常染色体劣性先天性メトヘモグロビン血症は、CYB5R3遺伝子の変異によって引き起こされる。 この遺伝子は、シトクロムb5レダクターゼ3と呼ばれる酵素を作るための指示を提供する。 この酵素が関与する移転負の電荷をもつ粒子と電子から分子です。 この酵素の二つのバージョン（アイソフォーム）は、CYB5R3遺伝子から産生される。, 可溶性アイソフォームは赤血球にのみ存在し、膜結合アイソフォームは他のすべての細胞型に見出される。
各ヘモグロビン分子は、酸素を運ぶために必要とされる四つの鉄原子を含んでいます。 正常な赤血球では、ヘモグロビン中の鉄は鉄（Fe2+）であるが、自発的に鉄（Fe3+）になることがある。 ヘモグロビンが鉄を含む場合、それはメトヘモグロビンである。 シトクロムb5レダクターゼ3の可溶性アイソフォームは、ヘモグロビンが組織に酸素を供給することができるように、鉄鉄を鉄鉄に戻す。 通常、赤血球は2パーセント以下メトヘモグロビンを含んでいます。,
膜結合アイソフォームは体内で広く使用されています。 このアイソフォームは、脂肪酸の分解および形成、コレステロールの形成、および様々な分子および薬物の分解を含む多くの化学反応に必要である。
常染色体劣性先天性メトヘモグロビン血症i型を引き起こすCYB5R3遺伝子変異は、典型的には酵素活性または安定性を低下させる。 その結果、酵素は効率的に鉄の鉄に鉄を変えることができず、赤血球内のメトヘモグロビンの10から50パーセントの増加をもたらします。, メトヘモグロビンのこの増加および正常なヘモグロビンの対応する減少は、組織に送達される酸素の量を減少させる。 他の細胞は酵素活性の低下を補うことができるが、赤血球はできないので、変化した酵素活性は赤血球にのみ影響を与える。
常染色体劣性先天性メトヘモグロビン血症II型を引き起こす突然変異は、通常、酵素活性の完全な喪失をもたらす。 細胞は赤血球内のメトヘモグロビンの10から70パーセントの増加で起因するこの酵素の完全な損失を補うことができません。, メトヘモグロビ 研究者らは、神経学的問題は、ミエリンと呼ばれる脂肪物質の産生を減少させる、脂肪酸およびコレステロール形成の障害によって引き起こされる ミエリン
神経細胞を絶縁し、神経インパルスの急速な伝達を促進します。, ミエリン（hypomyelination）を形作るこの減らされた機能は頭脳の神経細胞の損失の、特に原因となります。 これらの細胞の喪失は、常染色体劣性先天性メトヘモグロビン血症II型に特徴的な脳症および運動障害に寄与する可能性が高い。