膿毒血癥傳統上被認為是器官對革蘭陰性細菌的系統性炎癥反應，導致感染性休克并最終導致多器官功能衰竭。有趣的是，由創傷或感染引起的多器官功能衰竭最后的共同通路非常相似，包括基本相同的激素和細胞依賴的介質。其中，蛋白水解酶系統被認為在膿毒血癥和創傷誘導的炎癥反應過程中起到相當重要的作用。若在創傷或膿毒血癥時，巨噬細胞被激活、裂解并大量釋出溶酶體、絲氨酸蛋白水解酶、彈性硬蛋白酶和原發的炎性細胞半胱氨酸蛋白水解酶、組織蛋白酶B和L。而激活這些炎癥反應過程的初始機制在不同情況下各不相同。細菌內毒素和其他細菌產物如外毒素，N-甲酰化肽、細菌蛋白水解酶和抗原-抗體復合物被認為是感染引起的炎癥反應的有效刺激劑。

Rukmini 等研究色林吉亞克利絲多桿菌屬δ內毒素及蛋白酶在前毒素轉化為毒素過程中的作用發現，色林吉亞克利絲多桿菌屬δ吲哚前毒素轉化為有毒性的毒素是通過胰蛋白酶介導的。Maeda等研究發現，大多數細菌和真菌排泄至感染宿主的蛋白酶與疼痛、水腫至細菌易位的發病機制均有關，直至發生敗血癥。這些現象的基本機制在于激肽的產生。一些細菌的蛋白酶還能激活其他宿主的蛋白酶原，如纖維蛋白溶酶原、前膠原酶和凝結系統的前酶原。一些細菌蛋白酶尚可激活細菌毒素。它們還能降解免疫球蛋白和補體系統的成分并輔助微生物的繁殖。總之，微生物的蛋白酶有助于嚴重疾病的發展。而細菌細胞壁的成分內毒素本身也能激活緩激肽的生成環。

Suntres等研究了鼠微脂粒包埋的地塞米松對內毒素誘導的肺損傷的作用。用內毒素處理的動物發生肺損傷表現在肺重量的增加以及肺血管緊張素轉化酶和堿性磷酸酶活性的降低，后兩者分別是肺毛細血管內皮細胞和肺泡Ⅱ型細胞的標志。另外，內毒素可導致細菌磷脂酶A（磷脂酶A2）、血栓烷B（血栓烷B2）和白細胞三烯B（白細胞三烯B4）濃度的明顯上升。內毒素還能增加肺髓過氧化物酶和彈性蛋白酶的活性以及增加氯胺的濃度，提示有中性粒細胞的浸潤和炎癥反應的激活。而預先給予地塞米松能明顯減輕肺的炎癥反應和其他肺損傷。

Lorenzen等研究發現，致病性的奈瑟菌屬的輔酶及免疫球蛋白A1蛋白水解酶是前炎癥介質的有效誘導劑。他們發現人類致病性的奈瑟菌屬的特征是產生和分泌一種IgA1特異性的色氨酸蛋白水解酶（IgAl蛋白水解酶）并優先分解人類IgA1和其他靶蛋白。天然的IgA1蛋白水解酶的顯著功能是使外周血單核細胞產生前炎癥介質如TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-8。在T淋巴細胞存在的前提下，IgA1蛋白水解酶使單核細胞產生細胞因子的反應增強。IgA1蛋白水解酶并沒有誘導調節性細胞因子IL-10的作用，而內毒素和植物凝集素能誘導IL-10。他們發現，IgAl蛋白水解酶有重要的免疫刺激作用，并通過誘導TNF-α和其他前炎癥介質的大量產生而與奈瑟菌屬感染的發病有關。

Witter等研究發現，內毒素對昆蟲細胞的刺激需要細胞釋放的蛋白水解酶的活性。鱗翅目昆蟲血細胞對細菌內毒素的反應依賴于巨噬細胞的反應并與溶菌酶的釋放有劑量依賴關系。在給1g/L的內毒素后，細胞培養上清液中蛋白水解活性明顯增強。這種蛋白水解作用是由于細胞釋放的蛋白水解酶所引起的，并對細胞的激活十分必要。內毒素激發的蛋白水解活性是激活過程的一個重要組成部分，它在細胞外發生并呈遞免疫反應激活因子。

盡管近期的研究認為半數以上的膿毒血癥患者的病因并不是革蘭陰性細菌感染，但對革蘭陰性細菌細胞壁LPS的作用仍被廣泛研究。實驗動物和人類膿毒血癥休克反應的區別主要在于蛋白水解酶和其內源性抑制劑。有關臨床研究已發現蛋白水解酶，尤其是多形核白細胞彈性硬蛋白酶和組織蛋白酶B在人類膿毒血癥中的作用。