病因
21號染色體三體是生殖細胞在減數分裂過程中，由於某些因素的影響發生不分離所致，其發生率在出生嬰兒中為1.45‰，或約為1/700，實際發病率還高，因約一半以上病例在妊娠早期即自行流產，男女之比為3∶2。病因與母親妊娠時的年齡、遺傳因素、妊娠時使用化學藥物墮胎、放射線照射、自身免疫性疾病（如慢性甲狀腺炎）及病毒感染（如傳染性肝炎）等有關。21三體綜合徵病兒隨母親年齡增大而發病率增高，母親年齡在35歲者，子女的發病率為1/300，40～45歲為1/100，45歲以上為1/50。發病高峰與母親年齡有明顯關係，有的作者構想是因卵子衰老所致。病例大多為散在發生。21三體綜合徵病兒染色體的過氧化物歧化酶-I（superoxide dismutase-I，簡稱SOD-1），活性增加，正常人SOD-1活性為1.0，21單體為0.5，21三體為1.5。SOD-1活性為1.5時，有典型臨床表現，嵌合體病兒臨床表現可不典型。
臨床表現
病兒智慧型落後，肌張力低下，皮膚呈大理石樣色澤。
頭面部
生後不久即可見特殊面容，可有第三囟門，短小頭型，面圓而扁平，與鼻骨及上頜骨發育不良有關。眼球較突出，瞼裂明顯的斜向外上，兩眼距離較遠，眼裂內角內眥贅皮（此特點只對白種人有用，因我國正常人也多有，故不能靠它作診斷）。眼球震顫，少數有白內障。眼睫毛稀疏而短，常見瞼緣炎及斜視。虹膜有白斑，特別是當虹膜呈藍色的時候出現（Brushfield點，為小圓的白點，略不規則，在虹膜中，外1/3交界處形成一個環）。鼻根由於鼻樑骨發育不良而顯低平，鼻子短，鼻孔上翹。嘴小，口半開，齶弓高，唇厚，舌厚常伸出口外，可見舌炎及表皮脫落，年齡較大病兒可見裂紋。有的病兒有唇裂、齶裂，流涎多，傻笑，牙齒萌出延遲。總的印象是很愚鈍。耳小而圓，耳輪上緣過度摺疊，耳長度減小，耳垂小、粘連。耳輪根部異常發育下移至耳甲部，外耳道小。
胸腹部
頸背部短而寬，50%可伴有先天性心臟病，依出現多少順序為房室聯合通道、室間隔缺損、房間隔缺損、動脈導管未閉、法洛氏四聯症等。由於肌張力低，腹膨隆，常伴有腹直肌分離和臍疝。消化道畸形主要為十二指腸狹窄，也可見食管氣管瘺、膈疝、幽門狹窄、環狀胰腺、肛門閉鎖、巨結腸、直腸脫垂等。
四肢
病兒有重度肌張力低下，四肢關節柔軟，可任意攀翻，手寬、厚，指短，小指末端常向內彎，它的中間的指骨較正常短而寬。腳寬、厚，（足母）趾與其餘四趾分離較遠。
骨骼
有明顯的骨異常，常見骨盆小，X線片髂翼伸展，髖臼扁平，坐骨削尖，髖臼指數（髖臼角與髖骨角之和）<68°。小指中節及末節指骨發育不良，X線可見脫鈣。第一掌骨的遠端和第二掌骨的近端常有不整齊的凹痕。胸骨柄可見2個骨化點，第12對肋骨缺如。額竇消失，額縫持續存在，骨齡稍延遲。
智慧型障礙
智慧型不足的程度範圍很大，一般5歲時智商為50，漸漸減退，至15歲時為38。缺乏抽象思維能力。嵌合體型病兒智慧型水平多高於21三體型的患兒，智商平均可達67。一些嵌合體病兒語言發育較好，視覺理解障礙較少，有的病兒智慧型接近正常。
皮膚紋理
掌紋只有一條，呈通貫手或悉尼線，軸三射遠位呈t〃，atd角增大（>63°，正常<45°），小指只有一條褶紋，指紋斗狀紋頻率減少，箕狀紋增加。無名指及小指撓向箕紋增多，食指尺側箕紋增多，（足母）趾球部脛側弓形紋。
其它
患兒身高、體重低於正常，出生時平均身長和體重均較正常嬰兒低。易患呼吸道感染、消化障礙及瞼緣炎。有時可見心血管興奮性增高、心力衰竭、體溫調節障礙（常是體溫過低）等表現。氣腦造影有時能發現蛛網膜下腔擴大及兩側對稱性的腦室擴張。10%可有癲癇，患白血病率較正常兒約高20倍左右。
實驗檢查
染色體檢查
（1）21三體型 ：染色體組的核型為47XX（或XY）十21，占90～95%。患兒染色體總數為47個，是由於多了一個小的端著絲點染色體（屬於第21對），這種現象稱為三體性，因為有一對染色體變成了三個。母親年齡大於35歲時發生機率明顯增高（約為群體發病率的125倍），雙親的染色體並無異常，也無家族史，所以認為是母親的配子（卵子）發生染色體不分離的結果。約1/5病例由父親染色體不分離所致。在一卵性雙胎時，如果一個是21三體綜合徵，則在另一個孩子100%也是21三體綜合徵。而在二卵性雙胎時，二兒同是21三體綜合徵的機會只有30%。
（2）易位型：少數病例的染色體總數為46個，21號染色體仍具有三體性的特徵，同時還伴有其他染色體的畸變。有幾種不同情況：
1：D/G易位：缺少了一個14號染色體，增添了一個新的染色體，後者是由一個21號與一個14號染色體相互易位而連線成一個新的14/21染色體。此染色體保留了14、21號染色體絕大部分的遺傳物質，所以實際上此患兒的細胞內仍為3個21號染色體（三體性），染色體組核型為46XX（或XY） 21，t（Dq21q）。此類患兒占2%，其母親外表正常，但其細胞的染色體數為45個，其中有一個是14/21染色體。患兒的姨母及姨表兄妹可能同患此病。
2：G/G易位：①21與22號染色體易位，形成一個21/22染色體，可能是由患者的父親所遺傳的；②兩個21號染色體所連線成的一個等臂染色體，還有一個正常的21號染色體，如母為攜帶者，其子代100%為患兒。染色體組核型為46XX（或XY） 21，此種病兒占2%。
（3）嵌合體型：占1%～2%，染色體組核型為47XX（或XY） 21/46XX（或XY）。較少見，病兒細胞內染色體各有不同，有的為46，有的為47或45個。此型主要是受精卵在卵裂期發生差錯所致。有些21三體徵患者的父母表現型正常，而具有一個21三體的嵌合體，母親為嵌合體者占大多數，父親較少。如果一個家庭中出現2個以上21三體徵，可能與其父母為嵌合體型有關。
代謝障礙
由於色氨酸代謝障礙，黃嘌呤尿酸從泌尿道的排泄率明顯減少，血小板單胺氧化酶活性降低，出現高尿酸血症。
其它
（1）酶障礙：白細胞鹼性磷酸酶活性增加，其基因位於21號染色體上，G-6-PD增加。過氧化物歧化酶-1（SOD-1）活性增加。
（2）免疫球蛋白異常，IgG減少，澳抗陽性的百分率增高。
（3）可有血紅蛋白F及A2增高 。
過敏反應
先天性愚形（21三體綜合徵）病兒對阿托品、匹羅卡品、麻黃素敏感，可能與膽鹼性神經功能障礙有關。
