一、儿茶酚胺增加

内毒素血症或败血症时，交感-肾上腺髓质-儿茶酚胺轴亢进，分泌大量的儿茶酚胺，目的是重新恢复血流动力学的稳定。但体内过多的儿茶酚胺可自动氧化，提供电子，产生氧自由基。在生理情况下，儿茶酚胺自动氧化的速度很慢，故对机体影响不大。内毒素血症时，儿茶酚胺释放增多，特别是伴有休克时，儿茶酚胺释放大大增加，并伴有组织缺血缺氧、酸中毒，以及儿茶酚胺氧化速度加快、氧自由基大量形成等。

二、补体的作用

对补体与自由基的生成无系统的研究，但部分资料表明，补体可影响活性氧的产生。某些补体成分可改变细胞的代谢，如果影响到线粒体的呼吸，氧自由基的产生就会增多。研究认为，通过血清加热处理灭活补体，可使中性粒细胞产生氧自由基的量较对照组降低90%以上。如血清中缺乏C3和B因子，可使氧自由基的产生分别降低56%和68%，而其他因子如C19及C2、C4~7等的缺乏则对氧自由基的产生没有影响。因此，补体与氧自由基产生的关系密切。

相反，氧自由基也可激活补体，形成互为因果的关系，内毒素血症及败血症时，补体系统被激活。在内毒素血症时，内毒素的功能类似一个垫木，C3和B因子以及A蛋白在上面发生复合物的互相反应，产生能裂解C3的复合物，并由此引发补体替代途径。C3a和C5a的释放使中性粒细胞在内脏血管中聚集，引起组织缺氧，氧自由基产生。中性粒细胞的呼吸爆发过程也能产生大量自由基。

三、多型核白细胞的作用

血液和组织的吞噬细胞在使机体免受各种毒素及微生物侵入时起着非常重要的防御作用，当G^-杆菌及其代谢产物（内毒素）侵入机体时，可激活这些吞噬细胞（中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞及其他多型核白细胞）。这些细胞在吞噬过程中能产生大量的氧自由基，其目的是杀死侵入的微生物，但若侵入的细菌或异物数量较大，就会导致细胞死亡，损伤组织细胞。

四、黄嘌呤氧化酶体系

内毒素血症或休克时，组织血中缺氧，组织细胞有氧氧化受抑制，而无氧酵解增加，这与内毒素抑制有氧氧化关键酶及促进无氧酵解酶有关，最后使ATP生成减少。同时，由于机体处于应激状态，代谢亢进，所需ATP增多，因此消耗也增多，ATP也不断分解为ADP、AMP、腺苷和次黄嘌呤。由于能量缺乏，各种需能活动受影响，钠泵、钙泵功能障碍，并造成Na⁺、Ca²⁺内流增加。细胞内钙离子增加可激活蛋白水解酶，后者可将组织细胞中的黄嘌呤脱氢酶转为黄嘌呤氧化酶。

五、磷脂-花生四烯酸途径

内毒素可直接激活磷脂酶A₂，内毒素血症时，胞质中Ca²⁺内流，也可激活此酶，最后使磷脂酶A₂活性增加，膜磷脂降解，花生四烯酸释放增多，同时在环氧化酶作用下生成前列腺素（PGE₂、PGH₂、PGI₂等）。在这个过程中伴有大量自由基的产生。花生四烯酸在脂加氧酶作用下生成白细胞三烯等，在12-脂加氧酶作用下生成羟十二碳四烯酸（12-HETE）。另外，还有许多途径影响自由基的产生。总之，内毒素血症时，可通过吞噬细胞、黄嘌呤氧化酶及磷脂酶以及补体等使组织及血流内的氧自由基含量增加，脂过氧化反应加剧，最后损伤组织细胞，产生严重后果。