正常紅細胞血紅蛋白有4個肽鏈,2個相似α鏈和2個相似的β鏈。鐮狀細胞貧血的β鏈是基因突變的產物,其異常可分為純合子和雜合子。SS代表鐮狀細胞貧血,As代表鐮狀細胞特性,STal代表鐮狀細胞地中海貧血。SS型患者90%~100%有血紅蛋白S,鐮狀細胞使其微循環內血流變慢,生存周期縮短,導致慢性貧血,并可引起視網膜病變。