Альфа-1–антитрипсин – белок, который вырабатывается печенью. Он помогает организму в инактивации ферментов, при этом основная его функция состоит в защите легких от эластазы – она производится нейтрофилами в ответ на повреждения и воспаления. Эластаза расщепляет белки, которые затем перерабатываются организмом и удаляются. Если ее активность не контролируется альфа-1–антитрипсином, она начинает разрушать ткани легких.

Синтез альфа-1–антитрипсина регулируется двумя копиями гена протеазного ингибитора серпина-1. Это так называемый кодоминантный ген, то есть каждая копия гена серпина-1 отвечает за образование половины гена альфа-1–антитрипсина. При изменениях или мутациях одной или обеих копий гена образуется меньшее количество альфа-1–антитрипсина либо его дисфункциональная разновидность. Если в результате этого продукция альфа-1–антитрипсина падает более чем на 30  % ниже нормы, то наступает расстройство, называемое дефицитом альфа-1–антитрипсина. При этом повышается риск возникновения эмфиземы, а также болезней легких в начале полового созревания. Курение и регулярный контакт с дымом и пылью ускоряют развитие болезни и усложняют ее течение из-за повреждения легких.

Дисфункциональный альфа-1–антитрипсин откладывается в клетках печени, производящих его. По мере накопления дефектный альфа-1–антитрипсин образует аномальные белковые цепи, которые начинают разрушать клетки и повреждать печень. Около 10  % больных, подверженных альфа-1–антитрипсиновой недостаточности, страдали от желтухи, будучи еще младенцами. Большинство из них поправляется, однако в тяжелых случаях больным детям для выживания требуется пересадка печени. В настоящее время альфа-1–антитрипсиновая недостаточность является наиболее распространенной болезнью печени в педиатрии.

Количество производимого альфа-1–антитрипсина и его активность зависят от типа унаследованной мутации. Несмотря на то что ген серпин-1 есть более чем в 75 аллелях, лишь несколько из них наиболее распространены. Чаще других встречаются дефектные формы гена S и Z. Существуют различные варианты их наследования.