一、發病原因
人每天進食，攝入蛋白質，在腸道中經消化分解可產生一定量的氨類。氨過量具毒性，對人體有害，但經肝髒尿素合成酶作用後合成尿素後排出體外。本病由於尿素循環中某種酶缺陷所致的先天性代謝異常，致血氨增高，造成神經係統功能損害，臨床症狀多為嘔吐、嗜睡、激惹、昏迷等。
二、發病機製
1.尿素循環中的六種酶
氨是體液的正常成分，來源有體內氨基酸分解而產生的氨，以及由腸管吸收的氨。過量的氨具有神經毒性。人體對氨的主要解毒方式是在肝內將氨合成尿素，再隨尿排出。合成尿素的代謝途徑稱為尿素循環(urea cycle)。通過尿素循環和其他解毒方式，血氨得以維持於正常水平，一般為27～82μmol/L(50～130μg/dl)。尿素循環必須有6種酶的參與：
(1)氨甲酰磷酸合成酶(carbamyl phosphate synthetase，CPS)：
形成氨甲酰磷酸。首先，在線粒體內，由ATP供給必要能量，氨與CO2在氨甲酰磷酸合成酶和變構激活因子N-乙酰穀氨酸的作用下形成氨甲酰磷酸。利於鳥氨酸循環的啟動。細胞液中則由穀氨酰氨與二氧化碳在ATP供能時合成氨甲酰磷酸以啟動嘧啶核苷酸的合成。
(2)鳥氨酸氨甲酰基轉移酶(ornithine transcarbamoylase，OTC)：
合成瓜氨酸。氨甲酰磷酸在鳥氨酸氨甲酰基轉移酶的作用下與鳥氨酸縮合成瓜氨酸，瓜氨酸是不存在於蛋白質中的L-α-氨基酸，是動物體內氨基酸代謝尿素循環的中間產物。然後通過線粒體膜進入細胞質。
(3)精氨酰琥珀酸合成酶(argininosuccinate synthetase，AS)：
形成精氨酰琥珀酸。在細胞質中，瓜氨酸和天冬氨酸經由精氨酰琥珀酸合成酶的作用形成精氨酰琥珀酸。
(4)精氨酰琥珀酸裂解酶(argininosuccinase，AL)：
分解成為精氨酸和延胡索酸。精氨酰琥珀酸由精氨酰琥珀酸裂解酶分解成為精氨酸和延胡索酸。
(5)精氨酸酶(arginase，ARG)：
分解成鳥氨酸和無毒尿素。然後，精氨酸酶(arginase，ARG)將精氨酸分解成鳥氨酸和無毒尿素，前者又被轉化為瓜氨酸，後者由腎排出。
(6)N-乙酰穀氨酸合成酶(N-acetylglutamate synthetase，NAGS)：
尿素循環所需的N-乙酰穀氨酸(NAG)係由穀氨酸和乙酰輔酶A經過N-乙酰穀氨酸合成酶(N-acetylglutamate synthetase，NAGS)催化而成。
2.酶缺陷
當該循環中某一種酶有先天性缺陷時，由氨合成尿素的過程發生障礙，遊離的氨蓄積體內，形成高氨血症，臨床上表現為嚴重的中樞神經毒性，腦功能障礙。
