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(一)发病原因
病因不明，目前认为主要与以下因素有关：
1.遗传因素 多为散发，亦有家族性发病报告，呈常染色体隐性或显性遗传。
2.外源性毒物 激活脑内谷氨酸受体，产生神经毒作用，导致钙沉积。
3.铁及磷酸钙代谢异常 在Fahr病发病机制中占重要地位。
4.免疫因素。
(二)发病机制
目前认为Fahr病是一种神经变性疾病，与病因有关的机制如下：
1.遗传因素 Geschwind等曾调查一个明显遗传倾向大家系，发现患者发病年龄一代比一代提前，对该家系中24名患者用微卫星DNA多态性标记检测发现14号染色体长臂上D14S1014、D14S75、D14S306位点具有明显连锁关系，提示遗传因素在该病发生中起很大作用。部分患者可伴其他遗传性疾病，最常见为假性甲状旁腺功能减退2型，难治性贫血等。
2.外源性毒物 可激活脑内谷氨酸受体，产生兴奋性神经毒作用，导致钙在某些脑区沉积。有人将鹅膏蕈氨酸(ibotenic acid)注入鼠基底核区，3周后在肥大星形细胞中发现钙斑沉积，主要成分是钙、磷，还可含硫、铝、硅等，与本病的病理改变相似。
3.铁及磷酸钙代谢异常 有些家族性患者存在明显的铁代谢障碍，如血清铁蛋白水平下降、血清铁及铁结合能力降低，肝、脾、骨髓和脑活检可见铁沉积等，主要由铁转运缺陷造成。部分患者出现阵发性低钙血症，可能与伴发甲状旁腺功能减退有关，还可伴小脑钙化。
4.免疫因素 某些患者青年时患类风湿性关节炎，检查发现血沉明显增快，CRP、RA因子、抗核抗体亦升高，部分病例活检发现钙斑周围免疫炎性细胞浸润。
主要病理变化：双侧基底核(尾状核、豆状核)可见钙化斑，有时累及小脑齿状核及大脑皮质，斑块多位于血管外膜细胞浆内，少数位于胶质细胞突触内。脑活检可见大量低分化星形胶质细胞增生，甚至出现星形胶质细胞瘤，主要位于早期钙化斑形成区或大钙化斑周围，斑块主要由糖蛋白、钙盐及铁组成。伴痴呆的Fahr病患者病变不同于Alzheimer病及Pick病，特点是缺乏老年斑;大脑新皮质存在广泛大量的神经元纤维缠结;钙质沉积;部分白质可见中至重度脱髓鞘及神经纤维增生;Meynert核可见轻至中度神经元脱失等。
由于酸性黏多糖沉积在胶质细胞内或细胞外周区域，形成非钙性圆圈体。其主要分布在血管周围，最后侵入血管壁。以后发生羟磷灰石的钙盐沉积。很少量的铁也可随之沉积。