Toxická nodulární struma je pozdní výsledek pomalého růstového procesu, při kterém se z mateřských folikulů normální štítné žlázy vytvářejí nové dceřiné folikuly. Vzhledem k tomu, že normální folikulární obal není budován monoklonálními epiteliálními buňkami, ale spíše buňkami s velmi variabilní funkční výbavou, mohou se dceřiné folikuly vzniklé přednostní replikací určitých mateřských folikulárních buněk obdařených vysokým růstovým potenciálem od mateřských folikulů lišit. Potomci folikulů mohou mít například vyšší nebo nižší metabolismus jódu než jejich progenitorové folikuly. Některé nově vzniklé folikuly mají vysoký autonomní, tj. na TSH nezávislý, jódový obrat, zatímco některé jiné mají vysoký autonomní růstový potenciál. Stupeň autonomní funkce je zcela nezávislý na stupni růstu. V procesu goitrogeneze mohou nově vzniklé folikuly navíc získat nové formy exprese genetických funkcí. Tyto nové znaky, např. určitý růstový vzor, se mohou stát dědičnými a jsou pak předávány z matky na dceřiné buňky. Výsledkem je nejcharakterističtější ze všech charakteristických znaků nodulárních goitrů, kterým je heterogenita struktury a funkce mezi dvěma nemocnými žlázami a dokonce i mezi těsně sousedícími folikuly téže žlázy. Velmi nestejná vnitřní rychlost replikace mezi různými folikulárními buňkami a stejně různá nezávislost na růstových podnětech vysvětlují regionální rozdíly v růstu strumy. Spolu se sítí fibrózních jizev, které brání nerušené expanzi rostoucí folikulární populace, to vždy vede k nodulárnímu růstu strumy. TSH rozhodně neodpovídá za růst tohoto typu strumy. Místo toho byla v posledních letech objevena řada růstových faktorů štítné žlázy, včetně růst stimulujících imunoglobulinů podobných těm, které se vyskytují u Gravesovy choroby. Jakmile se počet folikulárních buněk s vysokým vnitřním růstovým potenciálem vlivem extratyreoidálních růstových stimulů dostatečně zvětší, může se růst strumy stát autonomním a samovolným. To, zda nodulární struma vyvolá tyreotoxikózu, závisí na počtu folikulů s vysokým vnitřním jodovým obratem, které náhodou vzniknou v průběhu goitrogeneze. Na rozdíl od tyreotoxikózy u Gravesovy choroby je hypertyreóza u nodulární strumy velmi pomalu postupující, zákeřně se vyvíjející komplikací.