血红蛋白S
血红蛋白S(HbS)是β珠蛋白链第6位上正常的谷氨酸被缬氨酸替代的异常血红蛋白(α2β2 6谷→缬)。由于分子表面的电荷改变引起分子间的相互作用，当HbS脱氧时，各分子便聚合起来，形成螺旋形的细丝，这种细丝状结构不易溶解于水，使红细胞扭曲成镰形，并使细胞变得僵硬。各分子间的吸引力只能在短距离内起作用，因镰变现象的发生与红细胞中脱氧HbS的浓度有明显关系。因此镰变的程度与血液中氧张力的关系甚为密切。这种现象是可逆的，当血红蛋白与氧结合时，分子间的相互作用瓦解，红细胞能迅速恢复其正常形状。
HbS的分布主要是在热带非洲和美洲的黑人中。在非洲某些地区HbS杂合子的发病数高达20～40%，在意大利、希腊、印度、阿拉伯等民族中也有少数HbS基因存在。国内到目前为止，已作正式报道的仅一个家族居住广东佛山，患者的母亲是非洲黑人。其基因显然源自非洲黑人。
血红蛋白S病可分为三种临床类型：
❶HbS的纯合子状态，即镰形细胞贫血；
❷HbS的杂合子状态，即镰形细胞特性；
❸HbS与其他异常血红蛋白的混合杂合子状态，例如HbS-C病、S-D病、S-海洋性贫血等。
镰形细胞贫血 镰形细胞贫血是HbS的纯合子状态。由于红细胞内HbS的浓度高，即使红细胞内氧浓度在生理性变性范围内仍可发生镰变。在狭窄的脾窦内，血流缓慢，氧张力较低，pH较低，红细胞最易发生镰变，镰变的红细胞由于较僵硬，不易通过脾窦（即使通过也要受到损害），造成大量红细胞被破坏，发生严重贫血。脾脏内红细胞的淤塞，引起脾肿大。在其他各组织中如有局部缺氧，在微血管内也会发生红细胞镰变，镰形的红细胞可以增加血液的粘滞性，使血流缓慢，更易引起微血管堵塞，微血管的堵塞又加重了缺氧，使更多红细胞发生镰变。这种情况如持续过久，会引起血管内血栓形成，组织梗塞和出血。
患者出生3～4个月后，当HbF被HbS替代时开始出现症状。贫血逐渐加重。由于贫血是慢性的，故平时缺氧症状较轻。可出现黄疸，脾常肿大。患者大多发育较差，体弱乏力。心脏可扩大并出现杂音。血管阻塞的局部症状可以遍及全身。有时可以突然出现较严重的症状，患者每于早晨醒后或午睡醒后或谈话时突然感到膝部或小腿疼痛，逐渐加重并很快扩散至背部、腹部、两臂、颈部及头部。疼痛程度轻重不一，轻者持续一、二天即消退。重者持续较久。可有多次反复发作。关节疼痛常被误诊为风湿性关节炎。可并发骨质或骨髓缺血性坏死。脾、肾、肺的栓塞可出现各种内脏症状。发作性剧烈腹痛，可伴有恶心、呕吐、发热；易被误诊为阑尾炎，十二指肠穿破或其他急腹症。肝常肿大，并发生坏死。胸痛、气急、肾绞痛、血尿均可发生。偶见阴茎异常勃起。可出现各种神经系统症状如半身不遂、失语、眼球震颤、嗜睡、昏迷、抽搐等。用放大镜或裂隙灯检查可见眼睑下球结膜上的微血管呈节段、螺旋形或逗号(,)样。眼底静脉多迂曲和不规则扩张。下肢，特别是踝部皮肤可发生慢性溃疡，大多发生于年龄较大的儿童和成人。
骨髓有时可发生再生低下或再生障碍危象，而使贫血突然加重。这种情况常发生于细菌性或病毒性感染后。
患者易发生感染，可多次发生肺炎。沙门菌属引起的骨髓炎为本病特殊表现之一。指骨或趾骨炎在儿童中尤其多见。胆结石和胆囊炎亦可发生。患者大多四肢细长，性成熟延迟，生殖能力差，第二性征发育不全。很多病人于幼年即死亡。
血红蛋白大多在5～10g/dl间。贫血属正常细胞型。网织红细胞计数经常超过10%，多染性细胞、嗜碱性点彩细胞和靶形细胞多见。染色质微粒偶见。镰形细胞在血片中很少见，但如在血液中加入少量还原剂如2%偏亚硫酸钠(sodium metabisulfite,Na2S2O5)、亚硫酸氢钠(sodium bisulfite,NaHSO2)或连二亚硫酸钠(sodi-um dithionite,Na2S2O4)，制成湿片加封，在光镜下即可见到大量镰形细胞（镰变试验）。红细胞的生存时间缩短至正常的25%左右。白细胞计数常增高，可能与感染有关。血小板计数正常或增高。
骨髓中红系细胞显著增生过多，可能出现类巨幼变，这与慢性溶血性贫血时，叶酸的需要量增加容易发生叶酸缺乏有关。当发生骨髓造血再生低下或再生障碍危象时，红系细胞显著减少，此时血液中网织红细胞也显著减少。
血红蛋白分析示HbS占所有血红蛋白的80%以上，HbA2正常，HbF增多至1～15%,HbA不存在。
当考虑到本病时，诊断并无困难。但如未考虑到本病时，因突出的症状不是贫血，容易误诊为风湿病、关节炎、急腹症、呼吸、泌尿或神经系统疾病。诊断的依据是： 溶血性贫血的表现；镰变试验阳性；血红蛋白电泳示有大量HbS存在及患者的种族或世系也有参考价值。
HbD在碱性缓冲剂中电泳时的移动位置与HbS相同，但在pH6.25的缓冲剂中电泳时，可与HbS分开。HbS的溶解度很低而HbD正常。含有HbD的红细胞不发生镰变。HbS也存在于镰形细胞特性，HbS-β海洋性贫血和HbS-C病等。
如果患者仅有轻度至中等度的贫血，一般不需输血，但当发生骨髓再生危象或病情严重时，输血对缓和病情很有益。输血不但能减轻贫血，且能减少镰形细胞在血液中的比例，输血对骨髓造血功能还有抑制作用，因而减少HbS细胞在血液中的比例，有减轻红细胞在血液内发生镰变的作用。故当患者发生腹部危象，严重感染，施行全身麻醉或外科手术，在分娩过程中，有较严重的下肢溃疡、阴茎异常勃起等情况时，往往需要输血。部分换血输血疗法对防止病情恶化最有价值。最好用去血浆、洗涤过的红细胞，使HbS在血液中的浓度降到50～25%以下，血红蛋白上升至10g/dl左右。如无条件作换血输血，则可采用普通输血法，输入去血浆、浓缩的红细胞。必须注意在循环血液中有足够的液体，因为失水可使血液粘滞性增高，血流减慢，促使红细胞发生镰变，因而出现或加重局部血管堵塞症状。可用5%葡萄糖盐水或低分子右旋糖酐以保持血流通畅。
血液得到充分的氧合作用亦应受到重视，尤其对有急性或慢性肺部感染或梗塞的病人。在全身麻醉和施行手术时，特别要注意呼吸道的通畅，供氧充足。有感染时，要积极治疗，并防止失水。
骨髓有类巨幼变时，应给予叶酸每日5～10mg。对血尿一般采用保守疗法。下肢溃疡、骨坏死、阴茎异常勃起等并发症常需专科治疗。
本病预后不佳。多数病人于幼年死亡，少数生存至青年期，能生存至老年者罕见。死亡原因大多为肺部感染、慢性肾盂肾炎、尿毒症等，其次为心力衰竭、腹部危象伴休克以及中枢神经系统并发症等。
镰形细胞特性 镰形细胞特性即HbS的杂合子状态。每个红细胞内既含有HbS，也含有HbA。HbS的浓度大多为所有血红蛋白的20～40%，最高不超过45%。由于HbS的浓度低，在氧张力生理性变动范围内，红细胞在体内一般不发生镰变。故患者平时无症状，亦无贫血。但在特殊的低氧条件下，如在不加压的飞机作高空旅行时，全身麻醉或患严重肺炎时，可以发生脾或其他器官的梗塞，在本来就有缺氧的先天性心脏病患者中，也可发生溶血性贫血。血尿可持续数周。尿浓缩功能减低较多见。镰形细胞特性须与镰形细胞贫血相鉴别。前者一般无症状，亦无贫血，镰变试验虽亦阳性，但血红蛋白中HbS浓度较低，且有HbA存在。镰形细胞特性患者不需治疗，但在上述可以发生低氧的情况下，应注意预防措施。
血红蛋白S-海洋性贫血 亦称镰形细胞-海洋性贫血，临床所见病例大多是HbS与β海洋性贫血的混合杂合子状态，父母中有一人有镰形细胞特性，另一人有杂合子β海洋性贫血的证据。各病例的贫血、脾肿大等症状轻重很不一致，但比镰形细胞贫血为轻。血片中靶形细胞较多，低色素特征明显。重者(β基因为β°)血红蛋白中主要的成分是HbS,HbF大多为5～10%,HbA2轻度增高，HbA极少或不存在。轻者(β基因为β+)HbA仍存在，约6～30%。HbS与α海洋性贫血的混合杂合子状态，因有关基因分属不同的珠蛋白链，贫血很轻，大多无症状，临床上少见。