Η θυρεοειδοτρόπος ορμόνη (θυρεοτροπίνη, TSH, Thyroid-Stimulating Hormone) είναι μια γλυκοπρωτεϊνική ορμόνη που παράγεται από τα θυρεοειδοτρόπα κύτταρα του προσθίου λοβού της υπόφυσης (αδενοϋπόφυση), ως απάντηση στην υποθαλαμική ορμόνη θυρεοεκλυτίνη (TRH). Η θυρεοτροπίνη διεγείρει το θυρεοειδή αδένα προς παραγωγή θυρεοειδικών ορμονών. Οι θυρεοειδικές ορμόνες, με τη σειρά τους, αναστέλλουν την έκκριση TSH από την υπόφυση, δημιουργώντας ένα κύκλωμα αρνητικής ανατροφοδότησης (feedback).

Η θυρεοτροπίνη παρουσιάζει παρόμοια χημική δομή με άλλες ορμόνες, όπως η LH, η FSH και η β-hCG. Συγκεκριμένα, οι ορμόνες αυτές αποτελούνται από δύο πρωτεϊνικές υπομονάδες, την α και τη β. Η α-υπομονάδα είναι κοινή, ενώ η β-υπομονάδα διαφέρει και δίνει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά στην ορμόνη.

Η TSH αυξάνει την πρόσληψη του ιωδίου από το θυρεοειδή αδένα και διεγείρει τη σύνθεση των θυρεοειδικών ορμονών. Συντελεί στην αύξηση του βάρους του αδένα, που είναι αποτέλεσμα της αυξημένης λειτουργίας του. Ταυτόχρονα, βοηθά στη διάσπαση της αποθηκευμένης, μέσα στα θυλάκια του θυρεοειδούς, θυρεοσφαιρίνης. Οι παραγόμενες, με τον τρόπο αυτό, θυρεοειδικές ορμόνες αποδεσμεύονται άμεσα στην κυκλοφορία.

Στη νόσο του Graves αναπτύσσονται αυτοαντισώματα κατά του υποδοχέα της TSH της μεμβράνης των θυρεοειδικών κυττάρων. Τα αντισώματα αυτά ασκούν διεγερτική δράση, ανάλογη με εκείνη της TSH. Διεγείρουν ανεξέλεγκτα το θυρεοειδή αδένα προς παραγωγή θυρεοειδικών ορμονών, με αποτέλεσμα την εμφάνιση της κλινικής εικόνας του υπερθυρεοειδισμού.