В норме давление в лоханке низкое. Повышение давления, обусловленное препятствием в зоне лоханочно-мочеточникового сегмента, приводит к расширению лоханки, чашечек и постепенной атрофии почечной паренхимы.
Выраженность ГНФ во многом зависит от длительности заболевания и типа строения чашечно-лоханочной системы. При внепочечном расположении лоханка легко растягивается, чашечки и почечная паренхимы повреждаются в последнюю очередь. При внутрипочечном расположении лоханки давление на почечную паренхиму более выражено.
ГНФ изначально приводит к изменениям форникального аппарата чашечек. Повышение внутрилоханочного давления вызывает уплощение сосочков и округление чашечек. Паренхима между чашечками страдает меньше.
Изменение почечной паренхимы при ГНФ возникает по двум основным причинам. Во-первых, повышение давления в почечных чашечках передаётся на собирательные трубочки и канальцы. Они расширяются, эпителий постепенно атрофируется, нарушается секреторная функция почки. Во-вторых, атрофия паренхимы обусловлена ишемией в результате нарушения кровотока в дугообразных артериях. Они проходят у основания почечных пирамид, поэтому легко сдавливаются при повышении внутрилоханочного давления.
Почка способна в условиях стресса или при длительно существующей обструкции поддерживать кровоснабжение на уровне органной жизнедеятельности. Даже при полной обструкции моча продолжает выделяться, а когда внутрилоханочное давление достигает фильтрационного и клубочковая фильтрация прекращается, происходит повышение проницаемости слизистой оболочки в самом слабом месте чашечно-лоханочной системы - сводах почечных чашечек. В результате моча просачивается из лоханки в интерстициальную ткань почки, где всасывается в лимфатическую систему (доказано путём введения фенолсульфонфталеина). Внутрилоханочное давление при этом падает, а клубочковая фильтрация возобновляется. Благодаря этому защитному механизму почка продолжает функционировать даже при выраженном ГНФ. От наступления терминальных изменений при ГНФ почку предохраняет очаговый характер изменений почечной паренхимы. Поскольку все ветви почечной артерии - сосуды концевого типа, в первую очередь атрофируются участки паренхимы, наиболее удалённые от междольковых артерий. По мере прогрессирования ГНФ дольше всего сохраняют жизнеспособность участки паренхимы вокруг крупных артерий. Таким образом, почка сохраняет способность функционировать даже при длительной обструкции. После устранения обструкции гибель части нефронов компенсируется гиперплазией нефронов в местах, наименее подверженных компрессии и ишемии.