纯合子有镰状细胞性贫血的表现（约占美国黑人的0.3%）；而杂合子（占黑人中的8%～13%）的典型表现中无贫血，但其它并发症的发病率将有所增加。
病理生理
在血红蛋白S病中，β链第6个氨基酸上的谷氨酸被缬氨酸所取代。与氧化型HbA相比，氧化型HbS不易溶解；在氧分压 PO2低的部位，氧化型HbS形成半固体凝胶导致红细胞变为镰状。僵硬变形的红细胞黏附于血管内皮，并堵塞小动脉及毛细血管，从而可导致梗死。血管阻塞也会引起内皮损伤，从而导致炎症并可导致血栓形成。由于镰状红细胞比较脆弱，循环中的机械损伤可引发溶血。慢性代偿性骨髓过度增生导致骨骼变形。
急性加重
急性恶化（危象）可间歇性发作，常无明确原因。在某些情况下，危机或可由此引发：
最常见的类型是血管闭塞危象（疼痛危象），其由缺血、组织缺氧及梗死所致，典型的表现为骨缺血坏死，也可以是脾、肺或肾缺血坏死。
急性细小病毒感染期间，因骨髓红细胞生成缓慢，可发生再障危象，此时可出现急性幼红细胞减少。
急性胸痛综合征由肺部小血管闭塞引起，是常见的死亡原因，死亡率高达10%。其在各年龄层中均可发生，但在儿童中多见。反复发作容易引起慢性肺动脉高压。
在儿童中，镰状细胞可在脾脏中发生急性滞留而加重贫血。
在年轻男性中，阴茎异常勃起，即一系列导致阴茎勃起功能障碍的并发症，最为常见。
可出现伴有肝脏迅速增大的肝隔离症。
并发症
杂合子
症状和体征
诊断
试验类型的选择取决于患者的年龄。DNA检测可用于胎儿期诊断或者明确镰状细胞病的基因类型。在美国的大部分地区可行新生儿筛查，包括血红蛋白电泳。儿童和成年人的筛查及诊断试验包括外周血涂片、血红蛋白溶解度试验及血红蛋白电泳。
产前筛查
新生儿筛查
儿童和成人的筛查和诊断
伴有镰状细胞病特征或家族史的患者应进行外周血涂片，血红蛋白溶解度试验和血红蛋白电泳。
有症状和体征的患者提示存在该疾病或其并发症（如，生长发育不良、急性或无法解释的骨痛、股骨头无菌性坏死、无法解释的血尿）；正细胞性贫血的黑人患者（提别是存在溶血时）需进行溶血性贫血 相关的实验室检查、血红蛋白电泳，并检查红细胞是否呈镰状。如果存在镰状细胞病，红细胞计数通常为2000000～3000000/μL，血红蛋白同比例降低；红细胞呈正细胞性（小红细胞提示伴有α-地中海贫血）。在外周血中常可见有核红细胞，且网织红细胞增多常≥10%。干染血涂片可出现镰状红细胞（新月形，常伴有长形或尖锐末端）。
电泳时若能只见HbS伴有数量不等的HbF，即可从其他镰状血红蛋白病中区分出纯合状态。杂合子在电泳时，HbA要比HbS 出现的多。因可见特征性的红细胞形态，Hb S即可从其他具有类似电泳类型的血红蛋白中区分出来。
明确诊断并不需要进行骨髓检查。如果行骨髓检查以与其他贫血进行鉴别，可见以幼红细胞为主的骨髓增生；而在镰状细胞病或严重的感染中，则可见骨髓再生障碍。红细胞沉降率用来与其他疾病相鉴别时，（如，幼年型类风湿关节炎引起的手足疼痛）其值有所下降。
头颅X线检查偶可发现头颅板障的间距增宽和板障小梁有放射线纹。长骨常显示骨皮质变薄、密度不规则及髓管内新骨形成。
若出现无法解释的血尿，即使在不怀疑镰状细胞病的患者中，也应考虑镰状细胞样变的可能。
恶化的评估
若诊断明确的镰状细胞病出现急性恶化，包括出现疼痛、发热、或其它的感染症状，要考虑再障危象的可能，应进行全血细胞计数及网织红细胞计数。网织红细胞计数<1%提示再障危象，尤其当Hb降至低于患者的基础水平时。当出现疼痛危象且不伴有再障危象时，白细胞计数增多且常伴左移，尤其是在细菌性感染期间。血小板计数常升高。血清胆红素通常增高（如，2～4mg/dl[34～68μmol/L]），尿中可能有尿胆素原。
若患者出现胸痛或呼吸困难，要考虑急性胸部综合征及肺栓塞的可能；应进行胸部X线检查及动脉氧饱和度测定。由于急性胸部综合征是镰状细胞病患者死亡的主要原因，因此早期识别和治疗至关重要。低氧血症或胸部X片见肺实质浸润提示急性胸部综合征或肺炎。低氧血症但无肺实质浸润提示肺栓塞。
伴有发热的患者，应考虑感染和急性胸部综合征，应进行血培养、胸部X线和其他相关的诊断性检查。
预后
治疗
治疗包括定期的健康检查及针对并发症的特殊治疗。并发症以支持治疗为主。尚无有效的抗镰状细胞的药物。脾切除无效。
造血干细胞移植 仍然是治愈镰状细胞病的唯一方法。鉴于治疗相关性风险较大，它通常限于患有晚期并发症的患者。然而，这个领域正在迅速发展，干细胞疗法或可在不久的将来得到更广泛的应用。
基因疗法也为治愈该病带来了一定的希望，但目前仍在进一步研究中。
入院指征包括疑有严重感染（包括系统性感染）、再障危象、急性胸部综合征和频发的难治性疼痛或需要输血治疗。仅有发热或不能作为入院指征。然而，急性起病及体温>38°C的患者应入院以便从多个部位进行培养，并可静脉予抗生素治疗。
抗生素
镇痛药
静脉水化
输血
在许多情况下可给予输血治疗，但它的有效性还未得到证实。然而，慢性输血治疗可预防脑血栓的复发，特别是在儿童中，以使Hb S长期维持在30%以下。
在急性事件中，特殊的指征包括急性脾滞留、再障危象、心肺症状和体征（如，高输出量心力衰竭或低氧血症，PO2 <65mmHg）、术前、阴茎持续勃起、可通过提高O2 分压获益的危及生命的事件（如，败血症、严重感染、急性胸部综合征、中风、急性器官缺血）。输血对简单的疼痛危象无效。在妊娠期可能需要输血。
当目标是纠正贫血时，例如在再生障碍性贫血或脾脏隔离时，可以进行简单输血。在其他急性事件期间进行换血疗法，以降低Hb S百分比并预防缺血。可通过现代血液成分单采仪加以施行。如果起始时血红蛋白很低（<7g/dL），在第一次输注红细胞之前不能进行该治疗。部分换血疗法可以减少铁沉积及高黏滞血症。
健康维持
在长期治疗中，以下措施可降低死亡率，尤其在儿童期时：
常用的药物是叶酸，每天1mg，口服。
羟基脲通过提高血红蛋白F水平以及减少镰状细胞可减少疼痛危象的发生（约50％），且可减少急性胸部综合征的发生及输血需求。其适用于伴有复发性疼痛危象或其他并发症的患者。羟基脲的剂量是可变的，可根据血细胞计数及副作用进行调整。羟基脲具有致白血病作用，并可引起粒细胞和血小板减少。羟基脲还有致畸作用，故不能在育龄期妇女中使用。
经颅多普勒血流检查可以帮助预测儿童的中风风险，许多专家建议2岁到16岁的儿童应每年进行筛查。高风险儿童可以通过预防性、慢性换血疗法使Hb S保持占总血红蛋白<30％，从而从中获益；但治疗过程中常出现铁过载，必须进行筛查和治疗。
