內毒素分子從革蘭陰性菌的外膜上脫落后，可以與血液中多種成分結合，其中主要有LBP（lipopolysaccharide-binding protein，脂多糖結合蛋白）、殺菌滲透增強蛋白（bactericidal/permeation increasing protein，BPI）、可溶性CD14（soluble CD14，sCD14），以及高密度脂蛋白（HDL）和極低密度脂蛋白（very density lipoprotein，VLDL）等血漿脂蛋白。

LPS（lipopolysaccharide，脂多糖）為兩性物質，自身易于形成LPS聚集體或微團（micelle），LBP為急性期蛋白，在內毒素血癥時表達顯著升高。血液LBP會迅速與LPS結合，能促使LPS聚集體或微團解離為LPS單體，并形成LBP-LPS復合物，該復合物可以將LPS轉遞給血液中的sCD14，或者轉遞給單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等免疫細胞膜上的膜結合型CD14（membrane-bound CD14，mCD14）以及臟器實質細胞如肝細胞上的mCD14受體；也可以直接以LPS-LBP-sCD14復合物的形式轉遞給mCD14陰性細胞，如內皮細胞、上皮細胞等。

另外，sCD14本身也可將LPS傳遞給mCD14陽性細胞。低濃度內毒素血癥時，在有LBP和CD14存在的情況下，內毒素可引發出顯著生物學效應，也就是說對LBP和CD14具有依賴性；而在高濃度內毒素血癥時，即使無LBP和CD14存在，也可引出顯著的生物學效應，此時LBP通過其他受體，如CD11/CD18類整聯蛋白（in-tegrin）、清道夫受體（scavenger receptor）、膜外突蛋白（moesin）、L-選擇素（L-seletin）、CD55（即 decay accelerating factor，DAF，衰變加速因子）等，甚至直接同細胞膜上跨膜分子TLR4胞外結構域相結合，誘發信號轉導效應。

在內毒素發揮生物學效應的過程中，LBP的主要作用是催化LPS聚集體解離為單體并促使LPS同CD14等結合，當LPS同TLR4等受體結合后，LBP隨即又從細胞表面復合物上解離出來，參與其轉運功能的再循環，甚至可促使革蘭陰性菌細胞膜上的LPS發生脫落。

CD14分子以兩種形式存在，即mCD14和sCD14。不同表達形式的CD14分子分布在不同細胞上，mCD14主要分布在單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等；sCD14則分布在上皮細胞、內皮細胞上。具有一定立體化學構象（如錐體型或凹槽形，這里指在X線的橫切面中LPS的疏水區大于親水區）的LPS能夠更好地與TLR4的胞外結構域發生密切的物理接觸，只有形成穩定的受體配體復合物后才能誘導TLR4發生受體同源性或異源性受體二聚化或受體多聚化，發生受體聚合效應，最后導致其胞質結構域的空間構象改變，這樣方可募集其信號下游分子錨定到TLR4受體的胞質結構域上。也就是說TLR的胞質結構為其他分子提供錨定的部位。

另外，LPS要充分發揮生物學效應也需要MD-2的參與，MD-2的結構類似與CD14和TLR，具有亮氨酸富集域（leucine-rich region，LRR）結構，其N端僅具有一個疏水性伸展區（stretch），無法錨定到細胞膜上，屬于分泌到細胞外的蛋白質，憑借其LRR與TLR的同源結構LRR發生蛋白質相互作用而共同表達在細胞膜上。當細胞表面無TLR表達時，MD-2則分泌到組織液中，而在細胞膜無法檢測到MD-2分子的存在。由于該蛋白質的氨基酸序列與MD-1氨基酸序列具有顯著的同源性，故命名為MD-2。對MD-2的進行性突變，如通過基因敲除或反義核苷酸技術來阻止其表達，則細胞對內毒素的反應性會顯著下降，并導致內毒素耐受的發生，可見MD-2也參與LPS的生物學效應。MD-2和TLR均具有LRR的結構，能夠通過LRR結構同具有類似結構的分子發生蛋白質-蛋白質相互作用，結果加速LPS與TLR4結合，穩定TLR受體聚合后的空間構象，降低LPS與TLR4結合時所需要的能量，為LPS提供更多的結合位點等。

最近證實，在NF-kB活化之前，CD14已同TLR4發生緊密靠近，說明CD14可以作為LPS的中繼站加速LPS同TLR4的接觸，也可能為它們的結合提供能量。由于CD14在每個巨噬細胞上的表達近106，而TLR4估計為103，所以有CD14的參與更有利于LPS同TLR4發生效應，也就是說CD14具有濃集LPS的作用。