一、發病原因
常染色體顯性遺傳性疾病。
二、發病機制
鏈第6位上的谷氨酸被纈氨酸替代形成HbS，HbS在脫氧狀態下相互聚集，形成多聚體。多聚體在電子顯微鏡下呈纖維狀，每條纖維由14條珠蛋白鏈組成螺旋狀，直徑20nm。這種多聚體由于其HbS的鏈與鄰近的鏈通過疏水鍵連接而非常穩定，水溶性較氧合HbS低5倍以上。由于多聚體的形成和穩定均需要鄰近鏈的參與，故HbA(12)遠較HbF(22)容易參與HbS多聚體的形成。纖維狀多聚體排列方向與細胞膜平行，并與細胞膜緊密接觸，故當有足夠的多聚體形成時，紅細胞即由正常的雙凹形盤狀變為鐮刀形(或稱新月形)，此過程稱為鐮變。鐮變紅細胞僵硬，變形性差，在微循環中易遭破壞而發生溶血。鐮變紅細胞也使血流黏滯性增加，血流緩慢，加之變形性差，故可引起微血管堵塞。血流滯緩、血管堵塞又加重缺氧、酸中毒，從而誘導更多紅細胞發生鐮變。如此惡性循環加重溶血、血管堵塞，導致組織器官損傷以致壞死，產生嚴重臨床癥狀。鐮狀紅細胞對血管內皮的黏附性較正常紅細胞高2～10倍。黏附性增高的機制可能是鐮狀細胞變形、細胞脫水及細胞氧化使鐮狀細胞表面負電荷減少，與血管內皮細胞表面負電荷相斥力下降而吸力增加的緣故。鐮狀細胞對內皮細胞黏附性的顯著增高在血栓形成過程中起重要作用。諸多因素與紅細胞鐮變有關。紅細胞內HbS濃度和脫氧程度是主要因素已如上述。此外，紅細胞內2，3-二磷酸甘油酸含量、酸中毒、HbF含量、紅細胞脫水程度等因素也可影響鐮變過程。2，3-二磷酸甘油酸能降低血紅蛋白的氧親和力，pH降低時血紅蛋白易脫氧，故2，3-二磷酸甘油酸含量的增加和酸中毒時鐮變加重。HbF不含鏈，可抑制HbS的多聚體化，故不含HbF的紅細胞容易鐮變，而增加HbF含量可抑制鐮變。紅細胞內血紅蛋白濃度增高將增加HbS與鄰近鏈接觸而促進多聚體形成，故紅細胞脫水使血紅蛋白濃度增高可加重鐮變。紅細胞鐮變的初期是可逆的，給予氧可逆轉鐮變過程。但當鐮變已嚴重損害紅細胞膜而使紅細胞喪失鉀離子和水分后，鐮變就變為不可逆性，即使將這種細胞置于有氧條件下，紅細胞仍保持鐮狀。
