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甲状腺球蛋白(Tg) 是储存在甲状腺滤泡胶质里的一种大分子糖蛋白(MW = 660000)。甲状腺球蛋白是甲状腺内部合成T4和T3的激素原。含蛋白酶的溶酶体将T4、T3和Tg断开从而释放出T4和T3。甲状腺球蛋白(Tg)由甲状腺滤泡上皮细胞分泌，是甲状腺激素合成的前体蛋白和储存的载体，血清Tg水平升高与以下三个因素有关：甲状腺肿、甲状腺组织炎症和损伤、TSH、hCG或TRAb对甲状腺刺激。
甲状腺球蛋白存在于健康个体的血清内，在一些破坏甲状腺组织的紊乱现象出现时，它的值会升高。Hashimoto (病慢性淋巴细胞性甲状腺炎CLT）、Graves（病毒性弥漫性甲状腺肿）、甲状腺腺瘤、亚急性甲状腺炎、甲状腺癌等均可出现循环中Tg 水平升高。因此，主要作为甲状腺切除后的一个指标。做过甲状腺切除术的而且血液中不存在甲状腺球蛋白抗体的病人，甲状腺球蛋白可以检测这些病人的情况 。血清甲状腺球蛋白浓度反映出甲状腺质量、甲状腺损伤和TSH受体激活的情况。当患者有甲状腺肿或处于多数的甲亢状态时，血清Tg升高。异常升高的血清Tg浓度是由于甲状腺质量的异常、过多的对甲状腺的刺激、或手术继发的甲状腺物理损伤、细针抽吸或甲状腺炎。在分化型甲状腺癌(DTC)情况下，血清Tg浓度反映了甲状腺质量（肿瘤或正常残余组织）、甲状腺损伤（手术或FNA）、以及TSH受体激活。因为TSH水平是血清Tg浓度的主要调节物，不知道患者的TSH状态很难解释血清Tg值。虽然对于接受治疗的DTC患者没有一个“正常Tg参考范围”，但是甲状腺质量和血清间的正常关系提供了一个重要参考点。当血清TSH水平正常时，1g甲状腺正常组织可以特定地释放1μg/L Tg到循环中；如果血清TSH受抑制低于0.1mU/L，它仅释放0.5μg/L的Tg。Tg浓度升高在不同的甲状腺疾病中均有报道，桥本氏病，葛瑞夫兹病等，Tg还有助于鉴别亚急性甲状腺炎和人为甲状腺毒症。对于先天性甲状腺功能减退症Tg的检测可用于鉴别先天性甲状腺缺失和甲状腺发育不全或其他病理情况。Tg检测主要用于甲状腺全切或次全切术后病人的随访。由于甲状腺是Tg唯一已知来源，在甲状腺全切或次全切伴随放射性碘成功消融残留甲状腺组织后，血清Tg浓度将降至极低，甚至检测不到。对于部分甲状腺切除的病人，检测到的Tg水平取决于手术后残留的甲状腺组织的多少。若甲状腺全切术后仍可检测出Tg则提示DTC残留或复发。因此Tg明显升高常提示该疾病复发。使用血清Tg测定的限制因素在于病人体内的Tg自身抗体的存在。这些抗体会干扰Tg的免疫测定，导致值错误地升高或降低。对于需要进行Tg测定的病人，确定其Tg自身抗体的水平非常重要。血清甲状腺球蛋白自身抗体(TgAb) 的存在对甲状腺球蛋白(Tg) 测定具有干扰作用。所以，只要是含有TgAb，即使是含非常低水平TgAb的血清，都不能用来做Tg测试。需要说明的是：甲状腺髓样癌的肿瘤组织来源于甲状腺C细胞，而非甲状腺滤胞上皮细胞，故此类癌症患者血清Tg水平并不升高甚至是降低的。
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