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脓毒性休克通常由在医院内获得的革兰氏阴性杆菌引起，常好发于免疫抑制或患有慢性病的病人。但约有1/3的病人可由革兰氏阳性球菌和念珠菌引起。由葡萄球菌毒素引起的休克称为中毒性休克，这种情况多见于年轻妇女。

脓毒性休克的好发因素有糖尿病，肝硬化，白细胞减少状态，特别是同时存在肿瘤或接受细胞毒性药物治疗的病人；尿路，胆道或胃肠道感染史；有创性内置物包括导管，引流管和其他异物；以前用过抗生素，皮质类固醇治疗或人工呼吸装置的病人。脓毒性休克在新生儿，35岁以上的病人，孕妇或由原发病所致的严重免疫受损者或医源性治疗并发症的病人中较为常见。

有关脓毒性休克的发病机制尚未完全阐明，由感染细菌产生的细菌毒素可促发复杂的免疫反应，除内毒素（革兰氏阴性肠杆菌细胞壁释放的脂多糖中的类脂组分）外，还有大量介质，包括肿瘤坏死因子，白三烯，脂氧合酶，组织胺，缓激肽，5-羟色胺和白细胞介素-2等均参与发病机制。

最初的变化为动脉和小动脉扩张，周围动脉阻力下降，心排出量正常或增加。当心率加快时，射血分数可能下降。后来心排出量可减少，周围阻力可增加。尽管心排出量增加，但血液流入毛细血管进行交换的功能受损，重要物质，特别是氧的供应和二氧化碳及废物的清除减少，这种灌注的下降使肾及脑特别受到影响，进而引起一个或多个脏器衰竭。最后导致心排出量减少而出现典型的休克特征。