一、發病原因
本病屬常染色體隱性遺傳性疾病，系苯丙氨酸代謝途徑中酶的缺陷所致。
二、發病機制
1、苯丙氨酸(phenylalanine，Phe)是人體必需氨基酸，食入體內的Phe一部分用於蛋白質的合成，一部分通過苯丙氨酸羥化酶作用轉變為酪氨酸，僅有少量的Phe經過次要的代謝途徑在轉氨酶的作用下轉變成苯丙酮酸。
2、PKU是因苯丙氨酸羥化酶(phenylalaninehydroxylase，PAH)基因突變導致PAH活性降低或喪失，Phe在肝臟中代謝紊亂所致。PKU患者苯丙氨酸羥化酶缺乏，酪氨酸及正常代謝產物減少，血Phe含量增加，刺激轉氨酶發育，次要代謝途徑增強，生成苯丙酮酸、苯乙酸和苯乳酸，並從尿中大量排出，故稱苯丙酮尿症。苯乳酸使患兒尿液具有特殊的鼠尿臭味。高濃度的Phe及其異常代謝產物抑制酪氨酸酶，使黑色素合成障礙。Phe增高影響腦發育，導致智能發育落後及出現小頭畸形、抽搐痙攣等神經系統症狀。
3、人類PAH基因位於第12號染色體上(12q22～12q24.1)，PAH基因全長約90kb，有13個外顯子和12個內含子，外顯子長度在57～892bp之間，成熟mRNA約2.4kb，編碼451個氨基酸。內含子長度為1～23kb不等。隨著分子生物學技術的發展，北京、上海等地已經開展用單鏈構型多態性分析(SSCP)、變性梯度凝膠電泳(DGGE)、溫度梯度凝膠電泳(TGGE)、點雜交及DNA序列分析等技術對PKU病人進行基因分析，在中國人群中發現了30種以上基因突變，發現外顯子7和12的突變佔的比例相對較高。其中有一些是中國人特有的突變體，這些基因突變分別導致氨基酸置換、翻譯提早終止、mPNA剪切異常、閱讀框架移位等。
