病因
由于口珠蛋白第六位氨基酸(即谷氨酸)被纈氨酸替代，在低氧和低pH條件下，異常血紅蛋白相互聚集，使紅細胞變形能力明顯降低，變成鐮刀狀，在通過組織毛細血管網時易發生損傷，損傷的紅細胞在肝、脾等處被破壞而發生血管外溶血，也可在血管中被破壞，發生血管內溶血。此外，由于鐮狀紅細胞不易變形通過微循環而導致血流淤滯，形成黏滯一鐮變惡性循環，最后微循環阻塞引起缺血和梗死，出現疼痛危象和組織損害。
本病易引起腎血管、腎小球、腎小管損害。由于骨髓質高滲、低pH和缺氧的環境，使紅細胞更易鐮變，導致血流障礙和血管閉塞。
癥狀
1．鐮狀細胞貧血 嬰兒出生4～6個月后貧血癥狀逐漸出現。兒童有消瘦、生長發育遲緩等表現，易發生感染。
(1)慢性溶血性貧血：患者均有不同程度的溶血性貧血表現。
(2)血管閉塞危象：為本病的突出表現，主要表現為疼痛及器官損害。常出現軀干及四肢劇烈疼痛，若內臟及腦血管梗死則出現相應癥狀和體征。誘因常為感染、脫水及酸中毒。
2．鐮狀細胞特征多無臨床癥狀，僅在嚴重缺氧情況下才出現微循環障礙。主要在腎髓質的直小血管，紅細胞發生鐮變，腎髓質血流淤滯，甚至血管閉塞，嚴重者可發生腎乳頭壞死。
3．腎損害表現
(1)血尿：最常見，以鏡下血尿為主，有時呈肉眼血尿。
(2)蛋白尿：為持續性蛋白尿，可出現。腎病范圍的蛋白尿。
(3)腎小管功能不全：早期出現濃縮功能減退，繼之濃縮、稀釋能力降低，出現等滲尿。疾病早期為可逆性的，后期則發生永久性的多尿、夜尿增多等。部分患者可發生不完全型遠端腎小管性酸中毒。易伴發腎盂腎炎，腎乳頭壞死。
(4)高尿酸血癥：由于紅細胞破壞增多，血尿酸增高。
(5)腎功能衰竭：因腎血管梗死及急性溶血發生急性腎功能衰竭，也可緩慢進展為慢性腎功能衰竭。