(一)發病原因
α1-AT的含量是由1組常染色體等位基因的不同類型所決定的，其基因座命名為Pi。在遺傳過程中，由兩個M型等位基因組成的純合子PiMM為正常的表現型，PiMM是最常見的正常功能基因型。PiZZ是α1-AT嚴重缺失的等位基因，純合子為ZZ，血清中α1-AT含量是正常人的15%～20%，這種人常發生阻塞性肺氣腫及幼年型肝硬化，PiS等位基因的純合子SS個體血清中α1-AT含量缺乏的占正常人的60%，這種人亦有患肺氣腫的傾向;此外其他表現型如MZ、SZ等雜合子也有α1-AT缺乏，其中有人發生肺氣腫和肝硬化。
(二)發病機製
1.α1-AT的正常代謝 α1-AT是由肝細胞分泌的糖蛋白，分子量為45000～56000萬(52Kda)，α1-AT釋放入血漿後構成α1-AT球蛋白的主要成分，正常人(PiMM型)血漿中α1-AT濃度為1.3mg/ml，不同Pi型個體濃度有所差異。
α1-AT是人類血漿中最主要的一種蛋白酶抑製劑(protease inhibitor，簡稱PI)，它能與多種絲氨酸蛋白酶結合形成複合體，包括彈性蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、凝血酶及細菌蛋白酶。其重要的作用在於抑製中性粒細胞的彈性蛋白酶，彈性蛋白酶可作用於肺泡壁的彈性蛋白及其組織的結構蛋白而造成組織損害。因而α1-AT的主要生理功能是保護下呼吸道及其他組織免受彈性蛋白酶的損傷。
2.遺傳學 α1-AT的含量是由1組常染色體等位基因的不同類型所決定的，其基因座命名為Pi。用區帶電泳技術方法發現人群血清中有70餘種泳動速度不同的α1-AT帶，等位基因按電泳遷移速度的快慢用英文字母排列如下：B、E、F、G、I、L、M、N、P、O、R、S、V、W、X、Z，經國際會議命名PiM、PiS、Piz等α1-AT的變異型和亞型，組成1個蛋白酶抑製物遺傳表型係統。在遺傳過程中，由兩個M型等位基因組成的純合子PiMM為正常的表現型，PiMM是最常見的正常功能基因型。PiZZ是α1-AT嚴重缺失的等位基因，純合子為ZZ，血清中α1-AT含量是正常人的15%～20%，這種人常發生阻塞性肺氣腫及幼年型肝硬化，PiS等位基因的純合子SS個體血清中α1-AT含量缺乏的占正常人的60%，這種人亦有患肺氣腫的傾向;此外其他表現型如MZ、SZ等雜合子也有α1-AT缺乏，其中有人發生肺氣腫和肝硬化。目前認為PiZZ型主要見於高加索人群，PiSZ、PiSS等型主要見於南歐人群，我國研究測定未發現PiZZ型，僅有少數雜合子表現型，故認為遺傳性α1-AT缺乏所致肺氣腫在我國人中不像歐洲人那樣重要，雜合子表現型的臨床意義有待進一步研究。
3.病理生理機製 正常情況下體內蛋白酶與抗蛋白酶呈平衡狀態。α1-AT缺乏症中彈性蛋白酶和抗蛋白酶失衡，蛋白酶的活性超過蛋白酶抑製過程時，彈性蛋白酶對肺泡結構造成持續損傷，肺組織銷蝕，肺泡間隔破壞，氣腔持久性擴大，臨床上表現為肺氣腫特征，由於肺泡壁的消失，小氣道在呼氣時失去支架而陷閉，引起肺功能的損害。這主要是損傷了肺泡結締組織中的彈力纖維而致肺氣腫。
α1-AT缺乏症是由於肝細胞中合成的α1-AT不能分泌到血漿，而貯積形成包涵體，引起不分泌的原因與Z型蛋白酶聚集有關。其中某些人有發生肝硬化的風險。通過對肝細胞中包涵體分析發現碳水化合物的結構不正常，缺少末端N-乙酰唾液酸殘基，而含有多個甘露糖的核心，是一個加工不完全的糖蛋白。
