Mutationer i APP-genet er den mest almindelige årsag til arvelig cerebral amyloid angiopati. APP-genmutationer forårsager de hollandske, italienske, arktiske, Iowa-, flamske og piemontesiske typer af denne tilstand. Mutationer i CST3-genet forårsager den islandske type. Familiær britisk og dansk demens skyldes mutationer i ITM2B-genet.
APP-genet giver instruktioner til fremstilling af et protein, der kaldes amyloidprækursorprotein. Dette protein findes i mange væv og organer, herunder i hjernen og rygmarven (centralnervesystemet). Den præcise funktion af dette protein er ukendt, men forskere spekulerer i, at det kan binde sig til andre proteiner på cellernes overflade eller hjælpe cellerne med at binde sig til hinanden. I hjernen spiller amyloidprækursorproteinet en rolle i udviklingen og vedligeholdelsen af nerveceller (neuroner).
CST3-genet giver instruktioner til fremstilling af et protein kaldet cystatin C. Dette protein hæmmer aktiviteten af enzymer kaldet cathepsiner, der skærer andre proteiner fra hinanden for at nedbryde dem. Cystatin C findes i biologiske væsker, som f.eks. blod. Niveauerne er særligt høje i den væske, der omgiver og beskytter hjernen og rygmarven (cerebrospinalvæsken eller CSF
).
Det ITM2B-genet giver instruktioner til fremstilling af et protein, der findes i alle væv. Funktionen af ITM2B-proteinet er uklar. Det menes at spille en rolle i at udløse cellernes selvdestruktion (apoptose) og forhindre cellerne i at vokse og dele sig for hurtigt eller på en ukontrolleret måde. Desuden kan ITM2B-proteinet være involveret i behandlingen af det amyloide forstadieprotein.
Mutationer i APP-, CST3- eller ITM2B-genet fører til produktion af proteiner, der er mindre stabile end normalt, og som har en tendens til at klumpe sig sammen (aggregere). Disse aggregerede proteiner danner proteinklumper kaldet amyloidaflejringer, der ophobes i visse områder af hjernen og i dens blodkar. Amyloidaflejringerne, kaldet plaques, beskadiger hjernecellerne og forårsager i sidste ende celledød og svækkelse af forskellige dele af hjernen. Tab af hjerneceller hos personer med arvelig cerebral amyloid angiopati kan føre til kramper, bevægelsesabnormaliteter og andre neurologiske problemer. I blodkar erstatter amyloide plaques de muskelfibre og elastiske fibre, der giver blodkarrene fleksibilitet, hvilket gør dem svage og tilbøjelige til at gå i stykker. Et brud på et blodkar i hjernen forårsager blødning i hjernen (hæmorrhagisk slagtilfælde), hvilket kan føre til hjerneskade og demens.