Поражение белого вещества является распространенным проявлением митохондриальной энцефалопатии, часто обусловленной дефектами в митохондриальных генах или ядерных генах. Классическими митохондриальными заболеваниями, вызванными мутациями в митохондриальных генах, являются MELAS, Leigh и KSS. Leigh часто вызывается нарушениями комплексов дыхательной цепи I, II и V, большинство из которых обусловлены дефектами в ядерных генах, что приводит к группе клинических проявлений энцефалопатии белого вещества с ранним началом. Дефекты ядерных генов, которые поддерживают целостность и число копий митохондриальных генов, также могут проявляться клинически в виде поражения белого вещества мозга. В качестве примера можно привести MNGIE из-за дефекта в гене TYMP и MPV17.