一、發病原因 本病屬常染色體隱性遺傳病，分支酮酸脫羥酶缺陷致使分支氨基酸分解代謝受阻。氨基酸代謝紊亂時，某些氨基酸在組織內異常積聚，妨礙腦內的蛋白質合成，影響腦的細胞呼吸、髓鞘生成及神經遞質的合成，多引起進行性腦損害，表現為智力發育障礙，亦可見驚厥、癱瘓等。患兒初生時可以無異常，開始哺乳後，攝入乳汁中的氨基酸便出現症狀。受累氨基酸在血中的濃度增高，其血濃度超過腎閾，便出現氨基酸尿。受累氨基酸的正常代謝途徑受阻，便經其他途徑分解，這些分解產物對腦組織常有毒性，在血中的濃度也升高，尿中也出現這些產物。如苯丙酮酸尿症時，缺乏苯丙氨酸羥化酶，苯丙氨酸變為酪氨酸的主要代謝途徑受阻，血、尿中苯丙氨酸增加，苯丙氨酸經轉氨作用生成苯丙酮酸及羥苯乙酸，這些異常產物在血、尿中的濃度增高。
二、發病機製
支鏈氨基酸在氨基轉移後所形成的α-支鏈酮酸(KIC、KMV、KIV)必須由線粒體中的支鏈α-酮酸脫氫酶進一步催化脫羧，該酶是一個複合酶係統(BCKAD complex)，由脫羧酶(E1，包括E1α、E1β兩個亞單位)、二氫硫辛酰胺酰基轉移酶(dihydrolipoyltransacetylase，E2)和二氫硫辛酰胺酰基脫氫酶(dihydrolipoyldehydrogenase，E3)等4部分組成，它們的編碼基因分別位於19q13.1-q13.2、6p21-p22、1p2l-31和7q3l;其中E3還是人體內丙酮酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶的組成部分。這一酶係統還需焦磷酸硫胺作為輔酶參與作用。任一上列基因的突變均會導致這一酶複合體的缺陷，造成各種不同類型的槭糖尿症。 分支酮酸脫羥酶缺陷致使其相應酮酸不能進行氧化脫羧，滯留體內，並隨尿排出，產生特殊氣味。支鏈氨基酸代謝障礙使患兒神經係統中支鏈氨基酸增高;穀氨酸、穀氨酰胺和γ-氨基丁酸等明顯下降;髓質脂類如腦苷脂、蛋白脂質和硫酸腦苷脂等不足。據認為，分支氨基酸及酮酸衍生物在體內蓄積對腦有毒性作用，如抑製髓鞘生成、幹擾腦內蛋白合成、抑製神經遞質功能和酶的活性等，使發育中的腦組織受到嚴重損傷。除典型遺傳缺陷外尚有3種變異型。造成的患兒腦白質發生海綿狀變化和髓鞘形成障礙，以大腦半球、胼胝體、齒狀核周圍和錐體束等處最為顯著;由於急性代謝紊亂導致死亡的患兒大都有腦水腫發生。
