A causa direta da EM é a degeneração da camada isoladora lipídica de mielina que envolve os axónios neurais. Esta é provavelmente causada pela destruição, pelo próprio sistema imunitário do indivíduo, das células gliais (responsáveis pela produção e armazenamento da mielina). A ausência de isolamento eficaz dosneurónios, e da sua sustentação pelas células gliais, leva à degeneração dos mesmos e à perda de função.
As regiões afectadas são as do Sistema Nervoso Central (SNC), ou seja: a medula espinhal e o cérebro. Os nervos periféricos não são afectados, provavelmente porque a reacção imunitária que danifica as células gliais será específica para os antígenos/antigénios do tipo das células produtoras de mielina do SNC, osoligodendrócitos (que são diferentes das células com a mesma função no Sistema Nervoso Periférico (SNP), conhecidas como células de Schwann).
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