研究認(rèn)為，內(nèi)毒素有促進(jìn)無氧酵解的關(guān)鍵酶作用，體內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物，如乳酸、丙酮酸及甘油等物質(zhì)，可經(jīng)ATP依賴膜轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)進(jìn)入肝、肌肉細(xì)胞內(nèi)，并轉(zhuǎn)化為葡萄糖或以糖原形式貯存于肝臟和肌肉內(nèi)，這一過程為糖異生。內(nèi)毒素血癥時(shí)，血糖的維持主要依賴于糖異生，此時(shí)由于肌肉分解，無氧酵解增加，中間代謝產(chǎn)物可進(jìn)入肝轉(zhuǎn)化為葡萄糖。但在內(nèi)毒素血癥后期，糖異生降低，可導(dǎo)致低血糖反應(yīng)。內(nèi)毒素血癥后期，1，6-二磷酸果糖和6-磷酸果糖間的酶促反應(yīng)受到抑制，內(nèi)毒素又有抑制果糖磷酸酶的作用，最后使1，6-二磷酸果糖積聚，血濃度增加，并可反饋性地激活丙酮酸激酶，降低磷酸丙酮酸水平，使糖異生減少。

三羧酸循環(huán)和電子傳遞均伴有ATP生成，ATP是維持各種代謝的能源物質(zhì)。有研究認(rèn)為，內(nèi)毒素及敗血癥早期，腺苷酸水平?jīng)]有改變。而另有實(shí)驗(yàn)表明，出血和內(nèi)毒素休克早期，鼠肝臟線粒體能量生成嚴(yán)重受抑，盡管組織灌注良好，肝臟能量轉(zhuǎn)換卻減少，線粒體氧化還原反應(yīng)時(shí)間延長，提示肝臟原發(fā)性能量代謝改變不是缺氧所致。

在內(nèi)毒素休克時(shí)，其他能量依賴反應(yīng)如跨膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)也受抑制，內(nèi)毒素血癥早期，肝臟線粒體能量依賴鈣離子積聚明顯抑制，線粒體內(nèi)膜對鉀離子的通透性增加，此時(shí)能量供應(yīng)仍是足夠的。導(dǎo)致跨膜離子轉(zhuǎn)運(yùn)障礙的機(jī)制可能與組織代謝產(chǎn)物、細(xì)胞因子及其他炎癥介質(zhì)、缺氧等綜合因素作用下使線粒體膜受損致通透性增加有關(guān)。腎臟線粒體損傷可表現(xiàn)得更早，但心臟和骨骼肌中很少有線粒體損傷的表現(xiàn)。就此即可解釋為何在MODS時(shí)心肌及骨骼肌受累較少。

一般認(rèn)為，內(nèi)毒素休克或敗血癥時(shí)，交感神經(jīng)興奮，兒茶酚胺釋放增多，外周血管阻力和心率增快，使有效循環(huán)血量及靜脈回流減少，心排血量下降，相對不重要的組織器官灌注減少，導(dǎo)致細(xì)胞代謝障礙。缺氧誘發(fā)葡萄糖無氧代謝后，乳酸產(chǎn)生增多，這也是造成內(nèi)毒素血癥酸中毒的主要原因。微循環(huán)障礙使ATP產(chǎn)生受到抑制，ATP酶功能受影響，膜的通透性增加，并引起細(xì)胞水腫、功能喪失。上述情況早期一般可出現(xiàn)在一些相對不重要的器官，如處理有效可免于導(dǎo)致MODS，但如果疾病進(jìn)一步發(fā)展，微循環(huán)擴(kuò)張、淤血，有效循環(huán)血量不足，則相對較重要的器官如肝、腎、心、肺、腦等微循環(huán)也受影響.由于灌注不足可導(dǎo)致器官組織發(fā)生如下變化：①無氧代謝增加。②能量缺乏。③物質(zhì)分解，如蛋白和脂肪。④膜功能失調(diào)。最后致MODS或MOF。

缺氧是MODS發(fā)生的主要因素之一，但有時(shí)在氧供充分的情況下，組織仍可缺氧，這主要是因?yàn)閮?nèi)毒素血癥時(shí)外周組織產(chǎn)生大量的乳酸并造成代謝性酸中毒，各組織細(xì)胞由于酸中毒而對氧的攝取能力降低以及紅細(xì)胞釋放的氧減少所致。此時(shí)，如果測定組織氧濃度尚可在正常范圍內(nèi)，但組織已有缺氧。