基因突变导致基因产物，即线粒体蛋白frataxin的减少。脊髓和心肌是frataxin表达最高的组织;肝、骨骼肌和胰腺的表达中等。在基因突变时，基因表达水平最高的组织最先受累，因而脊髓变性和心肌病是FA最主要的表现。至于组织病变的基本原因还不完全清楚。有认为，frataxin直接影响线粒体的能量代谢和氧化磷酸化作用，也有认为frataxin对线粒体铁的转运有间接的调节功能。较多文献认为本病的发生与细胞内铁的分布异常有关，线粒体内有铁沉积，而血清转铁蛋白受体的浓度增多。铁的沉积诱导氧自由基产生而导致细胞损伤。此外，有研究认为，本病的发生与肌醇磷脂代谢异常有关，影响神经冲动的突触传导。
2、遗传学：Friedreich共济失调是常染色体隐性遗传，少数为散发。致病基因FRDA定位于9q13。基因产物是一种可溶性线粒体蛋白，称为frataxin。基因突变引起frataxin减少。FRDA的突变形式，98%表现为GAA三核苷酸重复扩展，发生于基因的1号内含子内。正常人该区GAA扩展数目各民族不同，在7～22或5～10之间。FA病人的GAA扩展数目可达200～900，与正常人的重复数目无重叠。GAA重复次数与临床表型之间有一定相关。首先，重复次数与起病年龄呈负相关。起病3～20岁者，重复数为800～900;30岁左右起病者，重复数为201～734。伴发糖尿病或肥厚性心肌病者，重复次数较多。重复次数在850以下者，极少伴发糖尿病。但近来也报道有例外的情况：有些典型临床症状而无GAA扩展;而有些GAA扩展但无FA的典型临床症状(McCabe等，2000)。
少数病人有FRDA基因的点突变，但点突变都是GAA扩展等位基因的杂合子。绝大多数FA病人都是GAA扩展的纯合子。
3、共济失调毛细血管扩张症：共济失调毛细血管扩张症，又名Louis-Bar综合征是累及神经、血管、皮肤、内分泌、网状内皮系统等的原发性免疫缺陷病。也是一种染色体不稳定综合征。主要病理改变是弥漫性小脑皮质萎缩，脊髓薄束和脊髓小脑束脱髓鞘。胸腺明显缩小或缺失。
4、橄榄桥小脑萎缩：橄榄桥小脑萎缩呈常染色体显性遗传或为散发。病变主要累及橄榄核、脑桥基底核和小脑半球。脊髓后索和脊髓小脑束也可受累。受累部位细胞明显减少，髓鞘脱失。