大多数异常血红蛋白病系一种珠蛋白链中一个氨基酸发生替代所致。少数可发生氨基酸缺失、链延伸、链融合或2~3个氨基酸替代。迄今已发现500多种异常血红蛋白，但多数异常血红蛋白不伴生理功能改变。我国异常血红蛋白病的发生事约为0.29%,日前发现的异常血红蛋白已有70余种，分布于几十个民族中，但仅1/5的异常血红蛋白有生理功能改变，并产生症状。
一、镰状细胞贫血是β珠蛋白链第6位谷氨酸被缴氨酸替代所致的血红蛋白S（HbS）病。本病主要见于非洲及美洲黑人。我国曾有报道，但其亲代系非洲黑人。红细胞内HbS浓度较高时（纯合子状态）对氧的亲和力显著降低，加速氧的释放。患者虽能耐受严重缺氧，但在脱氧情况下HbS分子间相互作用，成为溶解度很低的螺旋形多聚体，使红细胞扭曲成镰状细胞（镰变）。这类细胞变形性差，在微循环内易被淤满而破坏，发生溶血性贫血。患者出生后3~4个月即有黄疸、贫血及肝、牌大，发育较差。由镰状细胞阻塞微循环而引起的脏器功能障碍，可表现为腹痛、气急、肾区痛和血尿。患者常因再障危象、贫血加重，并发感染而死亡。体外重亚硫酸锅镰变试验时可见大量镰状红细胞，有助于诊断。HbS杂合子者，由于红细胞内HbS浓度较低，除在缺氧情况下一般不发生镰变，也不发生贫血，临床无症状或偶有血尿、脾梗死等表现。本病无特殊治疗，宜预防感染和防止缺氧。溶血发作时可予供氧、补液和输血等支持疗法。
二、不稳定血红蛋白病目前发现的不稳定血红蛋白病约有120余种，但发病率低。不稳定血红蛋白的α或β珠蛋白肽链与血红素紧密结合的氨基酸发生替代或缺失，损害了肽链结构并影响其与血红素的结合力，使之易受氧化而丢失血红素，结果株蛋白链在细胞内发生沉淀，形成海因小体附着于细胞膜，受累红细胞僵硬易在脾中破坏。本症患者的贫血轻重不一，血红蛋白电泳时，仅少数病理的不稳定血红蛋白可与HbA分开而被检出。海因小体生成试验阳性，异丙醇试验及热变性试验阳性是不稳定血红蛋白病必要的诊断条件。本症应与红细胞G6PD缺乏症其他血红蛋白病鉴别。对患者应强调防治感染和避免服用磺胺类及其他氧化药物。脾切除可使红细胞寿命延长，溶血减轻，但对重型患者可能无效。
三、血红蛋白M（HbM）病HbM共发现5种，其中4种的α或β肽链中的近端或远端氨酸由酪氨酸替代，酪氨酸的酚侧链与血红素铁相结合，铁被氧化为三价铁。本病的发病率很低，迄今约有200多例报道，仅发现杂合子。患者可有发绀，但高铁血红蛋白一般不超过30%。溶血多不明显，红细胞内也不形成海因小体。有异常血红蛋白吸收光谱，高铁血红蛋白增高。本症必须与获得性高铁血红蛋白血症及由NADH（还原型辅酶1）-高铁血红蛋白还原酶缺乏引起的先天性高铁血红蛋白血症相区别。患者不需治疗。
四、氧亲和力异常的血红蛋白病当珠蛋白异常影响血红蛋白分子的四级结始时，异常血红蛋白的氧亲和力可比HbA增高4-6倍，氧解离曲线左移。重者可引起组织缺氧和代偿性红细胞增多症，但白细胞和血小板均不增多，家族中有同样疾病的患者，可与真性红细胞增多症相区别。
五、其他尚有血红蛋白E（HbE）、HbC、HbD-Punjab、HbConstantSpring等。这些异常血红蛋白的纯合子状态均可发生轻度溶血性贫血和脾大，但杂合子状态不发生贫血。HbE病多见于东南亚，为我国各族人民中最常见的异常血红蛋白病，以广东及云南省多见。HbE纯合子伴有轻度溶血性贫血，呈小细胞低色素性，靶形细胞可达25%~75%。感染时贫血加重。血红蛋白电泳HbE高达90%。异丙醇试验多呈阳性，热变性试验也轻度阳性，部分患者海因小体的生成率略增高。
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