微循环障碍是导致中毒性休克最基本的原理。由于微循环障碍，组织的血流灌注不足，引起组织缺氧代谢障碍，从而出现一系列病理生理改变,最后导致器官或组织的病理性损害和功能障碍。研究认为，内毒素是革兰阴性杆菌中毒性休克的主要原因。

从微循环障碍的观点来看，一个典型的休克在其发生发展过程中，微血管变化可经历微血管痉挛期、微血管扩张期和微血管麻醉期三个阶段，但有时三期界限不十分明显，而且各器官微血管的改变尚不同步。各种休克发病过程中尚伴有体内许多缩血管及扩血管物质的变化，早期常以缩血管物质增加为主，后期以扩血管物质增加为主，这些物质的变化是微循环功能异常的因素之一。下文介绍微血管痉挛期的有关内容。

微血管痉挛期（图23-1）的主要变化是：在内毒素的作用下，微血管发生痉挛性收缩，使微循环单位血液灌注量减少，组织缺血缺氧。研究认为，各种休克中都有大量儿茶酚胺释放，休克初期有自交感神经节后纤维释放的去甲肾上腺素，以及肾上腺髓质释放的肾上腺素与去甲肾上腺素。在实验性内毒素性休克中，血浆儿茶酚胺水平为正常的200~500倍左右，此外肾素-血管紧张素-醛固酮（RAA）系统也被激活，此时体内的血管紧张素Ⅰ直接或间接引起微血管痉挛。休克时或在内毒素作用下，机体交感神经兴奋及儿茶酚胺的作用，使肾脏入球动脉发生强烈收缩，入球动脉压下降，肾血流量减少，肾小球滤过压降低，滤过减少，使肾小球旁细胞释放大量的肾素，而肾素是一种水解酶，可水解血管紧张素原，使其转变为血管紧张素Ⅰ（AT- Ⅰ ），AT-Ⅰ在转化酶的作用下转变为血管紧张素Ⅱ（AT- Ⅱ），而 AT-Ⅱ又具有强力的缩血管作用。内毒素对心血管运动中枢有直接作用，可反射性引起微血管收缩。休克早期，内皮细胞产生的PGI₂减少以及血小板黏附﹑聚集产生TXA₂增多等，也参与微血管的收缩。

除此之外，内毒素尚可通过下列途径使微血管收缩：①内毒素有拟交感作用，使机体释放儿茶酚胺，并使微血管收缩.此种作用可以是内毒素直接刺激交感神经使儿茶酚胺释放增多，也可是间接刺激肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素所致，如切断C₇处脊髓，则后一反应消失。②内毒素进入血中后可作用于白细胞、血小板，使其释放组胺、5-羟色胺及激肽等体液因子，使肺小静脉收缩，回心血流量减少，有效循环血量下降，血压下降，并可反射性地刺激机体产生儿茶酚胺。③内毒素可与补体结合产生各种血管活性多肽，并通过补体的激活破坏白细胞，使白细胞中的溶酶体释出心血管毒性因子等，使微血管发生收缩。④内毒素可提高微血管对儿茶酚胺的敏感性。

血管收缩物质作用于血管时，必须先与相应的受体结合，如去甲肾上腺素与α₁受体结合，垂体后叶激素与V_1α，受体结合，AT-Ⅱ与AT受体结合，内皮素-1与内皮素A（ETA）受体结合。这些受体均属于鸟苷三磷酸（GTP）结合蛋白相关的受体超家族。当血管收缩药物与受体结合后，磷酸酯酶C被G蛋白所激活，并水解4，5-二磷酸脂肌醇，生产肌醇三磷酸和二酰甘油，再通过肌质网上的肌醇三磷酸受体促使肌质网内钙离子释放。而二酰甘油则激活蛋白激酶C，直接作用于L型钙离子通道和通过另一个G蛋白而作用于L型钙离子通道，引起钙离子内流。钙离子与钙调素结合后，激活肌球蛋白轻链激酶，使肌球蛋白头部磷酸化，并与肌球蛋白相互作用，产生使平滑肌收缩的作用。

有人认为，内毒素引起的血管收缩反应以微静脉和小静脉最为敏感。休克早期，尽管儿茶酚胺分泌增加，并能引起许多器官的微血管收缩，但儿茶酚胺既刺激α受体，又可刺激β受体，后者兴奋可引起大量动静脉短路开放，因而造成微循环中的非营养性血管通道开放，使微循环中营养性血流减少。肺内如果有大量动静脉短路开通，则通气与血流比例失调，使未经充分氧化的血液回到心脏，然后再输给全身各组织，进一步造成全身组织的缺氧。因此，阻滞β受体、关闭动静脉分流是目前治疗休克的手段之一，并已收到了良好的效果。儿茶酚胺浓度增加后对各脏器血流的影响还取决于受体分布情况，内脏与皮肤血管富含α受体，故在休克早期往往先收缩，这样可动员一部分血流回以维持血压的稳定；重要脏器如脑、心α受体分布较少，而冠状动脉以β受体为主，故休克时血管收缩较少，以维持心脑生命活动的需要。