając T₃ do hodowli fibroblastów. HT regulują dostępność jonów wapnia dla kardiomiocytów, wpływając pobudzająco na aktywność błonowych kanałów Ca²⁺, wymienników Na⁺/Ca²⁺ oraz kanałów Ca²⁺ (tzw. kanały rianodynowe – ang. ryanodine channels) i pompy wapniowej (Ca²⁺-ATP-azy) siateczki sarkoplazmatycznej. Pompa wapniowa aktywnie sekwestruje jony wapniowe w zbiornikach siateczki sarkoplazmatycznej podczas rozkurczu, podczas gdy kanały rianodynowe uwalniają je w czasie skurczu, zwiększając jego efektywność. Czynność Ca²⁺-ATP-azy jest hamowana przez fosfolamban, pozostający pod negatywną kontrolą T₃. Obydwa zjawiska będące pod kontrolą HT: synteza białek kurczliwych i regulacja stężenia wapnia w komórce odgrywają kluczową rolę w kurczliwości mięśnia sercowego. HT wpływają genomowo i pozagenomowo na czynność układu bodźco-przewodzącego, oddziałując bezpośrednio oraz poprzez receptor β1-adrenergiczny na przyspieszenie spoczynkowego potencjału czynnościowego i skrócenie czasu repolaryzacji.

Dodatni efekt inotropowy HT związany jest także pośrednio z obniżeniem oporu obwodowego. HT zmniejszają opór obwodowy poprzez bezpośredni wpływ na mięśniówkę tętniczek oporowych oraz prawdopodobnie poprzez zwiększenie syntezy tlenku azotu, hormonów natriuretycznych (przedsionkowy i mózgowy hormon natriuretyczny – ANP, ang. Atrial Natriuretic Peptide, BNP – ang. Brain Natriuretic Peptide) oraz stymulację α1-adrenergiczną. Spadek oporu obwodowego powoduje wzrost rzutu serca oraz zwiększenie ciśnienia tętniczego skurczowego i spadek rozkurczowego. Obniżenie średniego ciśnienia tętniczego pociąga za sobą aktywację układu renina-angiotensyna-aldosteron; dodatkowo T₃ stymuluje bezpośrednio syntezę substratu reniny w wątrobie. Zwiększona aktywność układu renina-angiotensyna-aldosteron powoduje wzrost reabsorpcji sodu w nerkach. To z kolei wpływa na zwiększenie objętości wewnątrznaczyniowej, do czego przyczynia się także bezpośredni pobudzający wpływ T₃ na syntezę erytropoetyny. Zwiększenie obciążenia wstępnego prowadzi do dalszego wzrostu kurczliwości mięśnia sercowego. Wydaje się, że HT nie obniżają oporu płucnego; przypuszcza się, że zwiększony rzut serca obserwowany w nadczynności tarczycy powoduje nadciśnienie płucne, a w konsekwencji niewydolność prawego serca często obserwowaną w stanach tyreotoksykozy.

HT wpływają na stężenie cholesterolu całkowitego i LDL – cholesterolu głównie poprzez zależne od T₃ wątrobowe receptory dla LDL. Stężenie cholesterolu całkowitego i jego frakcji LDL jest odwrotnie proporcjonalne do stężenia HT. Niedobór HT sprzyja rozwojowi miażdżycy.

Niedoczynność tarczycy dotyczy 1-6% populacji. Występuje 4-5 razy częściej u kobiet, a jej częstość rośnie z wiekiem. W 99% przypadków hipotyreoza ma charakter pierwotny i jest najczęściej spowodowana przewlekłym limfocytowym zapaleniem tarczycy (syn. choroba Hashimoto) lub rozwija się jako efekt jatrogenny w następstwie przebytego leczenia radiojodem lub operacji tarczycy. Rzadziej bywa skutkiem podostrego lub bezobjawowego zapalenia tarczycy, przebycia brachyterapii nowotworów okolicy głowy, szyi lub klatki piersiowej oraz stosowanych leków: amiodaronu, litu, interferonu α, aldesleukiny, sunitynibu. U 1% chorych niedoczynność tarczycy jest spowodowana uszkodzeniem przysadki lub podwzgórza i niedoborem czynników tropowych- TSH i TRH (tyreoliberyny).