PDHC 缺陷是導致線粒體能量代謝障礙最常見的原因之一，同時也是兒童乳酸酸中毒和早發性退行性神經變性病的最常見病因。腦內乙酰輔酶A幾乎都來源于丙酮酸，所以PDHC的缺乏常導致多種神經系統損害。按照Robinson等提出的標準，患者的臨床表現可分為三級，Ⅰ級：病人出生后早期即患有嚴重的乳酸血癥，PDHC 活性極低，男性患兒多于胚胎時期發病，導致流產、死胎、先天性紋狀體發育不全、缺氧缺血性腦病，常于新生兒早期死于乳酸酸中毒。Ⅱ級：乳酸血癥較Ⅰ級輕，出生時正常，智力運動及體格發育落后，患兒多于嬰兒期死亡，少數存活到十幾歲。Ⅲ級：患者乳酸血癥較輕，PDHC殘存活性多高于20%。E3BP 缺乏患者在神經病理檢查中最常見的表現是Leigh 綜合征，胼胝體變薄或缺失、基底節對稱性壞死性病變；同時E3BP缺乏的病人PDHC 酶的殘存活性相對較高。
PDHA1缺乏癥的臨床表現PDHA1缺陷是丙酮酸脫氫酶缺乏癥最常見的原因。由于PDHA1的絲氨酸位點對于整個PDHC酶活性的調節都有重要的作用，所以發生于這個亞單位的突變最多。E1α亞單位缺乏的臨床表現在不同的年齡段有一定的差異。在新生兒期患者主要表現為乳酸酸中毒和腦發育不全。嚴重的新生兒期表現常提示重要的蛋白調節區的異常。一些嬰兒期起病的患者在5 歲之前發展成為Leigh 綜合征，表現為發育遲緩、驚厥、間歇性無力、共濟失調、腦性癱瘓等進行性神經系統病變，并伴有基底節和腦干損害。少數患者起病時較輕，在給予高碳水化合物飲食后出現間歇性的短暫的共濟失調，緩慢進展,數年后逐漸發展為Leigh綜合征。
PDHA1缺陷為X 連鎖遺傳性疾病，患者總體男女數量基本相等，但是臨床表現差異顯著，考慮、與生化缺陷的嚴重性和基因突變的特異位點有關。男性發病更早更重，表現為胎兒期死亡、新生兒乳酸酸中毒、Leigh綜合征和間歇性共濟失調。女性患者的臨床表現更為復雜，多發畸形較常見，如伴有前額腫塊的小頭畸形、寬鼻橋、鼻上翻、長人中和鼻翼搧動等。還可見到耳低位，前置肛門，手指、上臂短。合并乳酸酸中毒的女性患者預后不良。女性雜合子臨床表現復雜，嚴重患者于胎兒期～嬰兒期死亡，輕型患者終身不發病，一些嚴重酶缺失的女性患者仍然能夠存活，主要決定于X 染色體隨機失活的形式。
PDH E1β亞單位缺乏的臨床表現Brown 等首先在2個病人中發現E1β亞單位缺乏。該基因缺陷的主要表現為乳酸酸中毒和肌張力低下。
E2亞單位缺乏的臨床表現E2缺乏的患者未見有神經系統的改變，主要見于患有膽汁性肝硬化的患者。這些患者多有抗二氫硫辛酸轉乙酰化酶的自身抗體。
E3和E3結合蛋白缺陷的臨床表現E3和E3結合蛋白的缺陷很少見。所報道的患者父母多為近親婚配，屬常染色體隱性遺傳。在三羧酸循環和支鏈氨基酸代謝中E3也參與其他2個脫氫酶的組成。E3結合蛋白缺乏的男性患者臨床表現與、PDHA1 缺陷的男性患者相似，主要表現為體格、智力運動發育落后，肌張力低下、乳酸酸中毒和Leigh綜合征。對于乳酸酸中毒合并α-酮酸尿癥和血漿支鏈氨基酸水平增高的患者應高度懷疑E3缺乏。