Patofiziologija reiškia normalių biocheminių, mechaninių ir fizinių organizmo procesų pokyčius. Parkinsono ligos patofiziologija reiškia fizinius ir biocheminius smegenų pokyčius, kurie savo ruožtu sukelia matomus nenormalius mechaninius ir fizinius viso likusio kūno funkcionavimus. To pavyzdys yra būdingas drebulys, susijęs su Parkinsono liga. Nors ankstyvos, jaunatvinės ir standartinės Parkinsono ligos įtakojantys ir prisidedantys veiksniai gali skirtis, Parkinsono ligos patofiziologija iš esmės yra tokia pati.
Giliai smegenyse glūdi struktūrų, žinomų kaip baziniai ganglijos, sankaupa, kuri verčiama kaip „rūsio struktūros“ ir apima globus pallidum internus, putamen ir uodeginį branduolį. Šios struktūros iš dalies yra atsakingos už savanoriško judėjimo kontrolę. Šalia bazinių ganglijų yra juodoji medžiaga, smegenų sritis, kurioje yra nervinių ląstelių, gaminančių cheminį dopaminą. Dopaminas yra neurotransmiteris, perduodantis pranešimus ar signalus tarp nervų ląstelių.
Corpus striatum yra pilkos ir baltos audinio juostos, esančios uodeginiame branduolyje ir putamenoje ir sujungtos su juodąja medžiaga. Substantia nigra gaminamas dopaminas perduodamas išilgai jungiamojo audinio ir išsiskiria į korpusą. Šis procesas yra būtinas sklandžiam, kontroliuojamam, koordinuotam ir valingam raumenų judėjimui.
Parkinsono liga yra dopamino gamybos sutrikimas, dėl kurio sumažėja ir neveiksminga neurotransmisija arba pranešimų perdavimas tarp smegenų ląstelių. Dėl to nervinės ląstelės netvarkingai ir netinkamai suveikia, todėl atsiranda nekontroliuojamas, nevalingas judėjimas ir raumenų standumas. Parkinsono ligos patofiziologija prasideda nuo dopaminą gaminančių ląstelių žūties arba pablogėjimo juodojoje substantijoje.
Parkinsono ligos patofiziologijai taip pat būdingas Lewy kūnų buvimas smegenyse, ypač juodojoje substantijoje. Lewy kūnai yra nenormalios baltymų struktūros, randamos smegenyse. Jie yra Parkinsono ligos požymis ir juose yra aminorūgšties baltymo a-sinukleino. Esant normaliai būsenai, esant normaliam lygiui, šio baltymo funkcija yra reguliuoti dopamino transporterių veiklą. Esant nenormaliam lygiui arba esant mutavusiai būklei, pavyzdžiui, Lewy kūnuose, jis prisidės prie ląstelių mirties ir disfunkcijos.
Tiek Lewy kūnai, tiek a-sinukleinas yra svarbūs Parkinsono ligos patofiziologijai, kai ji pasireiškia jaunesniems nei 40 metų žmonėms ir paveldimais atvejais. Anksti prasidėjusiais paveldimais Parkinsono ligos atvejais buvo nustatytos dvi a-sinukleino mutacijos. Tais atvejais, kai Parkinsono ligos simptomai pasireiškia vyresniems nei 60 metų amžiaus, patofiziologija apima ląstelių mirtį. Apskaičiuota, kad kiekvieną gyvenimo dešimtmetį miršta iki 13 procentų dopaminą gaminančių neuronų. Tai reiškia, kad su amžiumi susijusių Parkinsono ligos atvejų bus daugiau, nes žmonės gyvens ilgiau, nes iki 80 metų žmogus gali prarasti nuo 80 iki 90 procentų dopaminą gaminančių ląstelių. Ne visi praras tiek ląstelių arba susirgs Parkinsono liga.