14～168皮摩／升（5～60皮克／毫升）。

原发性甲状腺功能减退时，TRH及TSH都增高，重症时血浆TRH可达970皮摩/升。继发性甲状腺功能减退，如席汉综合征，TRH升高，TSH减少，此为垂体性甲状腺功能减退。TRH和TSH，T3，T4均下降，往往是下丘脑性甲状腺功能减退。甲状腺功能亢进症，TRH正常或降低。亚急性甲状腺炎，早期血中TRH正常，后期甲状腺功能减退时，血中TRH升高。

见于先天性单纯TRH缺乏症。下丘脑功能紊乱TRH降低。脑外伤可引起下丘脑释放激素的减少，TRH降低。作用于中枢神经系统的镇静剂如巴比妥类药，可抑制下丘脑分泌，使血液中TRH降低；中枢神经系统的兴奋药可促进TRH释放使血中TRH升高。