线粒体脑肌病是一组以线粒体结构和功能异常所导致的累及全身多系统的疾病，最主要累及的系统主要是大脑以及肌肉。神经系统的损害主要表现为脑卒中、癫痫反复发作、肌阵挛、偏头痛、共济失调等情况，而肌肉的损害主要是肌肉非常容易出现疲劳的情况。其他全身系统的表现可以有心脏系统的传导阻滞、心肌病，还可能会导致糖尿病、肾脏的损伤，以及引起身材矮小等情况，线粒体脑肌病的发病主要与遗传因素有关。目前治疗可以使用的药物，包括辅酶Q10、维生素C、二氯乙酸、艾地苯醌、维生素K以及烟酰胺、硫胺素等多种药物。近年还出现了一些细胞移植、遗传治疗和基因治疗等新疗法。