La tiroxina (T4) è il principale ormone secreto dalla ghiandola tiroide, prodotto dalla iodinazione della tireoglobulina nei follicoli tiroidei sotto lo stimolo del TSH ipofisario. Nel sangue il 99,97% della T4 circola legato a proteine: la TBG (thyroxine-binding globulin, che trasporta il 75%), l'albumina (15%) e la transtiretina (10%). Solo lo 0,03% circola in forma libera (FT4), che è la quota biologicamente attiva disponibile per l'ingresso nelle cellule bersaglio dove viene convertita in T3 (triiodotironina) dalla desiodasi di tipo 1 e 2. Il dosaggio della FT4 si esegue su siero con immunoassay (chemiluminescenza, ECLIA, FPIA). Valori normali sono indicativamente 0,7-1,9 ng/dL. Il vantaggio della FT4 rispetto alla T4 totale è che non è influenzata dalle variazioni delle proteine di legame: la gravidanza, i contraccettivi orali e le epatiti aumentano la TBG e la T4 totale senza modificare la FT4; la sindrome nefrosica, la cirrosi e i corticosteroidi riducono la TBG e la T4 totale senza alterare la FT4. La FT4 è il test di riferimento per la funzione tiroidea: è elevata nell'ipertiroidismo (morbo di Basedow-Graves, adenoma tossico, tiroidite subacuta) e ridotta nell'ipotiroidismo (tiroidite di Hashimoto, post-tiroidectomia, post-radioiodio). L'interpretazione è sempre integrata con il TSH: un TSH soppresso con FT4 elevata conferma l'ipertiroidismo, un TSH elevato con FT4 ridotta l'ipotiroidismo primario.