При преренальной ОПН, в случае если тяжесть циркуляторных нарушений превышает компенсаторные возможности ауторегуляции почечного кровотока, возникает вазоконстрикция приносящих артериол с ишемией коркового слоя почек
и падением клубочковой фильтрации (КФ).
Ведущую роль в патогенезе ренальной ОПН играют: нарушение гломерулярной проницаемости с падением КФ, утечка фильтрата через повреждённую гломерулярную мембрану в интерстиций, внутрипочечная вазоконстрикция, в развитии которой важную роль играют эндотелин-1, внутриканальцевая обструкция с ростом интратубулярного давления.
В качестве пускового механизма ишемического ОКН выступает повреждение цитоскелета клеток канальцевого эпителия. С утратой полярности и транслокацией Na+, К+-АТФазы на апикальную мембрану, вызывающее нарушение процессов тубулярной реабсорбции натрия. Утрата связи клеток с базальной мембраной приводит к отслойке эпителия проксимальных канальцев. Основные причины апоптоза эпителия - нарастающие при ишемии дефицит АТФ, гиперпродукция оксида азота и свободных радикалов с повышением мембранной проницаемости и внутриклеточной аккумуляцией кальция.
Механизм ОКН, вызванного нефротоксинами, связан с воздействием на эпителий извитых канальцев солей тяжёлых металлов, суррогатов алкоголя, медикаментов. Аминогликозидные антибиотики воздействуют на фосфолипиды клеточных мембран тубулярного эпителия с высвобождением лизосомальных ферментов, нарушением синтеза АТФ в митохондриях и генерацией свободных радикалов. Активированные аминогликозидами почечные макрофаги, продуцирущие хемокины, провоспалительные цитокины и вазоконстрикторы (ангиотензи II, эндотелин-1), также приводят к оксидативному стрессу и некрозу эпителия. Рентгеноконтрастные средства (РКС) вызывают почечную вазоконстрикцию за счёт накопления цитозольного кальция, активации ренин-ангиотензиновой системы (РАС), синтеза тромбоксана А2 и эндотелина-1. РКС нарушают метаболизм сфинголипидов, ингибируют тубулярную серин-треонин киназу, что способствует ОКН. Среди других нефротоксических эффектов РКС - оксидативный стресс и внутриканальцевая обструкция кристаллами мочевой и щавелевой кислоты.