Tournier-Lasserve等(1993)对两个不相关家系的基因连锁分析发现，本病遗传基因定位于染色体19q12位点，用微卫星标志物将基因位点局限到2cm区域(Ducros etal，1996)，确认CADASIL的病因是Notch 3基因突变(Joutel etal，1996)。
已报道的17例CADASIL病理报告，大体除轻度均匀脑萎缩，额顶叶明显，2例小脑萎缩明显，2例有大块脑血肿，无特征性改变，Willis环可有轻度动脉粥样硬化和小动脉硬化，血管无闭塞，脑室周围白质，基底核，丘脑，中脑和脑桥可见多发腔隙性病灶，皮质下白质通常较好，脑室明显扩张，10例病人中少数可见冠状动脉和主动脉粥样硬化斑，镜下白质髓鞘染色呈弥漫性和局灶性苍白，深部白质，内囊可见腔隙性病灶及梗死巨噬细胞反应，轻中度胶质增生。
在罕见的病例新皮质存在老年斑，白质及软脑膜血管壁特征性纤维透明蛋白使管壁增厚，Sourander报道3例广泛闭塞性血管内层透明变性，2例血管闭塞，内膜纤维素性坏死，血管肌细胞核丢失，球形细胞或分散的清晰胞质气球样肌细胞使中膜呈模糊颗粒样外观，Guttiierez-Molina等(1994)称为小动脉颗粒样变性(small arterial granular degeneration，SAGD)，Estes(1991)电镜研究首先发现脑白质，软脑膜血管颗粒样嗜锇物(granular osmiophilic material，GOM)，以后许多学者报告GOM，GOM由大量电子致密物细胞外颗粒样沉积物组成，大小从难以测出到0.2～0.8mm，GOM围绕血管平滑肌细胞(VSMCs)，由10～15nm的粒状物组成，脑穿通支和脑膜动脉VSMCs明显破坏，脑白质，大脑及小脑皮质，视神经，视网膜VSMCs不能识别，皮肤，肌肉和神经活检VSMCs均可见这种改变，GOM的性质尚未确定。
