發病原因
病變（ataxia telangiectasia mutated，ATM）基因定位於染色體11q22～23，包含了66個外顯子，從氨基到碳基依次可分為ATM、、開放閱讀框架（ORF）和磷脂醯肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinases，PI3-激酶）3個區。
ATM基因的未翻譯區（untranslated regions，UTRs）存在廣泛的突變位點，累及ATM、ORF和PI-3激酶3個區域。70%導致ATM蛋白失活的ATM基因突變為大片段缺失，其他突變形式有阻斷拼接引起的插入、框架內缺失和無義突變。
發病機制
ATM蛋白作為PI3-激酶相關家族，參與細胞周期調控、細胞內蛋白轉運和DNA損傷的反應。當細胞受到放射線照射時，ATM蛋白的主要功能是使細胞周期處於靜止期，使受損的DNA有機會得以修復。ATM通過磷酸化途徑保持p53的穩定性和與蛋白酪氨酸激酶c-Abl結合為複合物以便調控細胞周期。ATM基因突變使受損細胞持續處於分裂期，受損的DNA在細胞不斷分裂過程中其DNA不但得不到修復，更容易發生進一步斷裂。細胞端粒有縮短的現象，導致細胞凋亡。此可解釋共濟失調毛細血管擴張綜合徵患者對放射性高度敏感性及小腦Purkinje細胞死亡誘發的進行性小腦共濟失調。
根據無效等位基因優勢原理，突變形式不同可導致臨床表型的極大差異，從典型ATS臨床表型到無任何臨床症狀。
疾病症狀
神經學表現：共濟失調出現於1歲內者20%，2歲65%，4歲85%，少數病例可延遲至4～5歲才出現。病情進展緩慢，但呈進行性，最終導致嚴重的運動障礙。典型的表現是患者注視快速運動的物體時，頭部轉動快於眼球運動。一些病例出現智力發育遲緩，但多數病人智力及生命功能在20歲或30歲前是正常的。
眼部和皮膚毛細血管擴張：毛細血管擴張最早發生於球結合膜，發生年齡1～6歲。隨年齡增加，毛細血管擴張更加明顯並出現於其他部位，如鼻側部、耳、前臂後側及腿彎部和手足背部。
反覆感染：反覆肺部感染可導致慢性支氣管擴張症，可發生於共濟失調及毛細血管擴張之前。患者易於並發病毒或細菌感染，但與其他免疫缺陷病不同，ATS病人很少發生機會感染。
內分泌異常：存活到青春期的ATS患者可能無第二性徵出現。一些男性患者睪丸和女性卵巢萎縮，隨病程進展可能出現生長停滯。可能合併抗胰島素性糖尿病，其原因為胰島素受體數量不足或親和性減弱。最近發現ATM突變影響PI3-激酶途徑的葡萄糖細胞內信號傳遞，是發生抗胰島素性糖尿病的原因。
惡性腫瘤：ATS（純合子）病人的癌症發病率大約高出健康同齡人群100倍。最常見的腫瘤是淋巴系統增殖性惡性腫瘤，其他還包括腺癌、生殖母細胞瘤、網狀細胞癌和骨髓瘤和神經系統惡性腫瘤。不典型的病例和輕型患者的症狀出現晚、臨床進展緩慢、對放射性敏感性減弱。
根據臨床表現和免疫學檢查可確診，國外套用ATM3BA抗體的免疫雜交方法直接檢測突變的ATM基因進行診斷。部分患兒開始出現共濟失調時，可不伴有毛細血管擴張和免疫缺陷，需進行長期的隨訪，有時需幾年後才出現典型表現。
疾病鑑別
所謂“部分性ATS”臨床表型，表現為共濟失調、免疫缺陷、染色體不穩定性的不同組合，但無毛細血管擴張。提示這些疾病可能與ATS密切相關，或稱為ATS的變異型。Nijmegen斷裂綜合徵的臨床表現酷似ATS，伴有小頭畸形，有時可有智力發育停滯，但無共濟失調和毛細血管擴張。
併發症
可導致嚴重的運動障礙，智力發育遲緩；常並發病毒或細菌感染，反覆肺部感染可至慢性支氣管擴張症；可合併抗胰島素性糖尿病和惡性腫瘤。
相關檢查
細胞學檢查：外周血細胞計數常顯示淋巴細胞減少和紅細胞增多，粒細胞也可減少。細胞學檢查發現染色體不穩定和有明顯的斷裂，體外培養淋巴細胞壽命縮短、對放射線照射和化學輻射高度敏感、細胞周期G1和S期缺乏切點，使細胞不能停留在靜止期。正常人淋巴細胞經放射線處理後p53蛋白增加，使細胞周期從G1到S期延遲，AT病人p53蛋白信號傳遞途徑存在障礙，在受到照射後不能延遲細胞周期。
體液免疫缺陷：80%病例有IgA缺乏，血清IgE缺陷也較常見，IgG降低較為少見，但常伴IgG2和IgG2/IgG4亞類缺乏。80%的病例血清中存在低分子量IgM，對病毒和細菌抗原的抗體反應明顯缺乏。免疫球蛋白和抗體功能低下的原因是B細胞分化功能障礙。此可能為B細胞內源性缺陷，如編碼Ig基因的第7和14對染色體斷裂、轉位和異常重排等，也可能為缺乏T細胞對B細胞的輔助所致，如T細胞受體基因重組障礙等。此外，抗Ig自身抗體的產生也可能是Ig下降的因素。
細胞免疫缺陷：屍檢時不易發現胸腺，但顯微鏡下可找到散在的胸腺網狀組織，其中淋巴細胞稀少，無哈氏小體，皮質和髓質分界不清。外周血總T細胞和CD4+T細胞數減少，CD4/CD8 T細胞比率下降，TCR為α/β鏈。T細胞功能障礙包括：遲髮型皮膚過敏反應、增殖反應和排斥反應均可能減弱。
其他檢查：血清甲胎蛋白（AFP）癌胚抗原（CEA）增高，肝功能異常。尿17-酮類固醇（17-Ks）降低，而促卵泡成熟素（FSH）增高。可有自身抗體。
病理學檢查：肝組織活檢可發現肝門脈區實質細胞和小圓細胞浸潤，實質細胞核腫脹和空泡變性為其特點。許多器官，如中樞神經系統、垂體前葉、甲狀腺、腎上腺、肝、腎、肺、心、胸腺、平滑肌和脊神經節細胞的細胞形態異常，包括巨大、變形和深染色質的細胞核。
影像學檢查：胸部X線平片常見胸腺缺如和肺部感染；頭顱CT檢查可見腦室擴張及瀰漫性腦萎縮。腦電圖、肌電圖檢查可異常。
疾病治療
抗生素用於控制感染。ATS病人臨床進程本身變異很大，故很難評價骨髓移植的效果。患者自身對放射線敏感，骨髓移植前放射處理增加了對患者的危險性。因此，尚無骨髓移植治療ATS的報導。動物實驗表明ATM基因轉入可改善其免疫功能，但不能改變神經系統症狀。合併惡性腫瘤時的放射性治療具有很大的矛盾性，使用時宜採用小劑量。
疾病預後
ATS臨床表現的多樣性很難確定其全面預後。早期可能死於惡性腫瘤或肺部感染，也可能長期存活。
疾病預防
孕婦保健：已知一些免疫缺陷病的發生與胚胎期發育不良密切相關。如果孕婦受到放射線照射、接受某些化學藥物的治療或發生病毒感染（特別是風疹病毒感染）等，則可損傷胎兒的免疫系統，特別是在孕早期，可使包括免疫系統在內的多系統受累。故加強孕婦保健特別是孕早期保健十分重要。孕婦應避免接受放射線，慎用一些化學藥物，注射風疹疫苗等，儘可能防止病毒感染。還要使孕婦加強營養，及時治療一些慢性病。
遺傳諮詢及家族調查：雖然大多數疾病不能確定遺傳方式，但對確定了遺傳方式的疾病進行遺傳諮詢是很有價值的。如果成人有遺傳性免疫缺陷病將提供他們子女的發育危險性；如果一個小孩患有常染色體隱性遺傳或性聯免疫缺陷病，就要告訴父母親，他們下一胎孩子患病的可能性有多大。對於抗體或補體缺陷患者的直系家屬應檢查抗體和補體水平以確定家族患病方式。對於某些已能進行基因定位的疾病，如慢性肉芽腫病，患者父母、同胞兄妹及其子女均應做定位基因檢測，如果發現有患者，同樣應在他（她）的家庭成員中進行檢查，患者的子女應在出生開始就仔細觀察有無疾病發生。
產前診斷：某些免疫缺陷病能進行產前診斷，如培養的羊水細胞酶學檢查可診斷腺苷脫氨酶缺乏症、核苷磷酸化酶缺乏症及某些聯合免疫缺陷病；胎兒血細胞免疫學檢測可診斷 CGD、X-聯無丙種球蛋白血症、嚴重聯合免疫缺陷病，從而中止妊娠，防止患兒的出生。共濟失調毛細血管擴張綜合徵的早期準確診斷，及早給予特異性治療和提供遺傳諮詢（產前診斷甚至宮內治療）非常重要。
