Mekanisme yang diusulkan dari UE adalah akumulasi neurotoksin. Lebih dari 130 bahan kimia telah diidentifikasi sebagai neurotoksin potensial. Contohnya adalah urea, indoksil sulfat, senyawa guanidin, asam indolat, fenol, dan karnitin. Lanthionine, turunan dari asam amino yang mengandung sulfur (toksin uremik). Berdasarkan sifat fisikokimianya, toksin uremik dapat diklasifikasikan sebagai molekul yang larut dalam air, terikat protein, dan menengah.Tidak ada jalur umum yang telah diidentifikasi, tetapi secara keseluruhan, tiga proses mungkin berkontribusi. Ini termasuk ketidakseimbangan dalam neurotransmiter penghambat dan rangsang, degenerasi saraf, dan peradangan pembuluh darah.
