全身性感染對機體的的損害不僅由病原菌，而且還因其內毒素、外毒素等毒性產物及其介導的多種炎癥介質所致。感染過程中，細菌繁殖并裂解、游離、解放毒素、毒素除自身具有的毒性外，還能刺激機體產生多種炎癥介質，包括腫瘤壞死因子、白介素-1、白介素-6、白介素-8、氧自由基及氧化亞氮等；這些炎癥介質適量時可起到防御作用，過量時則可引起組織損害。若感染未得到及時控制，可因炎癥介質的產生失控并相互介導、發生級聯或網絡反應而致全身炎癥反應綜合征，以致臟器受損和功能障礙，嚴重者可致感染性休克和多器官功能障礙綜合征。革蘭氏陰性桿菌產生的毒素及其介導的多種炎癥介質可引起毛細血管擴張、通透性增加和微循環淤滯而致有效循環血量減少，故其所致的膿毒癥常較嚴重，可出現"三低"現象（低溫、低白細胞、低血壓），早期即可發生感染性休克。