autosomaal recessieve congenitale methemoglobinemie wordt veroorzaakt door mutaties in het CYB5R3-gen. Dit gen verstrekt instructie voor het maken van een enzym genoemd cytochroom b5 reductase 3. Dit enzym is betrokken bij het overbrengen van negatief geladen deeltjes genoemd elektronen van één molecuul naar een andere. Twee versies (isovormen) van dit enzym worden geproduceerd uit het CYB5R3-gen., De oplosbare isoform is alleen aanwezig in rode bloedcellen, en de membraan-gebonden isoform wordt gevonden in alle andere celtypes.
elk hemoglobinemolecuul bevat vier ijzeratomen, die nodig zijn om zuurstof te vervoeren. In normale rode bloedcellen is het ijzer in hemoglobine ijzer (Fe2+), maar het kan spontaan ijzer (Fe3+) worden. Wanneer hemoglobine ijzer bevat, is methemoglobine. De oplosbare isovorm van cytochroom b5-reductase 3 verandert ijzerijzer terug naar ijzer, zodat hemoglobine zuurstof kan leveren aan weefsels. Normaal gesproken bevatten rode bloedcellen minder dan 2 procent methemoglobine.,
het membraangebonden isovorm wordt veel gebruikt in het lichaam. Deze isovorm is noodzakelijk voor veel chemische reacties, waaronder de afbraak en vorming van vetzuren, de vorming van cholesterol en de afbraak van verschillende moleculen en geneesmiddelen.
CYB5R3 genmutaties die autosomaal recessieve congenitale methemoglobinemie type I veroorzaken, verminderen doorgaans de enzymactiviteit of-stabiliteit. Dientengevolge, kan het enzym ijzer ijzer niet efficiënt in ijzer veranderen, leidend tot een 10 tot 50 percent verhoging van methemoglobine binnen rode bloedcellen., Deze verhoging van methemoglobine en de overeenkomstige daling van normaal hemoglobine vermindert de hoeveelheid zuurstof die aan weefsels wordt geleverd. De veranderde enzymactiviteit beïnvloedt alleen rode bloedcellen omdat andere cellen een afname van de enzymactiviteit kunnen compenseren, maar rode bloedcellen niet.
mutaties die autosomaal recessieve congenitale methemoglobinemie type II veroorzaken, resulteren gewoonlijk in een volledig verlies van enzymactiviteit. Cellen kunnen niet compenseren voor een volledig verlies van dit enzym, wat resulteert in een 10 tot 70 procent toename van methemoglobine binnen rode bloedcellen., Deze toename van methemoglobine en de overeenkomstige afname van normale hemoglobine leidt tot cyanose. Het gebrek aan enzymactiviteit in andere cellen leidt tot de neurologische kenmerken geassocieerd met type II. onderzoekers vermoeden dat de neurologische problemen worden veroorzaakt door verminderde vetzuur-en cholesterolvorming, die de productie van een vetachtige stof genaamd myeline vermindert. Myeline
isoleert zenuwcellen en bevordert de snelle overdracht van zenuwimpulsen., Dit verminderde vermogen om myeline (hypomyelinisatie) te vormen leidt tot een verlies van zenuwcellen, met name in de hersenen. Het verlies van deze cellen draagt waarschijnlijk bij tot de encefalopathie en bewegingsstoornissen die kenmerkend zijn voor autosomaal recessieve congenitale methemoglobinemie type II.