毛细血管壁由单层内皮细胞组成，厚约 1µm。真毛细血管与组织细胞十分接近，距离约为20~50µm。近年来应用电子显微镜发现，毛细血管壁相邻两个内皮细胞之间虽有紧密连接结构，但仍有一狭窄细缝，其宽度约为3~20nm，而脑毛细血管内皮细胞间的缝隙因细胞融合而封闭，这是血-脑屏障的机械结构。

尽管毛细血管壁具有紧密连接，但微血管内的营养物质仍可自由通过血管壁进入组织周围，这是因为有下列机制的存在：①经过微血管内皮细胞紧密连接处狭缝。②微血管内皮细胞胞质突入管腔，将微血管管腔的内容物包裹，然后在内皮细胞中往微血管基膜的方向推送。③微血管内皮细胞胞质形成小凹以吞饮泡的方式将管腔内容物往基膜方向转运。④部分毛细血管内皮结构中存在着窗孔结构，使血管内的物质可通过窗孔进行交换。⑤有时内皮细胞上的凹陷与内皮细胞中的小泡连成一个小管腔，使管腔内容物经小管腔通道进入组织周围。⑥内皮结构有时成为不连续型，毛细血管内容物可通过此处缺口进行通透。⑦小分子物质及脂溶性物质可通过整个内皮细胞渗出管腔。

内毒素休克及其他休克时，毛细血管内皮细胞间的缝隙加大可使毛细血管通透性增加，这主要是因为在内毒素作用下，体内的组胺、5-羟色胺、缓激肽，NO及其他扩血管物质增加，使内皮细胞中的微丝发生收缩，从而使毛细血管内皮间的裂缝加大，毛细血管通透性增加.另外，在内毒素及其他代谢物质作用下，内皮细胞可发生缺氧、细胞变性坏死及血管通透性明显增加，尤其在毛细血管、微静脉处特别明显，严重时甚至可发生渗漏现象。

毛细血管通透性受多种因素影响，但最为重要的是以下三个因素：

（1）内皮细胞间的缝隙连接：一般认为内皮细胞间有两种连接方式，一种称为紧密连接，即相邻细胞膜通过特异性的跨膜蛋白彼此融合，构成闭锁连接；另一种为缝隙连接，是由特异性细胞间黏附蛋白形成的黏附连接，也称为抛锚连接（anchoring functions），此种连接是通过血管内皮细胞钙黏附蛋白（cadherin）与相邻细胞间的钙黏附蛋白左右对称连接的，然后再通过Catenin的β或丫亚基结合，后者再与α亚基与骨架蛋白相连形成抛锚。钙黏附蛋白受钙离子影响，当细胞骨架蛋白收缩时，通过钙黏附蛋白放松，使紧密连接开放而增加毛细血管的通透性。

（2）细胞与基膜黏附连接：是决定毛细血管通透性的另一重要因素，这种细胞与基膜之间的连接称为局部黏附，其中黏附蛋白整合素在局部黏附中起重要作用。

（3）内皮细胞的收缩蛋白：与血管平滑肌相似，血管内皮细胞可通过细胞内的微丝而收缩。这个收缩作用依赖于球蛋白轻链的磷酸化，激活ATP酶使肌动蛋白收缩，由此使血管内皮细胞收缩及增加血管的通透性。