铅对血液系统的作用主要表现在两个方面，一是抑制血红蛋白的合成，二是缩短循环中的红细胞寿命，这些影响，最终导致贫血。
    抑制血红蛋白的合成
    卟啉是血红蛋白合成过程的中间物，血红蛋白合成过程中，受到一系列转巯基酶的作用。在血红蛋白合成过程中，铅至少在4个环节上影响其合成。（图2－1）
    首先是铅抑制δ－氨基－γ－酮戊酸脱氢酶（ALAD）。ALAD是血红素合成过程中最灵敏的酶，它的被抑制使血浆和体液中的底物ALA（δ－氨基－γ－酮戊酸）过剩，最终造成尿中ALA排泄增加。
    其次是铅影响δ－氨基－γ－酮戊酸合成酶（ALAS），虽然铅对ALAS的作用是抑制还是激活尚有争议，但ALAS是限速酶和主要调节酶，血红素合成降低导致其后的ALAS活性增加，净结果是增加血和尿中的ALA浓度。
    第三是铅抑制血红素合成酶（或称是铁络合酶）。血红素合成酶的作用是催化亚铁掺入卟啉结构中，该酶受抑后，红细胞中原卟啉（EP）增多，红细胞原卟啉（EP）因不能充分掺入铁而与红细胞线粒体内含量丰富的锌结合，导致锌原卟啉（ZPP）增加。铅抑制粪卟啉原氧化酶，阻碍粪卟啉原氧化为原卟啉，结果使血中粪卟啉增多，尿排出粪卟啉增多；所以尿中ALA、粪卟啉及血液中EP或ZPP测定都是铅中毒的诊断指标。
    第四是铅影响珠蛋白的合成，而珠蛋白的合成后，和血红素结合才能形成血红蛋白。
铅作用部位　血红蛋白合成　代谢产物变化　
　甘氨酸　　　　琥珀酸辅酶A
①ALAS——→↓
　　　　　　　　     ALA --------→血和尿 ALA↑
②ALAD—//→↓　
　　　　　　　      胆色素原
↓
尿卟啉原
↓
粪卟啉原-----→血和尿 粪卟啉（CP）↑
↓
原卟啉------→红细胞Zpp↑
③铁络合酶—//→↓

　                   血红素
④珠蛋白↓——→↓
血红蛋白-----→红细胞Hb↓
    由于血红蛋白合成障碍，导致骨髓内幼红细胞代偿性增生，血液中点彩、网织、碱粒红细胞增多。此三种细胞内的嗜碱性物质都含有线粒体与微粒体碎片及核糖核酸（RNA），有人认为此三种细胞不过是由染色技术所造成的不同形态表现而已。其原因可能是铅抑制了红细胞嘧啶—5^’—核苷酸酶，以致大量嘧啶核苷酸蓄积在细胞浆内，并妨碍微粒体RNA的降解。
    溶血
    铅中毒贫血不仅是由于血红蛋白合成减少，也由于红细胞寿命缩短。铅可抑制红细胞膜Na+/K+—ATP酶的活性，使红细胞内K+逸出，致细胞膜崩溃而溶血。另外，铅与红细胞表面的磷酸盐结合成不溶性的磷酸铅，使红细胞机械脆性增加，亦为溶血的原因。急性铅中毒时溶血作用较明显，慢性铅中毒时以影响卟啉代谢为主，溶血作用并不重要。