autoszomális recesszív veleszületett methemoglobinemia a CYB5R3 gén mutációi okozzák. Ez a gén utasítást ad a citokróm B5 reduktáz 3 nevű enzim előállítására. Ez az enzim részt vesz a negatív töltésű részecskék, az úgynevezett elektronok egyik molekulából a másikba történő átvitelében. Ennek az enzimnek két változatát (izoformákat) állítják elő a CYB5R3 génből., Az oldható izoform csak a vörösvérsejtekben van jelen, a membránhoz kötött izoform pedig minden más sejttípusban megtalálható.
minden hemoglobin molekula négy vasat tartalmaz, amelyek oxigén hordozásához szükségesek. Normál vörösvérsejtekben a hemoglobinban lévő vas vas (Fe2+), de spontán módon vas (Fe3+) lehet. Ha a hemoglobin vas vasat tartalmaz, akkor methemoglobin. A citokróm B5 reduktáz 3 oldható izoformája megváltoztatja a vas vas vasat vasra, így a hemoglobin oxigént szállíthat a szövetekbe. Általában a vörösvértestek kevesebb, mint 2% methemoglobint tartalmaznak.,
a membránhoz kötött izoformát széles körben használják a szervezetben. Ez izoform szükséges számos kémiai reakciók, beleértve a bontás és a zsírsavak képződését, a koleszterin képződését, valamint a bontás a különböző molekulák és gyógyszerek.
az I. típusú autoszomális recesszív veleszületett methemoglobinémiát okozó CYB5R3 génmutációk általában csökkentik az enzimaktivitást vagy a stabilitást. Ennek eredményeként az enzim nem képes hatékonyan megváltoztatni a vas vas vasat vasra, ami a vörösvértestekben a methemoglobin 10-50% – os növekedéséhez vezet., A methemoglobin növekedése, valamint a normál hemoglobin megfelelő csökkenése csökkenti a szövetekbe szállított oxigén mennyiségét. A megváltozott enzimaktivitás csak a vörösvértesteket érinti, mivel más sejtek kompenzálhatják az enzimaktivitás csökkenését,de a vörösvértestek nem.
az autoszomális recesszív veleszületett methemoglobinemia II típusú mutációk általában az enzimaktivitás teljes elvesztését eredményezik. A sejtek nem tudják kompenzálni ennek az enzimnek a teljes elvesztését, ami a vörösvértestekben a methemoglobin 10-70% – os növekedését eredményezi., A methemoglobin növekedése, valamint a normál hemoglobin megfelelő csökkenése cianózishoz vezet. Az enzimaktivitás hiánya más sejtekben a II. típusú neurológiai jellemzőkhöz vezet. a kutatók azt gyanítják, hogy a neurológiai problémákat a károsodott zsírsav és koleszterinképződés okozza, ami csökkenti a mielin nevű zsíros anyag termelését. Myelin
elszigeteli az idegsejteket és elősegíti az idegimpulzusok gyors továbbítását., Ez a csökkent mielin-képződési képesség (hypomyelinizáció) az idegsejtek elvesztéséhez vezet, különösen az agyban. Ezeknek a sejteknek a elvesztése valószínűleg hozzájárul az autoszomális recesszív veleszületett methemoglobinemia II. típusú encephalopathiához és mozgási rendellenességekhez.