(一)发病原因
PML总是发生于细胞免疫反应缺陷的病人。对PML病人脑组织用电子显微镜的研究，发现少支胶质细胞内存在由大量乳头多瘤空泡病毒颗粒组成的包涵体。从PML病人脑组织先后分离到的病毒绝大多数为JC病毒。
华盛顿大学医学院神经科Reploeg在Clinical Infectious Disease(2001,33∶191)发表了一篇有关BK病毒的临床综述。综述指出，该病毒是进行性多灶性白质脑病(PML)的病因，BK病毒亦可引起肾、肺、眼和脑疾病。
(二)发病机制
原发感染在儿童时期，病毒潜伏在肾或末梢血单核细胞中，在一定条件下经血流感染中枢神经系统(CNS)，也有报道在PML及非PML病人脑组织中以PCR法可检出JCV-DNA说明存在CNS的潜伏感染，但是如何促使其发生PML，尚待研究。
病理表现为少突神经细胞受到乳多空病毒的选择性破坏，引起脱髓鞘。脑白质内有多灶性损害，形成脱髓鞘融合区，大脑半球比小脑易于受累，特别是皮质下灰、白质交界处。尸解见脑白质有颗粒状黄色软化灶，弥漫而不对称，融合的病灶可达数厘米。组织病理学所见在多灶性脱髓鞘区周围有深染的少突胶质细胞，具毛玻璃样外观，其核肿胀，内含嗜酸性无定型的病毒包涵体，透射电镜上病毒呈结晶状排列，大小为33～39nm;见巨大畸形的星形细胞，具有多形性分叶状核，常呈怪形。有大量泡沫状巨噬细胞，以及组织坏死。