Na poziom tyroksyny może wpływać wiele czynników, zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Choroby autoimmunologiczne, nowotwory, niedobór jodu i niektóre leki mogą powodować wzrost lub spadek poziomu tyroksyny. W przypadku nieprawidłowego poziomu tyroksyny występują specyficzne objawy. Leczenie osiąga się albo przez leczenie przyczyny, albo przez zastąpienie tyroksyny lub leki przeciwtarczycowe, w zależności od tego, czy poziom tyroksyny jest obniżony, czy podwyższony.
W tarczycy, która znajduje się w szyi, wytwarzana jest tyroksyna i inne hormony tarczycy w odpowiedzi na złożony mechanizm sprzężenia zwrotnego w organizmie. Prawidłowe funkcjonowanie tarczycy i uwalnianie różnych hormonów tarczycy, w tym tyroksyny, jest niezbędne do optymalnego funkcjonowania organizmu. Hormony tarczycy są niezbędne do metabolizmu i utrzymania równowagi wapnia w organizmie.
Wiele chorób autoimmunologicznych może wpływać na poziom tarczycy. Choroba autoimmunologiczna odnosi się do stanu, w którym przeciwciała organizmu atakują własne tkanki, w tym przypadku tkanki tarczycy. Choroba Grave’a występuje, gdy przeciwciała stymulują produkcję tyroksyny, podnosząc jej poziom i powodując nadczynność tarczycy. W przypadku autoimmunologicznego zapalenia tarczycy przeciwciała powodują, że tarczyca wytwarza mniej tyroksyny, co prowadzi do niedoczynności tarczycy lub niskiego poziomu tyroksyny.
Niedobór jodu, rzadko spotykany w krajach rozwiniętych, ale częstszy w krajach rozwijających się, powoduje obniżenie poziomu tyroksyny, ponieważ tarczyca potrzebuje jodu do funkcjonowania. Wrodzona niedoczynność tarczycy jest również czasami obserwowana, gdy dziecko rodzi się z niedoczynnością tarczycy. Dysfunkcja przysadki może również obniżyć poziom.
Niektóre leki, takie jak lit, który jest zwykle stosowany w chorobie afektywnej dwubiegunowej i amiodaron, lek nasercowy, mogą wpływać na poziom tyroksyny. Poziomy mogą zostać podniesione przez szereg innych warunków. Należą do nich potworniaki lub guzy jajnika, rak lub wole, gdzie tarczyca jest znacznie powiększona.
Objawy zarówno nadczynności, jak i niedoczynności tarczycy są na ogół dość specyficzne, co pozwala na postawienie diagnozy popartej pomiarami poziomu hormonów tarczycy. Wysoki poziom tyroksyny zwykle objawia się między innymi utratą masy ciała, drażliwością i lękiem. I odwrotnie, niski poziom tyroksyny może powodować przyrost masy ciała, zmęczenie i uczucie zimna.
Korekta poziomów tarczycy wiąże się z usunięciem wszelkich czynników sprawczych, takich jak leki. Leczenie farmakologiczne wysokiej tyroksyny polega na stosowaniu leków przeciwtarczycowych, takich jak karbimazol, radioterapia lub w niektórych przypadkach zabieg chirurgiczny. W przypadku niskiego poziomu tyroksyny jako terapię zastępczą stosuje się syntetyczną lewotyroksynę. W zależności od przyczyny zmiany poziomu tyroksyny leczenie może trwać całe życie.