内毒素分子从革兰阴性菌的外膜上脱落后，可以与血液中多种成分结合，其中主要有LBP（lipopolysaccharide-binding protein，脂多糖结合蛋白）、杀菌渗透增强蛋白（bactericidal/permeation increasing protein，BPI）、可溶性CD14（soluble CD14，sCD14），以及高密度脂蛋白（HDL）和极低密度脂蛋白（very density lipoprotein，VLDL）等血浆脂蛋白。

LPS（lipopolysaccharide，脂多糖）为两性物质，自身易于形成LPS聚集体或微团（micelle），LBP为急性期蛋白，在内毒素血症时表达显著升高。血液LBP会迅速与LPS结合，能促使LPS聚集体或微团解离为LPS单体，并形成LBP-LPS复合物，该复合物可以将LPS转递给血液中的sCD14，或者转递给单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等免疫细胞膜上的膜结合型CD14（membrane-bound CD14，mCD14）以及脏器实质细胞如肝细胞上的mCD14受体；也可以直接以LPS-LBP-sCD14复合物的形式转递给mCD14阴性细胞，如内皮细胞、上皮细胞等。

另外，sCD14本身也可将LPS传递给mCD14阳性细胞。低浓度内毒素血症时，在有LBP和CD14存在的情况下，内毒素可引发出显著生物学效应，也就是说对LBP和CD14具有依赖性；而在高浓度内毒素血症时，即使无LBP和CD14存在，也可引出显著的生物学效应，此时LBP通过其他受体，如CD11/CD18类整联蛋白（in-tegrin）、清道夫受体（scavenger receptor）、膜外突蛋白（moesin）、L-选择素（L-seletin）、CD55（即 decay accelerating factor，DAF，衰变加速因子）等，甚至直接同细胞膜上跨膜分子TLR4胞外结构域相结合，诱发信号转导效应。

在内毒素发挥生物学效应的过程中，LBP的主要作用是催化LPS聚集体解离为单体并促使LPS同CD14等结合，当LPS同TLR4等受体结合后，LBP随即又从细胞表面复合物上解离出来，参与其转运功能的再循环，甚至可促使革兰阴性菌细胞膜上的LPS发生脱落。

CD14分子以两种形式存在，即mCD14和sCD14。不同表达形式的CD14分子分布在不同细胞上，mCD14主要分布在单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等；sCD14则分布在上皮细胞、内皮细胞上。具有一定立体化学构象（如锥体型或凹槽形，这里指在X线的横切面中LPS的疏水区大于亲水区）的LPS能够更好地与TLR4的胞外结构域发生密切的物理接触，只有形成稳定的受体配体复合物后才能诱导TLR4发生受体同源性或异源性受体二聚化或受体多聚化，发生受体聚合效应，最后导致其胞质结构域的空间构象改变，这样方可募集其信号下游分子锚定到TLR4受体的胞质结构域上。也就是说TLR的胞质结构为其他分子提供锚定的部位。

另外，LPS要充分发挥生物学效应也需要MD-2的参与，MD-2的结构类似与CD14和TLR，具有亮氨酸富集域（leucine-rich region，LRR）结构，其N端仅具有一个疏水性伸展区（stretch），无法锚定到细胞膜上，属于分泌到细胞外的蛋白质，凭借其LRR与TLR的同源结构LRR发生蛋白质相互作用而共同表达在细胞膜上。当细胞表面无TLR表达时，MD-2则分泌到组织液中，而在细胞膜无法检测到MD-2分子的存在。由于该蛋白质的氨基酸序列与MD-1氨基酸序列具有显著的同源性，故命名为MD-2。对MD-2的进行性突变，如通过基因敲除或反义核苷酸技术来阻止其表达，则细胞对内毒素的反应性会显著下降，并导致内毒素耐受的发生，可见MD-2也参与LPS的生物学效应。MD-2和TLR均具有LRR的结构，能够通过LRR结构同具有类似结构的分子发生蛋白质-蛋白质相互作用，结果加速LPS与TLR4结合，稳定TLR受体聚合后的空间构象，降低LPS与TLR4结合时所需要的能量，为LPS提供更多的结合位点等。

最近证实，在NF-kB活化之前，CD14已同TLR4发生紧密靠近，说明CD14可以作为LPS的中继站加速LPS同TLR4的接触，也可能为它们的结合提供能量。由于CD14在每个巨噬细胞上的表达近10⁶，而TLR4估计为10³，所以有CD14的参与更有利于LPS同TLR4发生效应，也就是说CD14具有浓集LPS的作用。