研究表明，在内毒素血症或败血症所致的MODS（multipleorgandysfunctionsysndrome，多器官功能障碍综合征）中，白细胞会重新分布，大量白细胞滞留在组织中，使外周血白细胞减少。病理检查中还发现，在器官组织的微血管中滞留的白细胞有不少黏附在微血管的内皮细胞上，或是白细胞互相聚集，形成微血栓。

自从1987年分离和鉴定出IL-8以来，已清楚化学介质在白细胞聚集、黏附，移动及激活过程中起着关键性作用。IL-8是一个C-X-C化学介质，对中性粒细胞及嗜碱粒细胞有着特殊的化学趋向作用。抗IL-8抗体能抑制肺泡内白细胞的聚集，防止内毒素刺激的兔死亡。相反，C-C化学介质如单核细胞化学趋化蛋白、单核细胞化学趋向激活因子（MCP-1/MCAF）及巨噬细胞炎症化学因子-1α（MIP-1a）则主要引起单核-巨噬细胞及T细胞的化学趋向性。有人认为，MIP-1α参与内毒素诱导的组织损伤，而中和MCP-1/MCAF将导致内毒素致死性的增加。

中性粒细胞在血管壁表面滚动及短暂与内皮细胞接触是招募白细胞的起始阶段，是受选择素家族的黏附分子介导的。L-选择素位于白细胞上，而D-选择素和E-选择素仅在内皮细胞中表达，白细胞一旦与内皮细胞接触，就会与内皮细胞牢固黏附，这个过程是白细胞上B1和B2整合素与内皮细胞上受体互相作用的结果。LPS、IL-1、TNF-α能诱导内皮细胞表面黏附分子的表达。有证据表明，抗ICAM-1抗体能预防LPS的急性致死性。

中性粒细胞一旦与内皮结合，就会穿过内皮层，并释放许多蛋白酶和活性氧（ROS）。粒细胞弹力酶是丝氨酸蛋白酶，能破坏各种体液和结构蛋白，包括转运蛋白、细胞受体、膜蛋白，层连素及胶原，也可降解血栓和纤溶因子，因此在DIC的发生发展中起一定作用。

ROS产生增加可导致内毒素血症中的组织损伤。O₂^-是所有ROS的最主要前体。内毒素血症时，中性粒细胞和巨噬细胞所产生的O₂^-大多数很快转为H₂O₂，并使·OH及HOC1形成。近来的研究认为，氧自由基如ROS，NO和ONOO·能激活转录因子如NF-κB和激活蛋白-1（AP-1）并进一步促进促炎介质基因表达，形成正反馈，以此使炎症反应扩大，因此抗氧化治疗是内毒素血症时调节和控制炎症介质释放的重要措施。

以上资料表明，内毒素可激活单核-吞噬细胞，并使细胞释放大量的炎症介质，最后引起组织损伤和 MODS（MOF）。正常情况下，此类细胞的增加不影响宿主的损害，但在MODS时此种炎症失控。在某些因素作用下，引起细胞-细胞之间的反应，从而引起组织器官的损伤与障碍。因此，近年来对MODS的研究主要集中在由各种炎症介质对组织细胞造成损害的研究上，其实目前对这些介质的本质了解甚少，细胞相互间构成一个复杂的网络，并互相对话，互相调节，一旦失控就会对机体造成严重的损伤。