自從1987年分離和鑒定出IL-8以來，已清楚化學介質在白細胞聚集、黏附，移動及激活過程中起著關鍵性作用。IL-8是一個C-X-C化學介質，對中性粒細胞及嗜堿粒細胞有著特殊的化學趨向作用。抗IL-8抗體能抑制肺泡內白細胞的聚集，防止內毒素刺激的兔死亡。相反，C-C化學介質如單核細胞化學趨化蛋白、單核細胞化學趨向激活因子（MCP-1/MCAF）及巨噬細胞炎癥化學因子-1α（MIP-1a）則主要引起單核-巨噬細胞及T細胞的化學趨向性。有人認為，MIP-1α參與內毒素誘導的組織損傷，而中和MCP-1/MCAF將導致內毒素致死性的增加。

中性粒細胞在血管壁表面滾動及短暫與內皮細胞接觸是招募白細胞的起始階段，是受選擇素家族的黏附分子介導的。L-選擇素位于白細胞上，而D-選擇素和E-選擇素僅在內皮細胞中表達，白細胞一旦與內皮細胞接觸，就會與內皮細胞牢固黏附，這個過程是白細胞上B1和B2整合素與內皮細胞上受體互相作用的結果。LPS、IL-1、TNF-α能誘導內皮細胞表面黏附分子的表達。有證據表明，抗ICAM-1抗體能預防LPS的急性致死性。

中性粒細胞一旦與內皮結合，就會穿過內皮層，并釋放許多蛋白酶和活性氧（ROS）。粒細胞彈力酶是絲氨酸蛋白酶，能破壞各種體液和結構蛋白，包括轉運蛋白、細胞受體、膜蛋白，層連素及膠原，也可降解血栓和纖溶因子，因此在DIC的發生發展中起一定作用。

ROS產生增加可導致內毒素血癥中的組織損傷。O₂^-是所有ROS的最主要前體。內毒素血癥時，中性粒細胞和巨噬細胞所產生的O₂^-大多數很快轉為H₂O₂，并使·OH及HOC1形成。近來的研究認為，氧自由基如ROS，NO和ONOO·能激活轉錄因子如NF-κB和激活蛋白-1（AP-1）并進一步促進促炎介質基因表達，形成正反饋，以此使炎癥反應擴大，因此抗氧化治療是內毒素血癥時調節和控制炎癥介質釋放的重要措施。

以上資料表明，內毒素可激活單核-吞噬細胞，并使細胞釋放大量的炎癥介質，最后引起組織損傷和 MODS（MOF）。正常情況下，此類細胞的增加不影響宿主的損害，但在MODS時此種炎癥失控。在某些因素作用下，引起細胞-細胞之間的反應，從而引起組織器官的損傷與障礙。因此，近年來對MODS的研究主要集中在由各種炎癥介質對組織細胞造成損害的研究上，其實目前對這些介質的本質了解甚少，細胞相互間構成一個復雜的網絡，并互相對話，互相調節，一旦失控就會對機體造成嚴重的損傷。