Sirpjveida šūnu anēmijas (SCA), kas pazīstama arī kā sirpjveida šūnu anēmija (SCD), primārie cēloņi lielā mērā ir saistīti ar ģenētisku mutāciju organisma hemoglobīnā, īpaši 11. hromosomā. Citi sirpjveida šūnu anēmijas cēloņi ir slimības ģenētiskā pārmantošana. . Divu indivīdu bērni ar SCA parasti piedzimst ar šo slimību, savukārt tiem, kuru viens no vecākiem cieš no SCA, parasti nav nekādu ievērojamu simptomu. Sirpjveida šūnu anēmijas cēloņi ir saistīti arī ar problēmām ar asinīm, piemēram, dehidratāciju, zemu skābekļa līmeni un paaugstinātu skābumu.
Sirpjveida šūnu anēmijas cēloņus var saistīt ar mutāciju hemoglobīnā, ar dzelzi bagātā savienojumā, kas piešķir asinīm sarkano krāsojumu. Normālos apstākļos sarkanās asins šūnas ir diska formas un pilnas glutamīnskābes klātbūtnes rezultātā. Mutācija, kas izraisa SCA, notiek beta-globīna gēnā, kas savukārt izraisa glutamīnskābes aizstāšanu ar valīnu. Ķīmisko izmaiņu rezultātā sarkanās asins šūnas kļūst stingras, lipīgas un deformētas, pēc formas līdzīgas pusmēness.
Sirpjveida šūnu anēmijas ģenētiskie cēloņi tiek nodoti nākamajai paaudzei, izmantojot modeli, ko sauc par autosomālu recesīvu mantojumu. Tas nozīmē, ka abiem vecākiem ir jānodod gēns, lai bērns pārmantotu slimību. Ja mutāciju nes tikai viens no vecākiem, bērnam būs tas, ko pētnieki sauc par “sirpjveida šūnu pazīmi”.
Indivīdiem ar sirpjveida šūnu pazīmi ir gan normāls, gan mutēts hemoglobīns, un tie var nodot SCA saviem bērniem. Tomēr sirpjveida šūnu iezīmei nav nekādu simptomu ārpus vairākām sirpjveida asins šūnām, un to uzskata par pacientam nekaitīgu. Ar katru grūtniecību diviem vecākiem, kuriem katram ir sirpjveida šūnu īpašība, ir 25% iespēja radīt veselīgu bērnu, 50% iespēja dzemdēt bērna nēsātāju un 25% iespēja dzemdēt bērnu bez asins šūnu mutācijas.
Sirpjveida šūnu anēmijas cēloņi ir saistīti arī ar noteiktiem fiziskiem apstākļiem. Sarkano asins šūnu izkropļojumus indivīdiem ar mutāciju parasti izraisa zems asins tilpums. Citi veicinošie faktori ir dehidratācija, zems skābekļa līmenis asinīs un paaugstināts asins skābums. Tiek uzskatīts, ka asins šūnu sirpšana indivīdiem ar sirpjveida šūnu pazīmi ir saistīta arī ar augstu vielmaiņas aktivitāti. Tiek uzskatīts, ka grūtniecēm ir lielāka nosliece uz šūnu sirpšanu palielinātas dzemdes aktivitātes un hormonālās nelīdzsvarotības dēļ.