一、兒茶酚胺增加

內毒素血癥或敗血癥時，交感-腎上腺髓質-兒茶酚胺軸亢進，分泌大量的兒茶酚胺，目的是重新恢復血流動力學的穩定。但體內過多的兒茶酚胺可自動氧化，提供電子，產生氧自由基。在生理情況下，兒茶酚胺自動氧化的速度很慢，故對機體影響不大。內毒素血癥時，兒茶酚胺釋放增多，特別是伴有休克時，兒茶酚胺釋放大大增加，并伴有組織缺血缺氧、酸中毒，以及兒茶酚胺氧化速度加快、氧自由基大量形成等。

二、補體的作用

對補體與自由基的生成無系統的研究，但部分資料表明，補體可影響活性氧的產生。某些補體成分可改變細胞的代謝，如果影響到線粒體的呼吸，氧自由基的產生就會增多。研究認為，通過血清加熱處理滅活補體，可使中性粒細胞產生氧自由基的量較對照組降低90%以上。如血清中缺乏C3和B因子，可使氧自由基的產生分別降低56%和68%，而其他因子如C19及C2、C4~7等的缺乏則對氧自由基的產生沒有影響。因此，補體與氧自由基產生的關系密切。

相反，氧自由基也可激活補體，形成互為因果的關系，內毒素血癥及敗血癥時，補體系統被激活。在內毒素血癥時，內毒素的功能類似一個墊木，C3和B因子以及A蛋白在上面發生復合物的互相反應，產生能裂解C3的復合物，并由此引發補體替代途徑。C3a和C5a的釋放使中性粒細胞在內臟血管中聚集，引起組織缺氧，氧自由基產生。中性粒細胞的呼吸爆發過程也能產生大量自由基。

三、多型核白細胞的作用

血液和組織的吞噬細胞在使機體免受各種毒素及微生物侵入時起著非常重要的防御作用，當G-桿菌及其代謝產物（內毒素）侵入機體時，可激活這些吞噬細胞（中性粒細胞、單核細胞、巨噬細胞及其他多型核白細胞）。這些細胞在吞噬過程中能產生大量的氧自由基，其目的是殺死侵入的微生物，但若侵入的細菌或異物數量較大，就會導致細胞死亡，損傷組織細胞。

四、黃-嘌-呤氧化酶體系

內毒素血癥或休克時，組織血中缺氧，組織細胞有氧氧化受抑制，而無氧酵解增加，這與內毒素抑制有氧氧化關鍵酶及促進無氧酵解酶有關，最后使ATP生成減少。同時，由于機體處于應激狀態，代謝亢進，所需ATP增多，因此消耗也增多，ATP也不斷分解為ADP、AMP、腺苷和次黃-嘌-呤。由于能量缺乏，各種需能活動受影響，鈉泵、鈣泵功能障礙，并造成Na+、Ca2+內流增加。細胞內鈣離子增加可激活蛋白水解酶，后者可將組織細胞中的黃-嘌-呤脫氫酶轉為黃-嘌-呤氧化酶。

五、磷脂-花生四烯酸途徑

內毒素可直接激活磷脂酶A2，內毒素血癥時，胞質中Ca2+內流，也可激活此酶，最后使磷脂酶A2活性增加，膜磷脂降解，花生四烯酸釋放增多，同時在環氧化酶作用下生成前列腺素（PGE2、PGH2、PGI2等）。在這個過程中伴有大量自由基的產生。花生四烯酸在脂加氧酶作用下生成白細胞三烯等，在12-脂加氧酶作用下生成羥十二碳四烯酸（12-HETE）。另外，還有許多途徑影響自由基的產生。總之，內毒素血癥時，可通過吞噬細胞、黃-嘌-呤氧化酶及磷脂酶以及補體等使組織及血流內的氧自由基含量增加，脂過氧化反應加劇，最后損傷組織細胞，產生嚴重后果。