甲状旁腺由咽囊上皮细胞发育而成
以前认为，两栖动物才开始形成甲状旁腺。近年发现，鱼类已经有完整的甲状旁腺腺体。人类的甲状旁腺发育受许多基因（如Gcm2/GCMB、Pax1、Pax9、Hox3a、Tbx1、GATA3、TBCE、Sox3、Eya1、Six1/4等）的调节。
在胚胎第7周，甲状旁腺的原基即逐渐与咽囊分离，并向尾侧移动；第8周，原基细胞团渐次分化，形成腺体；人胚第15周时，第3对咽囊的背翼上皮分化成下甲状旁腺组织，而其腹翼形成胸腺。
上甲状旁腺
从第4对咽囊的背翼上皮分化而来，但在发育过程中，由于胸腺向尾侧移动，带动了下甲状旁腺，使来源于第4对咽囊的甲状旁腺反而居于上方而成为上甲状旁腺。这是因为第4对咽囊形成的这对甲状旁腺即上甲状旁腺，其向下移动较近，多停留于甲状腺后缘的中部，有时亦可埋入甲状腺内，一般位于或接近甲状腺下动脉入口1cm处。
甲状旁腺的迁移过程
下甲状旁腺
自第3对咽囊形成的1对甲状旁腺向下移动较远，在形成下甲状旁腺的过程中与胸腺的发生有密切联系。即来源于咽囊腹翼的胸腺，在下降时常将下甲状旁腺牵拉至甲状腺后缘。在下甲状旁腺和胸腺向尾端下降过程中，甲状旁腺一般与胸腺分离，而位于甲状腺下极后方附近，即位于颈胸腺残余组织（甲状胸腺韧带）的上方、齐平或其中。两对甲状旁腺的细胞排列成索状，索间有毛细血管伸入并逐渐演化成内分泌腺体。
甲状旁腺外层包以结缔组织被膜，并伸入实质，将其分成若干分界不明显的小叶。血管、淋巴管和神经随结缔组织而出入腺体。随年龄增长，结缔组织逐渐增多（下图）。
甲状旁腺组织示意图
主细胞和透明细胞及嗜酸性细胞分泌PTH和少量PTHrP
甲状旁腺实质主要由排列成索、团的腺上皮和丰富的穿孔型毛细血管及网状纤维组成，上皮细胞可排列成滤泡状，腔内含少量胶质（colloid）。早期，甲状旁腺细胞分化为主细胞（chief cells），10岁以后才出现嗜酸性细胞（acidophilic cells，oxyphil cells）。
- 主细胞：幼年时期的甲状旁腺主要由主细胞（chief cells）组成。主细胞是合成及分泌PTH的细胞（在10岁前只有主细胞）。由于胞质的染色深浅不同，可分为透明细胞（clear cell）和暗细胞（dark cell）两种；两者比例约3∶1～5∶1。
- 透明细胞：透明细胞（clear cells）质颗粒内含PTH，以胞吐方式排放。根据Cattleman和Roth的观察，正常人有70%～80%的主细胞处于休止期，20%～30%的主细胞处于活动期。血清钙似乎控制主细胞的休止期，血清钙增高时休止期延长，反之休止期缩短，而合成期的长短与血清钙无关。甲旁亢患者的主细胞内脂肪小滴明显减少或无脂肪小滴，未受累腺体的主细胞脂肪小滴明显增加。在病变腺体中，间质脂肪细胞减少或完全缺如，而在未受累或正常腺体中增加。脂肪细胞或细胞内脂肪小滴在腺体内的分布不均匀，因此不能单凭这一特点诊断为甲旁亢。深色细胞或暗细胞是休止期的非活性细胞，胞质内含少量分泌颗粒，高尔基复合体不发达，但有大量糖原和脂滴，胞质着色深。从分泌期到休止期，中间有数个过渡期，着色深浅差别不大，一般难以鉴别。
- 嗜酸性细胞：嗜酸性细胞（acidophilic cells，oxyphilic cells）由主细胞转化而来，同时可见两者间的过渡型细胞（transitional cells）。7～10岁时才开始出现少量嗜酸性细胞，且随着年龄增长而增多。胞质中有嗜酸性颗粒，电镜下为许多小圆形线粒体。高尔基复合体不发达，含有少量糖原、脂滴和酶类（如脱氢酶、氧化酶和5′-核苷酸酶）。在正常甲状旁腺中，嗜酸性细胞既不合成也不分泌PTH。但是，在甲状旁腺腺瘤患者的嗜酸性细胞中含丰富的粗面内质网、分泌颗粒及巨大高尔基复合体，能合成及分泌过量PTH。
- 甲状旁腺增生与细胞凋亡：长期的甲状旁腺增生与PTH分泌增多并存，提示细胞的增殖与凋亡存在平衡失调。光镜下，继发性甲旁亢有典型的核凋亡改变。Bcl-2在正常组织的着色明显高于原发性和继发性甲旁亢，尤其以结节处为甚。Bax在正常组织分布均匀而甲旁亢的甲状旁腺组织不均匀，表明甲旁亢时有代偿性细胞凋亡增强。Ki-67阳性细胞数在继发性甲旁亢中明显增高，但凋亡细胞数明显减少，并伴有Bcl-2明显升高，因此认为原发性与继发性甲旁亢的细胞增殖特点是不同的，由于Bcl-2升高，减弱了凋亡过程，发生继发性甲旁亢。
紧密连接有重要功能
甲状旁腺组织的主质细胞间有紧密连接（tight junctions），具有小分子物质的通透功能，其物质基础是一些结构蛋白，如claudin和occludin。甲状旁腺的细胞紧密连接与细胞骨架（cell cytoskeleton）蛋白相互作用，促进分子转运。claudin 16（paracellin-1）在低镁血症-高尿钙综合征（hypomagnesemia-hypercalciuria syndrome）的发病中可能起了重要作用。
