血管平滑肌收缩功能失调是通过多种激动剂作用于多种不同受体的第二信使系统而达到目的的。除此之外，尚有证据表明，也存在血管的舒张功能失调。动物实验使用了经麻醉的脊髓毁损大鼠，在试管实验中则将离体血管与内毒素脂多糖共同孵育。

1990年，Guc发现若给予脊髓毁损大鼠内毒素，即使其血压通过使用血管升压素而恢复正常，它的血管对于乙酰胆碱、内皮素和5-羟色胺的舒张反应也仍然低下。内毒素血症时，缓激肽造成的舒血管反应也有减低，但是可被血管升压素抵消。血管对这些内源性活性物质的反应必须依赖于完整的血管内皮。

早先对肠系膜小动脉的研究表明，内毒素抵消乙酰胆碱、缓激肽，组胺和Р物质的扩血管效应是由内皮损伤造成的。

目前已经明确，内毒素能够使血管舒张反应发生障碍，这种效应可能对于血流量的调节和分配具有潜在的不良后果，但是其确切机制尚不明了。给予内毒素脂多糖后血管舒张功能的失调归咎于内皮细胞的失调。

1990年Beasley等报道，与脂多糖共同孵育的血管或取自经过脂多糖处理的猫的离体血管在体外实验中表现出对乙酰胆碱的无反应性，这种血管平滑肌舒张涉及EDRF的释放并依赖于血管内皮，但是对于不依赖于内皮细胞的扩血管剂硝酸盐的反应则不受内毒素预处理的影响。

1991年的报道指出，经内毒素预处理4h后取出狗的冠状动脉环，这种血管对于乙酰胆碱的反应明显失调，但是对于硝酸盐的反应则不改变。这些研究的结论是:内毒素血症时，冠状动脉的舒张功能会发生改变，这种障碍可能是由于EDRF释放减少导致的。这种失调可造成冠状动脉血流分布异常，表现为严重内毒素血症时的心肌缺血。

Fleming观察到，动物血管经与内毒素脂多糖体外共同孵育后，它的内皮依赖的缩血管效应呈双相。起始时相，即与内毒素共同孵育1h后的2～3h，血管表现为对乙酰胆碱和calimycin的高反应性，但是，在这一时相，血管对肾上腺素的反应尚正常，因此推论内毒素只是改变了激动剂依赖的一氧化氮释放，而并未影响内皮细胞合成一氧化氮的过程。在孵育完成后的4～5h，即第二时相，血管对于乙酰胆碱和calimycin的反应性才有所下降，出现血管收缩和舒张功能的整体失调。