Sebagai respon terhadap thyroid stimulating hormone (TSH) yang disekresikan dari kelenjar pituitari, kelenjar tiroid yang normal akan memproduksi dan mensekresikan T4 (80%) dan T3 (20%). Sekitar 50% hormon tiroksin (T4) selanjutnya dikonversi melalui proses deiodinasi menjadi metabolit aktifnya yaitu T3. Meskipun T4 adalah produk utama yang disekresikan oleh kelenjar tiroid, T3 menunjukkan mayoritas efek fisiologis dari hormon tiroid. T4 dan T3 menunjukkan potensi relatif 1:4 (T4:T3).[1-3]

T4 dan T3 bekerja hampir pada setiap sel di dalam tubuh. Misalnya di jantung, hormon tiroid menimbulkan efek permisif pada katekolamin sehingga meningkatkan ekspresi reseptor beta dan menyebabkan peningkatan denyut jantung, cardiac output, dan kontraktilitas jantung. Karena itu, penderita hipotiroid akan mengalami penurunan laju metabolisme, dengan gejala seperti mudah lelah, lemas, intoleransi terhadap cuaca dingin (cold intolerance), peningkatan berat badan, konstipasi, perubahan suara, dan kulit kering. [1-3,14]

Farmakokinetik                                                                 

Levothyroxine atau levotiroksin diabsorpsi sebagian besar di jejunum dan ileum, sangat sedikit di lambung. Absorpsi meningkat saat perut kosong dan menurun pada sindrom malabsorpsi. Waktu untuk mencapai konsentrasi maksimum (Tmax) sekitar 3 jam pada pasien hipotiroid. Sebesar 80% dosis harian T4 mengalami deiodinasi, sebagian menjadi T3 dan sebagian lagi menjadi reverse T3 (rT3).

Absorbsi

Absorpsi levotiroksin terjadi di saluran cerna berkisar 40‒80%. Sebagian besar penyerapan terjadi di jejunum dan ileum, sedangkan penyerapan di lambung sangat sedikit. Absorpsi meningkat pada perut kosong atau kondisi puasa, dan menurun pada sindrom malabsorpsi. Waktu mencapai Tmax +2 jam pada individu sehat atau eutiroid, sedangkan pada pasien hipotiroid tercapai sekitar 3 jam. Makanan juga memperlambat Tmax. Bioavailabilitas levotiroksin sekitar 60‒80% pada individu eutiroid. Bioavailabilitas ini sedikit lebih tinggi pada pasien hipotiroid dan hipertiroid. Bioavailabilitas pada perut kosong sekitar 79%, sedangkan saat ada makanan berkurang menjadi 64% saat diberikan dosis 100 mcg.[2,15]

Distribusi

Volume levotiroksin yang didistribusi adalah sekitar 11,6 liter pada individu eutiroid, dan 14,7 liter pada penderita hipotiroid primer. Sebagian besar levotiroksin berikatan dengan protein plasma seperti thyroxine binding globulin (TBG), thyroxine-binding prealbumin (TPBA), dan albumin. Hanya hormon yang tidak terikat yang aktif secara metabolik. Banyak obat dan kondisi fisiologis yang mempengaruhi ikatan hormon tiroid terhadap protein serum. Hormon tiroid tidak langsung menembus barier plasenta.[2,15]

Metabolisme

Rute metabolisme T4 utama melibatkan reaksi deiodinasi atau dihilangkannya iodin oleh enzim deiodinase. Dihilangkannya iodin dari outer ring T4 mentransformasi T4 menjadi T3, sehingga T4 dapat dianggap sebagai prohormon dari T3. Dihilangkannya iodin dari inner ring T4 menyebabkan terbentuknya reverse T3 (rT3). Sebesar 80% dosis harian T4 mengalami deiodinasi, sebagian menjadi T3 dan sebagian lagi menjadi reverse T3 (rT3). Baik T3 maupun rT3 selanjutnya dimetabolisme menjadi diiodotironin (T2), iodotironin (T1), dan reverse T2 dan T1.[2,15]

Eliminasi

Eliminasi levotiroksin terutama melalui ginjal. Kurang lebih 20% T4 dieliminasi di feses. Ekskresi T4 melalui urin berkurang seiring bertambahnya usia. Waktu paruh T4 sekitar 6,2 hari pada individu eutiroid, dan 7,5 hari pada pasien hipotiroid. Klirens T4 pada pasien hipotiroid dan individu sehat hampir sama, yaitu 0,056 dan 0,054 L/jam secara berturut-turut.[2,15]