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Graves病的甲亢和甲状腺肿大是由于抗甲状腺刺激性抗体作用于甲状腺的结果。这种刺激性抗体有类似的TSH的作用，是一种针对甲状腺细胞丰TSH受体的抗体，并通过腺苷酸环化酶机制起作用，因此又称促甲状腺激素受体抗体（TRAb），或甲状腺刺激抗体（TSAb），或甲状腺刺激性免疫球蛋白（TSI）。这些抗体由于作用时间较长持久，又特称之为长作用甲状腺刺激素（Long acting thyroid stimulator,LAST)，是一种7S的IgG分子。在不能检出LATS的部分Graves′病患者的血清中，还能检出另一种免疫球蛋白，即LATS与TSH的比较见表6－4－2。
Graves'病的自射 免疫异常还表现在：①甲状腺与眼球后组织有淋巴细胞和浆细胞浸润；②甲状腺组织有IgG、IgM和IgA沉着；③周围血循环中淋巴细胞绝对值和百分比增高，常伴有淋巴结、胸腺和脾脏淋巴组织增生；④患者本身或其家属发生其他自身免疫性病者常较多见；⑤皮质类固醇和免疫抑制剂可缓解Graves病的甲亢与眼征。
Graves病与HLA－A1、B8、DR3、BW40关系密切，阳性者其易感性与相对危险性均增高。精神创伤与高碘食物可促使有Graves病遗传倾向的个体出现甲亢，为其重要诱因，但发病机理尚未阐明。
眼征的病因仍不清楚，可能是平行而又不同的免疫机理起作用。突眼性免疫球蛋白（OIgG）可在2／3具有活动性的Graves'眼征的患者血清中检出，其活性可使鱼发生突眼。OIgG还可直接地针对胫骨前肌膜的一种或数种抗原。无突眼的Graves病患者的血清中无OIgG。
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