Морфологическим субстратом прогрессирующей потери почечной функции и развития ХПН являются дистрофия и атрофия эпителия канальцев, гломерулосклероз и склероз интерстиция. Клеточная пролиферация и накопление внеклеточного матрикса - одни из ключевых признаков прогрессирования.
Уменьшение функционирующей почечной массы за счёт гломеруло-тубулостромальных изменений приводит к структурной и функциональной гипертрофии оставшихся нефронов. Увеличение объёма почечного клубочка сочетается с гиперфильтрацией. При длительной гломерулярной гиперфильтрации наблюдаются протеинурия и нарастающая азотемия, что даёт основание предполагать дополнительные изменения в капиллярах почечных клубочков. Уменьшение функционирующей поверхности гломерулярных капилляров приводит к гемодинамической адаптации, увеличивающей капиллярное давление и объём. Эти адаптивные процессы включают функциональные и структурные изменения в эндотелиальных, эпителиальных и мезангиальных клетках, которые способствуют микротромбозу, формированию микроаневризм, пролиферации мезангиальных клеток, накоплению продуцируемого ими внеклеточного матрикса и субэндотелиальному отложению гиалина.
Ранние ультраструктурные изменения, сопровождаемые микротромбозом, включают набухание эндотелиальных клеток, отделение клеток от подлежащей базальной мембраны. Кроме того, цитокины, выделяемые клетками, отвечающими на воспаление, например, моноцитарный интерлейкин-1 (ИЛ-1), способствуют прокоагулянтной активности на поверхности эндотелиальных клеток.
Увеличение гидростатического давления и диаметра капилляра приводит к нарушению контакта базальной мембраны с мезангием, что ведёт к формированию микроаневризм в парамезангиальных областях. Обнаруживаемые в областях микроаневризм агрегированные тромбоциты, фибрин и лейкоциты могут подвергаться организации с течением времени, и на месте микроаневризм происходит коллапс капиллярных петель, где часто обнаруживают массы гиалина, расположенные в субэндотелиальном пространстве артериол. Отложения гиалина возникают на фоне существующих изменений в артериолах с вторичной ишемией или эмболией. Все эти патологические процессы приводят к сегментарному либо глобальному гломерулосклерозу. Кроме того, наблюдают инфильтрацию интерстиция мононуклеарными лейкоцитами, атрофию канальцев и интерстициальный фиброз.