Изменения в кроветворении и клетках эпителия ЖКТ связаны с нарушением образования тимидина и, следовательно, с нарушением образования ДНК и таким образом с нарушением деления клетки. Клетки увеличиваются в размерах и несколько напоминают клетки эмбриона, что позволило предположить, что мегалобластное кроветворение - это возврат к эмбриональному кроветворению. Мегалобластное кроветворение было представлено как вариант нормального кроветворения. В настоящее время сходство мегалобластов с эмбриональными красными ядерными клетками считают чисто внешним. Остается открытым вопрос о причинах неэффективного эритропоэза, то есть о причинах и механизмах костномозговой гибели эритрокариоцитов при дефиците витамина В12.
Патогенез неврологических нарушений при В12ДА сложен и пока недостаточно изучен. По всей вероятности, изменения в нервной системе не имеют отношения к нарушению синтеза ДНК, а связаны с нарушением обмена жирных кислот с нечетным количеством углеродных атомов. Как пропионовая, так и метилмалоновая кислота, которые накапливаются при дефиците витамина В12, токсичны для нервной клетки. Кроме того, в нерве, полученном при биопсии у больного с В12ДА, синтезируются жирные кислоты, отличные от нормальных. Различие в структуре жирных кислотможет приводить к нарушению образования миелина, а затем и к повреждению аксона.