多囊腎是一種遺傳病，主要表現為雙腎多發的囊腫，呈葡萄狀，最終造成腎功能衰竭尿毒症，佔所有尿毒症病人的約10％。它分為常染色體顯性(ADPKD)和常染色體隱性(ARPKD)，前都主要發生在成人，後都主要發生在小兒。雖然二種病發病機理有所不同，前者呈局灶病變，後者囊腫呈梭形擴張，但是從細胞水平上，發病機理是一樣的，如上皮的分化不良，蛋白的重複表達，增生和凋亡的增加，異常蛋白的作用和運輸及液體運輸的異常。
ADPKD具有遺傳異質性，已發現了二種基因：PKD1，位於16p13.3;佔85％的病人;PKD2，位於4q21,佔15％的病人。在ARPKD，發現了一種基因PKHD1，是所有病人的基因。PKD1和PKD2編碼的蛋白polycystin1(460kDa)和polycystin2(110kDa)是二種跨膜蛋白，分別有11和6個作用域，從而形成功能複合體。polycystin2是和種可以感受瞬時電壓的鈣通道，但是polycystin1的作用不清。ARPKD蛋白有一個跨膜通道及大的細胞外區，PKD的病因研究主要來自動物模型，或者是由於原發的缺陷或者由於多向性原因。
過去7年的研究顯示，人類及齧齒類動物的多囊腎發病機理與初級纖毛和基體有關。初級纖毛是多數哺乳動物細胞表面都有的單一的毛髮樣的細胞器。像腎臟的管狀上皮細胞，纖毛突於管腔，被認為有感覺作用。初級纖毛有9+0的微管結構，通常是不活動的。活動的纖毛有9+2的微管結構，可以使微管活動，特殊的結節狀的纖毛存在於胚胎結構中。基體起自中心體的中心粒，纖毛起自基體。
關於多囊腎發病原因一般認為是因為二次打擊學說，ADPKD是一類晚發及局灶性病變,患者雖然攜帶有遺傳性基因突變但通常在成年後才起病,且囊腫僅累及不超過5％的腎小管。這一現象可以用二次打擊學說來解釋:即患者一對pkd等位基因(pkd1或pkd2)中有一個由於父母遺傳或自發突變而存在胚胎期突變,所有的腎臟上皮細胞均攜帶此突變,但尚不足以引起腎臟囊腫。個體在遺傳因素及後天環境作用下,部分腎小管另一個正常單倍體也發生體細胞突變,使pkd基因完全失活,才導致囊腫形成。由此可見,儘管ADPKD遺傳方式為顯性,但在分子水平卻是呈現隱性遺傳的特徵。二次打擊學說已經被國外多項研究所證實,其中最有力證據WS25/-就是囊腫上皮細胞的單克隆起源學說以及pkd2。
小鼠
模型(pkd2基因存在重複系列使得易於發生基因重排而失活)。但也有一些研究表明,單倍體功能不足(僅1個等位基因突變)或交叉雜合子(如胚胎期突變pkdpkd1基礎上發生pkd2體細胞突變)也可以引起囊腫發生,並且在囊腫產生的早中期可觀察到細胞的異質性。
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