作为分子生态学的重要研究领域和典型范例，细胞因子网络反映的是各种细胞因子在功能上的相互关系。特点是细胞因子之间相互诱生﹑相互调节及其受体表达、生物功能的相互协同或拮抗。

细胞因子网络通过对炎性细胞和免疫活性细胞的激活及细胞因子的释放，在细胞、分子水平调控脓毒症。脓毒症是指由感染因素所导致的全身炎症反应综合征（SIRS），在感染为诱因的前提下，脓毒症与SIRS同义，即在受到损伤的过程中，机体不仅是受害者，而且是积极的参与者。甚至可以从某种程度上说，对更沉重的打击来源于机体自身的积极参与。脓毒症是严重创伤、烧伤、休克、感染﹑外科大手术后的常见并发症，可发展为脓毒性休克和多器官功能障碍综合征（MODS），已成为临床危重病患者的主要死亡原因之一。可以说从脓毒症到脓毒性休克乃至MODS反映了体内一系列病理生理改变及临床病情严重程度的动态过程，其实质是机体全身炎症反应不断加剧、持续恶化，其中MODS是其发展过程中最为严重的阶段，病死率约50%。早期发现和有效干预脓毒症可能是防治MODS的关键。

脓毒症并非单纯由病原体引起，还与靶细胞（巨噬细胞、淋巴细胞、多型核粒细胞和内皮细胞等）激活释放多种炎症介质或细胞因子以及它们构成的炎症介质网络有关。如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）和某些白介素（IL-1、IL-6、IL-8）均与脓毒症发病机制密切相关；血小板活化因子（PAF）、白三烯、血栓素和补体级联反应的激活也与之有关。此外，参与脓毒症级联反应的其他因子还包括：黏附分子、激肽、诱生型一氧化氮合酶（iNOS）、热休克蛋白等。它们一经触发启动，即循自身规律发展，而与始动因素如LPS等是否持续存在没有反馈抑制关系。

内毒素可通过直接细胞毒作用、非特异细胞膜脂作用，使炎性细胞产生一系列炎症介质启动SIRS。其中TNF-α通过直接促进内皮细胞黏附中性粒细胞、单核细胞、嗜中性多型核白细胞（PMN）进入炎症部位，释放细胞因子，参与和放大SIRS，从而在启动脓毒症过程中起主导作用。

此外炎症介质还调控黏附分子的表达，促进白细胞和内皮黏附。炎症介质网络还参与介导脓毒症发展。因为机体对炎症物质的反应复杂，最重要的是免疫系统和血管内皮系统，它们的激活导致炎症级联反应。始发的细胞因子主要是TNF-α，而IL-1协同TNF-α启动脓毒血症的炎症反应，并在其发展过程中起放大作用，即所谓的免疫炎症瀑布反应。

巨噬细胞具有多种功能，通过吞噬﹑降解杀伤、抗原处理及分泌细胞因子等活动，诱导和调节机体免疫应答反应。TNFα、1L-1和IL-6均为巨噬细胞合成释放的细胞因子，它们对机体既可增强防御能力，又可产生损害作用。内毒素刺激体内单核巨噬细胞等免疫细胞，诱导产生过量的炎性细胞因子等内源性介质，造成对机体组织的广泛损伤。