As mitocôndrias são organelos muito importantes na célula e a sua principal função é fornecer energia ao organismo através da fosforilação oxidativa. As anomalias estruturais e funcionais das mitocôndrias podem levar a perturbações no metabolismo energético, particularmente em órgãos com elevada necessidade de oxigénio, que correm um risco relativamente maior de sofrer danos. As encefalomiopatias mitocondriais são um grupo heterogéneo de doenças com disfunção multissistémica causadas por defeitos no ADN mitocondrial (ADNmt) ou no ADN nuclear (ADNn) que conduzem a perturbações estruturais e funcionais das mitocôndrias. A encefalomiopatia mitocondrial foi originalmente descrita por Pavlakis e caracteriza-se por uma miopatia mitocondrial com epilepsia e deficiências progressivas da fala e da visão. Esta síndrome clínica foi depois confirmada por Hirano e Pavlakis, que definiram três critérios para a encefalomiopatia mitocondrial: (1) episódios semelhantes a acidentes vasculares cerebrais antes dos 40 anos de idade; (2) uma encefalopatia caracterizada por epilepsia, demência ou ambas; e (3) acidemia láctica, FRR ou ambas. A maior parte dos doentes apresenta níveis elevados de lactato no sangue, resultados electromiográficos de lesões miogénicas e os exames imagiológicos podem revelar encefalopatia da substância branca, calcificação dos gânglios basais ou atrofia cerebral; a análise do ADN no sangue e a biopsia muscular podem confirmar o diagnóstico desta doença. Os sintomas comuns da encefalomiopatia mitocondrial, como episódios semelhantes a acidentes vasculares cerebrais, enxaquecas, epilepsia, demência, diabetes mellitus e surdez, podem ocorrer isoladamente ou em combinação nos indivíduos, o que sugere a possibilidade de doença mitocondrial. Uma história familiar clara também sugere a possibilidade de doença mitocondrial. Se a apresentação clínica do doente, o exame neurológico e as características imagiológicas sugerirem uma encefalomiopatia mitocondrial, pode ser utilizado um teste de ADN para um rastreio mais aprofundado. Se os resultados do teste de rastreio não forem diagnósticos, a biopsia muscular é a melhor forma de confirmar o diagnóstico. A inibição da propagação cortical pode ser o mecanismo pelo qual as cefaleias ocorrem em doentes com MELAS, mas continua por explorar.