Blut- und Urinuntersuchungen sind oft der erste Schritt bei der Diagnose mitochondrialer Erkrankungen. Diese Studien umfassen typischerweise Messungen von Lactat und Pyruvat in Plasma, Liquor Cerebrospinalis (CSF) und Urin sowie die Messung spezifischer Aminosäuren und organischer Säuren. Zusätzliche Tests können hinzugefügt werden, einschließlich Neuroimaging, Elektromyographie (EMG) zur Messung der Muskelaktivität und Nervenleitungsstudien (NCS). Einige der „Rote Fahne“ Symptome im Gehirn, wie Schlaganfall-ähnliche Läsionen sind klassische Befunde bei mitochondrialen Erkrankungen, können aber nicht allein zur Bestätigung der Krankheit verwendet werden.
Primäre mitochondriale Erkrankungen (PMD) resultieren aus Mutationen in der Kern-DNA (nDNA) oder der mitochondrialen DNA (mtDNA). Genetische Studien dieser beiden DNA-Quellen haben Muskelbiopsien als Goldstandard für die Diagnose ersetzt. Leider sind Gentests teuer und erfordern eine Menge Beweise dafür, dass die Ursache der Symptome Mitochondrien ist, bevor die Versicherung dieses Testniveau abdeckt. Einige Krankenversicherungen decken derzeit keine Gentests für PMD ab, und Patienten müssen sich auf andere Diagnosemethoden verlassen. Wenn mitochondriale Krankheit stark vermutet wird, aber genetische Studien nicht eine bekannte mitochondriale Krankheit verursachende Veränderung aufdecken, können Patienten eine klinische Diagnose der mitochondrialen Krankheit noch empfangen.
Kliniker verwenden Muskel- und Gewebebiopsien seltener für die Mitochondriendiagnostik, da diese Tests möglicherweise nicht so umfassend sind wie Gentests und von Patienten mit Mitochondrienerkrankungen möglicherweise nicht gut vertragen werden. PMD und mitochondriale Dysfunktion (sekundär) können nicht allein mit Laborgewebetests unterschieden werden. Funktionstests – Bewertungen, wie Mitochondrien in Zellen funktionieren – bleiben wichtige Maßnahmen der Mitochondrienfunktion. Bei Patienten mit einer Erkrankung des Muskelgewebes können bestimmte andere neuromuskuläre Erkrankungen durch eine Muskelbiopsie ausgeschlossen werden.