脓毒血症传统上被认为是器官对革兰阴性细菌的系统性炎症反应，导致感染性休克并最终导致多器官功能衰竭。有趣的是，由创伤或感染引起的多器官功能衰竭最后的共同通路非常相似，包括基本相同的激素和细胞依赖的介质。其中，蛋白水解酶系统被认为在脓毒血症和创伤诱导的炎症反应过程中起到相当重要的作用。若在创伤或脓毒血症时，巨噬细胞被激活、裂解并大量释出溶酶体、丝氨酸蛋白水解酶、弹性硬蛋白酶和原发的炎性细胞半胱氨酸蛋白水解酶、组织蛋白酶B和L。而激活这些炎症反应过程的初始机制在不同情况下各不相同。细菌内毒素和其他细菌产物如外毒素，N-甲酰化肽、细菌蛋白水解酶和抗原-抗体复合物被认为是感染引起的炎症反应的有效刺激剂。

Rukmini 等研究色林吉亚克利丝多杆菌属δ内毒素及蛋白酶在前毒素转化为毒素过程中的作用发现，色林吉亚克利丝多杆菌属δ吲哚前毒素转化为有毒性的毒素是通过胰蛋白酶介导的。Maeda等研究发现，大多数细菌和真菌排泄至感染宿主的蛋白酶与疼痛、水肿至细菌易位的发病机制均有关，直至发生败血症。这些现象的基本机制在于激肽的产生。一些细菌的蛋白酶还能激活其他宿主的蛋白酶原，如纤维蛋白溶酶原、前胶原酶和凝结系统的前酶原。一些细菌蛋白酶尚可激活细菌毒素。它们还能降解免疫球蛋白和补体系统的成分并辅助微生物的繁殖。总之，微生物的蛋白酶有助于严重疾病的发展。而细菌细胞壁的成分内毒素本身也能激活缓激肽的生成环。

Suntres等研究了鼠微脂粒包埋的地塞米松对内毒素诱导的肺损伤的作用。用内毒素处理的动物发生肺损伤表现在肺重量的增加以及肺血管紧张素转化酶和碱性磷酸酶活性的降低，后两者分别是肺毛细血管内皮细胞和肺泡Ⅱ型细胞的标志。另外，内毒素可导致细菌磷脂酶A（磷脂酶A₂）、血栓烷B（血栓烷B₂）和白细胞三烯B（白细胞三烯B₄）浓度的明显上升。内毒素还能增加肺髓过氧化物酶和弹性蛋白酶的活性以及增加氯胺的浓度，提示有中性粒细胞的浸润和炎症反应的激活。而预先给予地塞米松能明显减轻肺的炎症反应和其他肺损伤。

Lorenzen等研究发现，致病性的奈瑟菌属的辅酶及免疫球蛋白A1蛋白水解酶是前炎症介质的有效诱导剂。他们发现人类致病性的奈瑟菌属的特征是产生和分泌一种IgA1特异性的色氨酸蛋白水解酶（IgAl蛋白水解酶）并优先分解人类IgA1和其他靶蛋白。天然的IgA1蛋白水解酶的显著功能是使外周血单核细胞产生前炎症介质如TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8。在T淋巴细胞存在的前提下，IgA1蛋白水解酶使单核细胞产生细胞因子的反应增强。IgA1蛋白水解酶并没有诱导调节性细胞因子IL-10的作用，而内毒素和植物凝集素能诱导IL-10。他们发现，IgAl蛋白水解酶有重要的免疫刺激作用，并通过诱导TNF-α和其他前炎症介质的大量产生而与奈瑟菌属感染的发病有关。

Witter等研究发现，内毒素对昆虫细胞的刺激需要细胞释放的蛋白水解酶的活性。鳞翅目昆虫血细胞对细菌内毒素的反应依赖于巨噬细胞的反应并与溶菌酶的释放有剂量依赖关系。在给1g/L的内毒素后，细胞培养上清液中蛋白水解活性明显增强。这种蛋白水解作用是由于细胞释放的蛋白水解酶所引起的，并对细胞的激活十分必要。内毒素激发的蛋白水解活性是激活过程的一个重要组成部分，它在细胞外发生并呈递免疫反应激活因子。

尽管近期的研究认为半数以上的脓毒血症患者的病因并不是革兰阴性细菌感染，但对革兰阴性细菌细胞壁LPS的作用仍被广泛研究。实验动物和人类脓毒血症休克反应的区别主要在于蛋白水解酶和其内源性抑制剂。有关临床研究已发现蛋白水解酶，尤其是多形核白细胞弹性硬蛋白酶和组织蛋白酶B在人类脓毒血症中的作用。