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PA的主要途径（羟化）受阻后，PA的次要[[代谢途径]]则代偿性地亢进，使PA转化为苯丙酮酸、苯[[乳酸]]、正羟苯[[乙酸]]和苯乙酸的比重逐步增加。正常时这条代谢旁路进行得很少，因此这些代谢产物的含量极少；当PA羟化酶缺乏时，这些代谢产物才达到异常增高的水平，积蓄于组织、血浆和[[脑脊液]]中，并大量从尿中排出，产生苯丙酮尿尿症。
根据生化缺陷的不同可分为
典型PKU患儿出生时[[神经系统]]正常，由于[[纯合子]]患儿缺乏神经系统保护措施，神经系统长期暴露于苯丙氨酸而出现[[症状]]。如母亲是纯合子，血苯丙氨酸水平很高，患儿是杂合子，在[[子宫]]中就可发生[[中枢神经系统]]损害，出生时表现为智力障碍。
普通型PKU及某些轻度和严重变异型，疾病早期未经治疗可出现精神[[衰退]]。推测可能为等位基因[[突变型]]，表现为高苯丙氨酸血症（hyperphenylalaninemia），无苯丙酮尿尿症及神经系统受累。此外，即使少数（约3%）病人[[控制]]高苯丙氨酸血症，也不能预防神经系统病变的进展。 === 分子生物学研究===
正常人PAH蛋白有折叠，并有铁结合位点。铁结合位点[[结构]]的[[保持]]与位于与活性位点[[相关]]的3D结构中的第349位的[[丝氨酸]]有关，这个位点的丝氨酸与PAH结构的[[稳定]]性聚合和PAH的催化性质也具重要性。Fusetti等测定了人PAH（残基118～452）的[[结晶]]结构，发现此酶与组成催化和四聚体化区的每个单聚体以四聚体结晶出现。在四聚体化区的特性是存在与其他单聚体[[相互作用]]的交换臂，因而形成一反平行的盘旋卷，而且明显的不对称，这是由于在导致盘旋卷螺旋的螯合区有两个交替构形所引起。最常见的PAH突变中的某些突变即发生于催化区和四聚体区的交界处。
除了肝PAH活性缺如或降低可引起PKU外，还有PAH的辅因子发生变化也可引起。参与PAH作用的主要辅因子有5，6，7，8-四氢生物蝶呤（5，6，7，8-tetrahydrobiopterin），此物质为苯丙氨酸、酪氨酸和[[色氨酸]]羟化必须的辅因子。负责编码此物质的基因为6-[[丙酮]]酰四氢蝶呤合酶（6-pyruvoyltetrahydropterin）合成酶（PTPS）基因。如果这种酶基因发生突变，则[[PTP]]缺乏，PAH活性即使正常，也可引起PKU。另一种可引起PKU的酶是二氢蝶呤还原酶。据此，PKU的发病牵涉到至少3种酶基因，其中一个基因发生突变即可引起PAH活性缺如或减低，从而引起PKU。
表现为非特异性变化，通常以[[白质]]改变为明显。大致可有下列数种情况。
约2/3的患儿有轻度小颅[[畸形]]，眼底正常，无[[内脏]]肿大或[[骨骼]]异常。
== 实验室检查==
由于患儿尿中排出苯丙酮酸增多，可作[[定性]]试验。方法有：
（1）[[三氯化铁]]试验：将5%三氯化铁滴入5ml尿中立即出现绿色反应则为阳性。新生儿尚未喂食，此试验呈阴性。[[枫糖尿病]]者尿也可呈阳性，故此试验特异性较差。
（2）2，[[4-硝基苯肼]]试验：如果产生黄色混浊沉淀则为阳性。 === 血苯丙氨酸测定===
正常人血中苯丙氨酸为60～180μmol/L，PKU患者可高达600～3600μmol/L。如果以258μmol/L为正常人与PKU病人的分界点，则有高达4%的假阳性。用色[[层析]]法则在生后几天的新生儿中可出现假阴性。[[MS]]/MS法可减少假阳性率，此方法可同时测定血苯丙氨酸和酪氨酸，并可计算苯丙氨酸/酷氨酸比值。如果以比值2.5为正常儿童与患PKU者的分界点，则可将假阳性减少到1%。故目前多用此方法来筛选新生儿苯丙酮尿尿症。此方法还可用来筛选[[半乳糖血症]]、枫糖尿病、同型[[胱氨酸]]尿尿症和先天性[[甲状腺功能减低症]]，一次检查可以筛选多种先天性疾病。
== 辅助检查==
可见小头畸形，CT和[[MRI]]可发现弥漫性脑皮质萎缩等非特异性改变。
== 诊断==
本病诊断应强调早期诊断，以便得到早期治疗，以避免[[智力发育障碍]]。要得到早期诊断必须在新生儿中进行苯丙氨酸羟化酶缺乏症的筛查。乳儿期以后出现[[精神发育迟缓]]，智商降低，头发红棕色，皮肤色白，伴或不伴[[抽搐]]发作者，应考虑本病之可能。可作尿中苯丙酮酸测定（三氯化铁试验）和血浆苯丙氨酸在200mg/L以上者当可确诊。[[尿液]]三氯化铁试验可能出现假阳性的结果，因为酪氨酸病，枫糖浆尿病和吩噻嗪[[药物]]类的尿液均可出现三氯化铁的绿色反应，此时可作2，4-二[[硝基苯]]肼试验鉴定之。
引起苯丙氨酸羟化酶缺乏症的基因是PAH 基因，[[病因]]诊断就是检测PAH基因突变。PAH 基因突变的检测不仅可以对患者做出病因诊断，而且对胎儿可做出产前诊断。基因型与表型之间在大多数病人中存在相关性。不同的突变类型对PAH 活性的影响程度也不相同，因此检测PAH 基因突变对判定预后和指导治疗也有指导意义。
