一、发病原因
同型胱氨酸尿症为常染色体隐性遗传性代谢性疾病，突变基因可能位于2号染色体短臂。系由含硫氨基酸(蛋氨酸、胱氨酸)降解代谢障碍而致病。本病至少有三种不同的生化缺陷。
二、发病机制
蛋氨酸(又名甲硫氨酸)是构成人体的必需氨基酸之一，把分子中的硫转移给L-同型半胱氨酸，再进一步转化为胱氨酸其主要转化途径。(Lalonge等，1994)在该病患者中的SLC3A1基因中检测到一个半胱氨酸，467位至苏氨酸的突变，此突变基因能诱导氨基酸几乎完全丧失转运活性。
现已发现在这种转化过程中，有多种酶的缺陷能引起某些氨基酸沉积于细胞内，同时伴有血清中其他氨基酸浓度升高。同样，这种酶缺陷也可影响到同型半胱氨酸再甲基化转化为蛋氨酸。形成S-腺苷酰蛋氨酸是蛋氨酸转化到同型半胱氨酸的第一步。该反应受甲硫氨酸腺苷酰转移酶催化。正常时，ATP分子的腺苷酰被转移到蛋氨酸上，形成腺苷基蛋氨酸，这样以后就能参与几种转甲基反应。在正常人细胞内，S-腺苷基蛋氨酸转甲基形成S-腺苷基同型半胱氨酸，后者可很快水解，并可与丝氨酸合成胱硫醚，其间经过一步转硫反应也可再甲基化而形成蛋氨酸或氧化为同型胱氨酸。开始两步的蛋氨酸代谢反应受阻滞，可导致同型半胱氨酸沉积于组织中，同时其在尿和血清中的浓度也升高，蛋氨酸约占饮食蛋白中氨基酸的2.5%，在体内一部分合成组织蛋白，主要部分转化为胱氨酸、同型胱氨酸及其他衍生物(图1)。
目前至少已发现了5种类型的酶活性缺乏，其中以胱硫醚合成酶活性缺乏是最常见的类型：
1、胱硫醚合成酶缺乏型
简称合成酶型。此型最多见。蛋氨酸经中间代谢产物S-腺苷基蛋氨酸和S-腺苷基同型半胱氨酸转化为同型半胱氨酸，后者可被氧化成同型胱氨酸或丝氨酸并结合成胱硫醚。由于从同型半胱氨酸转化为胱硫醚的代谢途径发生阻滞，因而血和尿中同型胱氨酸和蛋氨酸浓度都增多。导致患儿体内蛋氨酸及其代谢物(同型胱氨酸、同型半胱氨酸)蓄积在体内，不能转化为胱硫醚(cystathionine，脑中正常存在的氨基酸之一)。形成胱硫醚的反应受胱硫醚合成酶催化，该酶需维生素B6作为辅酶。因此，部分病例使用大剂量维生素B6治疗有效。
2.甲基四氢叶酸-同型半胱氨酸甲基转移酶缺乏型
简称甲基转移酶型。此酶是通过四氢叶酸(THF)的甲基转移作用，使同型半胱氨酸转化为甲硫氨酸的重要活性酶。其活性需要有维生素B12(氰钴胺)的辅酶作用参与。此酶缺乏时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。此型病人的甲基转移酶酶蛋白本身的活性并未降低，而有辅酶(维生素B12)缺陷。正常时，同型胱氨酸经过甲基化作用可形成蛋氨酸，这种转化是在甲基转移酶催化下进行的，所需辅酶是维生素B12的活化型，即甲基维生素B12。本型是由于体内维生素B12代谢异常，不能将体内吸收的维生素B12在细胞内转化为活性型的有辅酶功能的维生素B12所致。
3.N5，10-甲烯四氢叶酸还原酶缺乏型简称还原酶型。
此酶的功能是催化 N5，10-甲烯四氢叶酸还原为N5-甲基四氢叶酸。后者可为同型胱氨酸经甲基化而转变为蛋氨酸的反应中提供甲基。该酶缺乏时，不能形成足够的N5-甲基四氢叶酸，所以可引起同型胱氨酸甲基化不足导致同型胱氨酸和同型半胱氨酸沉积于体内，而蛋氨酸的浓度明显低下，同时出现同型胱氨酸尿症。
4.氰钴胺还原酶缺乏型
此酶是维生素B12的主要代谢酶，影响多种辅酶的活性。
5.混合型
上述第2与第4型的混合型。
正常时，胱硫醚合成酶存在于肝和脑组织内。此酶缺乏时，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。
甲基转移酶缺乏引起的同型胱氨酸尿症，血浆中甲基B12减少，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，甚至减少，这也是与胱硫醚合成酶缺乏型的主要不同之处。血和尿中胱硫醚增多，血中叶酸也增多。
病理改变表现：
血管病变：各种器官内的血管(动脉和静脉)都表现为血管内膜纤维化、增生、弹力纤维破坏和管腔狭窄或闭塞。主动脉有缩窄或扩张所致的主动脉瓣关闭不全。大血管中层变薄，动脉和静脉有血栓形成。本病血栓形成，可能与高浓度的同型胱氨酸能激活凝血因子或改变蛋白多糖的结构有关。
脑部病变：脑白质内有多灶性脱髓鞘性变、血管损害、多发性栓塞灶形成脑软化及海绵样变性。硬脑膜窦可见有血栓形成。于脑实质内还可见神经元丧失。
肝脏病变：肝内可见有脂肪变性，伴有粗大的线粒体及多泡性小体。
肾脏病变：肾内可见有上皮细胞肿胀。
肌肉病变：横纹肌显示有局灶性碎片形成“Z”带破坏及肌丝结构紊乱。
眼部病变：眼内组织最常见的改变是有小带状异常。
骨骼病变：骨骼改变为骨形成不良的骨质疏松。
