一、發病原因
同型胱氨酸尿癥為常染色體隱性遺傳性代謝性疾病，突變基因可能位于2號染色體短臂。系由含硫氨基酸(蛋氨酸、胱氨酸)降解代謝障礙而致病。本病至少有三種不同的生化缺陷。
二、發病機制
蛋氨酸(又名甲硫氨酸)是構成人體的必需氨基酸之一，把分子中的硫轉移給L-同型半胱氨酸，再進一步轉化為胱氨酸其主要轉化途徑。(Lalonge等，1994)在該病患者中的SLC3A1基因中檢測到一個半胱氨酸，467位至蘇氨酸的突變，此突變基因能誘導氨基酸幾乎完全喪失轉運活性。
現已發現在這種轉化過程中，有多種酶的缺陷能引起某些氨基酸沉積于細胞內，同時伴有血清中其他氨基酸濃度升高。同樣，這種酶缺陷也可影響到同型半胱氨酸再甲基化轉化為蛋氨酸。形成S-腺苷酰蛋氨酸是蛋氨酸轉化到同型半胱氨酸的第一步。該反應受甲硫氨酸腺苷酰轉移酶催化。正常時，ATP分子的腺苷酰被轉移到蛋氨酸上，形成腺苷基蛋氨酸，這樣以后就能參與幾種轉甲基反應。在正常人細胞內，S-腺苷基蛋氨酸轉甲基形成S-腺苷基同型半胱氨酸，后者可很快水解，并可與絲氨酸合成胱硫醚，其間經過一步轉硫反應也可再甲基化而形成蛋氨酸或氧化為同型胱氨酸。開始兩步的蛋氨酸代謝反應受阻滯，可導致同型半胱氨酸沉積于組織中，同時其在尿和血清中的濃度也升高，蛋氨酸約占飲食蛋白中氨基酸的2.5%，在體內一部分合成組織蛋白，主要部分轉化為胱氨酸、同型胱氨酸及其他衍生物(圖1)。
目前至少已發現了5種類型的酶活性缺乏，其中以胱硫醚合成酶活性缺乏是最常見的類型：
1、胱硫醚合成酶缺乏型
簡稱合成酶型。此型最多見。蛋氨酸經中間代謝產物S-腺苷基蛋氨酸和S-腺苷基同型半胱氨酸轉化為同型半胱氨酸，后者可被氧化成同型胱氨酸或絲氨酸并結合成胱硫醚。由于從同型半胱氨酸轉化為胱硫醚的代謝途徑發生阻滯，因而血和尿中同型胱氨酸和蛋氨酸濃度都增多。導致患兒體內蛋氨酸及其代謝物(同型胱氨酸、同型半胱氨酸)蓄積在體內，不能轉化為胱硫醚(cystathionine，腦中正常存在的氨基酸之一)。形成胱硫醚的反應受胱硫醚合成酶催化，該酶需維生素B6作為輔酶。因此，部分病例使用大劑量維生素B6治療有效。
2.甲基四氫葉酸-同型半胱氨酸甲基轉移酶缺乏型
簡稱甲基轉移酶型。此酶是通過四氫葉酸(THF)的甲基轉移作用，使同型半胱氨酸轉化為甲硫氨酸的重要活性酶。其活性需要有維生素B12(氰鈷胺)的輔酶作用參與。此酶缺乏時病人血中的甲硫氨酸含量常偏低。尿中排出大量的同型胱氨酸和甲基丙二酸等。此型病人的甲基轉移酶酶蛋白本身的活性并未降低，而有輔酶(維生素B12)缺陷。正常時，同型胱氨酸經過甲基化作用可形成蛋氨酸，這種轉化是在甲基轉移酶催化下進行的，所需輔酶是維生素B12的活化型，即甲基維生素B12。本型是由于體內維生素B12代謝異常，不能將體內吸收的維生素B12在細胞內轉化為活性型的有輔酶功能的維生素B12所致。
3.N5，10-甲烯四氫葉酸還原酶缺乏型簡稱還原酶型。
此酶的功能是催化 N5，10-甲烯四氫葉酸還原為N5-甲基四氫葉酸。后者可為同型胱氨酸經甲基化而轉變為蛋氨酸的反應中提供甲基。該酶缺乏時，不能形成足夠的N5-甲基四氫葉酸，所以可引起同型胱氨酸甲基化不足導致同型胱氨酸和同型半胱氨酸沉積于體內，而蛋氨酸的濃度明顯低下，同時出現同型胱氨酸尿癥。
4.氰鈷胺還原酶缺乏型
此酶是維生素B12的主要代謝酶，影響多種輔酶的活性。
5.混合型
上述第2與第4型的混合型。
正常時，胱硫醚合成酶存在于肝和腦組織內。此酶缺乏時，酶活性只有正常的1%～2%。由于同型胱氨酸不能形成胱硫醚，所以血中的同型胱氨酸和蛋氨酸都增多，尿中也可排出大量的同型胱氨酸和一定量的蛋氨酸。
甲基轉移酶缺乏引起的同型胱氨酸尿癥，血漿中甲基B12減少，血和尿中同型胱氨酸和甲基丙二酸都增多，血中蛋氨酸不增高，甚至減少，這也是與胱硫醚合成酶缺乏型的主要不同之處。血和尿中胱硫醚增多，血中葉酸也增多。
病理改變表現：
血管病變：各種器官內的血管(動脈和靜脈)都表現為血管內膜纖維化、增生、彈力纖維破壞和管腔狹窄或閉塞。主動脈有縮窄或擴張所致的主動脈瓣關閉不全。大血管中層變薄，動脈和靜脈有血栓形成。本病血栓形成，可能與高濃度的同型胱氨酸能激活凝血因子或改變蛋白多糖的結構有關。
腦部病變：腦白質內有多灶性脫髓鞘性變、血管損害、多發性栓塞灶形成腦軟化及海綿樣變性。硬腦膜竇可見有血栓形成。于腦實質內還可見神經元喪失。
肝臟病變：肝內可見有脂肪變性，伴有粗大的線粒體及多泡性小體。
腎臟病變：腎內可見有上皮細胞腫脹。
肌肉病變：橫紋肌顯示有局灶性碎片形成“Z”帶破壞及肌絲結構紊亂。
眼部病變：眼內組織最常見的改變是有小帶狀異常。
骨骼病變：骨骼改變為骨形成不良的骨質疏松。
