Patofysiologialla tarkoitetaan muutoksia kehon normaaleissa biokemiallisissa, mekaanisissa ja fysikaalisissa prosesseissa. Parkinsonin taudin patofysiologia viittaa fyysisiin ja biokemiallisiin muutoksiin aivoissa, jotka puolestaan tuottavat näkyvää epänormaalia mekaanista ja fyysistä toimintaa koko kehossa. Parkinsonin tautiin liittyvät tyypilliset vapina ovat esimerkki tästä. Vaikka vaikuttavat ja siihen vaikuttavat tekijät voivat vaihdella varhaisessa vaiheessa alkavan, nuoren ja tavanomaisen Parkinsonin taudin välillä, Parkinsonin taudin patofysiologia on pääasiassa sama.
Syvällä aivojen sisällä on rakennejoukko, joka tunnetaan nimellä basal ganglionit, joka tarkoittaa “kellarirakenteita” ja sisältää globus pallidum internus, putamen ja caudate -ydin. Nämä rakenteet ovat osittain vastuussa vapaaehtoisen liikkumisen valvonnasta. Perusganglionien vieressä on substantia nigra, aivojen alue, joka sisältää hermosoluja, jotka tuottavat kemiallista dopamiinia. Dopamiini on välittäjäaine, joka välittää viestejä tai signaaleja hermosolujen välillä.
Corpus striatum ovat harmaita ja valkoisia kudosnauhoja, jotka sijaitsevat caudate -ytimessä ja putamenissa ja on yhdistetty substantia nigraan. Substantiivissa tuotettu dopamiini siirtyy yhdyskudosta pitkin ja vapautuu corpus striatumiin. Tämä prosessi on välttämätön sileille, kontrolloiduille, koordinoiduille ja vapaaehtoisille lihasten liikkeille.
Parkinsonin tauti on dopamiinin tuotannon heikkeneminen, mikä johtaa aivosolujen väliseen neurotransmissioon eli viestin heikkenemiseen ja tehottomuuteen. Se saa hermosolut syttymään epäsäännöllisesti ja sopimattomasti, mikä johtaa hallitsemattomaan, tahattomaan liikkeeseen ja lihasten jäykkyyteen. Parkinsonin taudin patofysiologia alkaa dopamiinia tuottavien solujen kuolemalla tai heikentymisellä substantia nigrassa.
Parkinsonin taudin patofysiologialle on myös ominaista Lewy -ruumiin läsnäolo aivoissa, erityisesti substantia nigrassa. Lewy -ruumiit ovat aivoissa esiintyviä epänormaaleja proteiinirakenteita. Ne ovat Parkinsonin taudin tunnusmerkki ja sisältävät aminohappoproteiinia a-Synuclein. Normaalitilassa normaalilla tasolla tämän proteiinin tehtävänä on säätää dopamiinin kuljettajien aktiivisuutta. Epänormaaleilla tasoilla tai mutatoituneessa tilassa, kuten Lewyn ruumiissa, se edistää solukuolemaa ja toimintahäiriöitä.
Sekä Lewyn ruumiit että a-Synuclein ovat tärkeitä Parkinsonin taudin patofysiologialle, kun sitä esiintyy alle 40-vuotiailla ja perinnöllisissä tapauksissa. Kaksi a-Synuclein-mutaatiota on tunnistettu Parkinsonin taudin varhaisessa alkuvaiheessa. Tapauksissa, joissa Parkinsonin tauti on ilmennyt yli 60-vuotiaana, patofysiologia sisältää niihin liittyvän solukuoleman. Arvioiden mukaan jopa 13 prosenttia dopamiinia tuottavista neuroneista kuolee jokaisen vuosikymmenen aikana. Tämä tarkoittaa sitä, että enemmän ikään liittyvää Parkinsonin tautia esiintyy, kun ihmiset elävät pidempään, koska 80-vuotiaana henkilö on saattanut menettää 80–90 prosenttia dopamiinia tuottavista soluistaan. Kaikki eivät menetä näin monia soluja tai kehitä Parkinsonin tautia.