尿毒症毒素可分為三大類，其中與蛋白結合的化合物類毒素佔25%，大多數相對分子質量較小，是最難通過血液透析清除的一類毒素。所以就更要引起對此類毒素的重視。
與蛋白結合的化合物毒素常見可分為以下幾種：
1.硫酸吲哚酚
是吲哚中最常用的臨床指標，存在於各種植物中，是由腸道真菌產生的相對分子質量251，蛋白結合率達以上90%，吲哚酚被重吸收後在肝臟與硫酸鹽酯化形成硫酸吲哚酚從尿中排出。硫酸吲哚酚能抑制腎小管對有機化合物的主動排洩。
2.硫酸對甲酚
主要在腸道產生，相對分子質量188，與血漿白蛋白結合率為94%。部分對甲酚經腸道黏膜吸收，在腸道上皮細胞磺基轉移酶的作用下轉化為PCS，主要通過腎小管基底膜側的有機陰離子轉運體分泌到腎小管管腔，經尿液排出。環境中來源有甲苯、吸菸和存在於一些中草藥和調味劑等中的薄荷呋喃。
3.同型半胱氨酸
尿毒症患者血液中同型半胱氨酸是正常人群的2～4倍，血液中濃度不僅僅與腎功能衰竭程度有關，還與營養攝入（甲硫氨酸）、維生素狀態(葉酸，微生素B12)、遺傳因素和腎臟代謝、甲基四氫葉酸還原酶的突變等有關。同型半胱氨酸可增加血管平滑肌細胞的增生,是導致動脈粥樣硬化的一個重要因素，也是心血管疾病的獨立危險因素。另外，同型半胱氨酸干預了血管壁相關的抗凝血功能，增加了血栓形成的風險。口服葉酸、維生素B6、B12和/或維生素B12注射可降低血同型半胱氨酸。
4.馬尿酸
甲苯和苯甲酸是馬尿酸主要來源，甲苯在體內可轉化成苯乙醇和苯甲酸，再甘氨酸化後成為馬尿酸。馬尿酸可能通過與其它物質競爭結合蛋白質，而增加藥物和其它結合蛋白質的尿毒症毒素的毒性作用。馬尿酸還抑制腎小管有機酸的排洩，另外，馬尿酸還與胰島素抵抗和葡萄糖不耐受有關。血液透析可清除馬尿酸遊離部分的60%,血液濾過能增加馬尿酸的清除。
5.3-羥基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酸(CMPF)
CMPF是一種較強親脂性毒素，是與藥物蛋白結合的主要抑制劑，腎衰竭患者的神經系統異常與血漿CMPF濃度有關。普通透析和高通量透析膜都不能清除此類毒素，相反應用白蛋白通透性膜可明顯降低CMPB的血濃度,而腹膜透析患者CMBF的血濃度比血液透析患者低3倍，與一部分腹膜清除和較好殘腎功能有關。
6.多胺
多胺如精胺、亞精胺、腐胺和屍胺等，與細胞、蛋白具有較強的親和性，呈劑量依賴性抑制紅系增生。一些多胺可抑制腦細胞對鈣離子的通透性，還能抑制NO合成。細胞膜對多胺的相對不通透和與蛋白結合導致多胺在體內是多室分佈，導致血液透析不能有效的將其清除。
與蛋白結合的化合物類毒素是令人頭疼的一類毒素，其中，有些毒素在腸道中產生，也可經過腸道清除，通過調節胃腸道功能，增加腸道對此類毒素的排除。如利用益生元、益生菌調節腸道菌群，促進腸道排毒功能，另外，結腸透析也是一種不錯的選擇。
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