A endoteliose capilar glomerular é a lesão mais característica da toxemia. A patogênese da proteinúria envolve essencialmente a endoteliose capilar glomerular.

Na gravidez normal, a taxa de filtração glomerular renal (TFG), aumenta cerca de 40 a 60% no 1 o trimestre, resultando em queda nis níveis de ureia, creatinina e ácido úrico sanguíneos. Na pré-eclâmpsia, a TFG aumenta entre 30 a 40% em relação aos valores não gravídicos.

O vasospasmo é o responsável pela hipertensão e leva à lesão vascular generalizada, que, junto à hipóxia dos tecidos, conduz à necrose hemorrágica de diversos órgãos.

Particularmente no síndrome HELLP há necrose hemorrágica periporta, com depósitos de material fibrinoide nos sinusóides hepáticos e aumento das enzimas hepáticas. Raramente ocorre hemorragia intra-hepática, com hematoma subcapsular, responsável pela dor no quadrante superior do abdome, e que dificilmente se rompe.

Até pouco tempo, considerava-se a convulsão da eclâmpsia como decorrente de vasospasmos cerebral e isquemia. Atualmente, sabe-se que a causa primária da lesão cerebral é a pressão de perfusão elevada (encefalopatia hipertensiva). Esse aumento de perfusão cerebral conduz a barotrauma cerebrale edema vasogênico.