Wole guzkowe toksyczne jest późnym wynikiem powolnego procesu wzrostu generującego nowe pęcherzyki potomne z pęcherzyków macierzystych prawidłowej tarczycy. Ponieważ prawidłowa otoczka pęcherzykowa nie jest zbudowana z monoklonalnych komórek nabłonkowych, lecz raczej z komórek o bardzo zróżnicowanym wyposażeniu czynnościowym, pęcherzyki potomne powstałe w wyniku preferencyjnej replikacji poszczególnych komórek macierzystych, obdarzonych dużym potencjałem wzrostu, mogą różnić się od pęcherzyków macierzystych. Na przykład, potomne pęcherzyki mogą mieć wyższy lub niższy metabolizm jodu niż ich progenitorowe pęcherzyki. Niektóre z nowo powstałych pęcherzyków mają wysoki autonomiczny, tj. niezależny od TSH, obrót jodu, podczas gdy inne mają wysoki autonomiczny potencjał wzrostu. Stopień autonomicznej funkcji jest całkowicie niezależny od stopnia wzrostu. W procesie goitrogenezy nowo powstałe pęcherzyki mogą ponadto nabywać nowe formy ekspresji funkcji genetycznych. Takie nowe cechy, np. określony wzorzec wzrostu, mogą stać się dziedziczne i są przekazywane z komórki macierzystej do komórek potomnych. Efektem tego jest najbardziej charakterystyczna cecha wola guzkowego, jaką jest heterogenność budowy i funkcji pomiędzy dwoma chorymi gruczołami, a nawet pomiędzy ściśle przylegającymi do siebie pęcherzykami tego samego gruczołu. Duże różnice w tempie replikacji wewnętrznej pomiędzy różnymi komórkami pęcherzykowymi i równie różna niezależność od bodźców wzrostowych są przyczyną regionalnych różnic we wzroście wola. W połączeniu z siecią włóknistych blizn, które uniemożliwiają swobodną ekspansję rosnącej populacji pęcherzyków, powoduje to niezmiennie guzkowy charakter wzrostu wola. TSH z pewnością nie jest odpowiedzialne za wzrost wola tego typu. W ostatnich latach odkryto natomiast szereg czynników wzrostu tarczycy, w tym immunoglobuliny stymulujące wzrost, podobne do tych, które występują w chorobie Gravesa-Basedowa. Gdy liczba komórek pęcherzykowych o wysokim wewnętrznym potencjale wzrostu pod wpływem pozatarczycowych bodźców wzrostowych stanie się wystarczająco duża, rozrost wola może stać się autonomiczny i samonapędzający się. To, czy wole guzkowe wywoła tyreotoksykozę, zależy od liczby pęcherzyków o wysokim wewnętrznym obrocie jodu, które powstaną w trakcie wola. W przeciwieństwie do tyreotoksykozy w chorobie Gravesa-Basedowa, nadczynność tarczycy w wole guzkowym jest powikłaniem bardzo wolno postępującym, rozwijającym się podstępnie.