尚未发现肾脏有病理变化。抗利尿素分泌正常，渗透压感受器与血容量感受器的功能正常，主要缺陷为肾远曲小管和集合管对抗利尿激素（ＡＤＨ）不发生反应。
在正常情况下，精氨酸加压素（简称ＡＶＰ）与肾远曲小管和集合管的上皮细胞表面的特异受体结合，激活细胞膜上的腺苷环化酶，催化ＡＴＰ转变为cＡＭＰ，从而增加了膜的通透性，使管腔内的水分回吸收增加。本症cＡＭＰ的生成减少，可能由于远曲小管和集合管的ＡＶＰ特异受体有缺陷，不能与ＡＶＰ结合，或由于细胞膜中的腺苷环化酶缺陷，因而影响了对ＡＶＰ的反应。肾脏前列腺素对ＡＶＰ有一定抑制作用，服用前列腺素合成酶抑制剂消炎痛，可使一些本症患者的尿浓缩功能有所好转。
髓袢升支和远曲小管对钠与氯的回吸收不受影响，虽血浆渗透压升高，但水分不能相应地回吸收，因而尿呈低渗性，其渗透浓度仅能维持在80～150ｍｍol/L，（80～150ｍOｓｍ／Ｌ，正常值100～1400ｍｍol/L）。若尿的渗透浓度为100ｍｍol／Ｌ，则每排出１ｍｍol／Ｌ的溶质，相应地须排出10ｍl的水。若尿渗透浓度为1000ｍｍol/L，则每排出１ｍｍol溶质仅需排出１ml的水。若病人的电解质入量过多，必须相应地排出大量的水。如果水入量不足，则钠、氯离子的排出发生障碍，血钠、氯和尿素升高，血容量减少，出现高渗性脱水。当脱水出现后，由于肾血流量减少，肾小球滤过率减低。某些病人在经过一段时间的脱水后，肾浓缩功能可稍有好转，尿的渗透浓度可稍高于血浆的渗透浓度。
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