放射性腎病的病理損傷主要表現為,毛細血管和小血管的內皮病變。
急性放射性腎病,腎臟體積增大,充血和出血。由于腎隨之增重光鏡下可見腎小球系膜溶解,毛細血管高度擴張充血,毛細血管內皮細胞腫脹變形,乃至纖維素樣壞死。
腎小管上皮細胞空泡和顆粒變性崩解脫落,腎間質充血,水腫和出血,小動脈內皮細胞腫脹變形,內膜水腫,免疫熒光中無免疫球蛋白和補體沉積,電鏡檢查可見腎小球基底膜內疏松層增寬。
慢性放射性腎臟病,腎臟呈萎縮硬化,光鏡下可見腎小球系膜細胞和機制增生,并有插入現象,腎小球硬化,腎間質,小動脈內膜增厚,管腔狹窄,腎小管萎縮,腎間質纖維化。