代謝途徑
Hcy在細胞內代謝途徑有三條：
（1）Hcy在蛋氨酸合成酶（Methionine synthase，MS）及輔酶維生素B12參與下，與5-甲基四氫葉酸合成蛋氨酸和四氫葉酸，而5-甲基四氫葉酸是在亞甲基四氫葉酸還原酶（Methylenetetrahydrofolate reductase , MTHFR）催化下還原而來。
（2）Hcy在胱硫醚-β-合成酶（Cystathionineβ–Synthase，CBS）及輔酶維生素B6參與下，與絲氨酸縮合成胱硫醚，胱硫醚進一步斷裂成胱氨酸和α-酮丁酸。
（3）Hcy 在細胞內形成后排出至血漿參加循環。
引發因素
Hcy合成和代謝途徑及其相關的酶系統、葉酸、維生素B12和維生素B6的缺乏、MTHFR、甲硫氨酸合成酶(MS)、CBS的缺陷都可引起高同型半胱氨酸血癥。由于維生素B12是蛋氨酸合成酶的輔酶，葉酸是體內甲基的供體，當兩者缺乏時可導致MTHFR及CBS活性的降低，阻礙蛋氨酸的再生成，從而造成了Hcy在體內的蓄積。血清葉酸和維生素B12水平與血漿Hcy水平呈負相關關系，葉酸和維生素B12的水平越低，血漿Hcy水平越高。Hcy合成和代謝途徑及其相關的酶系統缺陷、營養缺乏（葉酸、維生素B12和維生素B6）都可引起高同型半胱氨酸血癥。除營養、遺傳因素外，年齡、種族、生活習慣（吸煙、飲酒、咖啡、高蛋氨酸飲食等）、地區、藥物（氨甲喋呤、卡馬西平、苯妥英鈉等）和其他疾病（如慢性腎功能不全）等因素均會影響血漿Hcy的水平。