Leber遗传性视神经病变的病因一直未能阐明遗传方式长期有争议。既往多认为属伴性隐性遗传,因为该病的传递方式不符合孟德尔遗传规律由于在受精时精子只有头部进入卵细胞而细胞质不进入卵细胞;亦有人认为与精子进入卵子时其线粒体退化有关,所以父亲体内的线粒体不能进入受精卵而传给下一代线粒体基因病表现为母系遗传,母亲有病子女可能得病,父亲患病与否与子女无关。至今尚未发现男性患者可将此病传递给后代,均是通过女性垂直传递的提示LEBER遗传性视神经病变是与母系遗传有关的细胞质遗传但一直未找到有力的证据。直到1988年Wallace等到首先发现该病是由于线粒体脱氧核糖核酸(mt DNA)第11778核苷酸发生突变引起的,即鸟嘌呤(G)→腺嘌呤(A)此突变使呼吸链上NADH脱氢酶亚单位4中(ND4)基因编码的第340位氨基酸由精氨酸变为组氨酸。虽然它们均为碱性氨基酸,但这一位置的精氨酸是高度保守的。由于突变可能降低电子流动效率影响酶的活性从而减少视神经细胞ATP的产生,细胞功能逐渐丧失,从而导致患者视力受损。该位点突变已被国外学者所证实。该病为人类首先证实为线粒体DNA(mtDNA)缺损的一种遗传病。线粒体DNA突变引起的疾病,称线粒体病。然而,单一的mtDNA遗传模式不能解释LHOH患者男性占优势,外显率逐渐减少,女性患者发病年龄较晚和视神经受累等。