(一)发病原因
1.严重感染、败血症、全身炎症反应综合征 这是最常见的病因，严重感染时细菌产生的毒素及炎症坏死组织可以释放出溶菌酶、脂肪酸和血管活性胺等物质，随血循环到肺内可引起肺表面活性物质减少和失去活性，肺泡壁塌陷、肺不张，细菌毒素使肺毛细血管膜损害，通透性增加，肺间质内白蛋白增多，导致肺泡通气功能障碍，可产生急性肺功能不全。
革兰阴性菌的内毒素可直接损害心肌肌浆网，产生中毒性心肌炎，影响心肌舒缩功能，严重者引起心力衰竭甚至心源性休克。细菌毒素不仅可直接损害肝细胞，当感染合并休克时，也可引起肝脏血供的持续性减少而致肝功能不全。
2.严重创伤、休克、缺血再灌流损伤、外科手术应激 这些因素可导致肠黏膜屏障功能破坏，使肠道内蓄积的细菌及内毒素侵入体内形成肠源性内毒素血症，然后通过其直接或间接作用可诱发机体器官功能损害。感染性休克时内毒素的一系列组织细胞损害效应主要是由于毒素刺激机体单核巨噬细胞系统释放过量的炎症介质，形成连锁放大反应。目前认为肠源性细菌和内毒素移位与严重创伤后过度炎症反应及器官功能损害间有一定内在联系。
3.快速输入大量血液、液体以及不适当的药物应用 成人输血量1800ml/6h，补充晶体液6000ml/6h或14000ml/24h可产生循环系统超负荷综合征。
(二)发病机制
1.失控性全身炎症反应 20多年的临床研究已揭示MODS的发病机制和临床特点与其他器官衰竭不同，目前已达成了“失控性全身炎症反应”的共识，炎症反应本来是机体对抗外来致病因素侵袭的保护性反应，但若过分强烈，机体炎症反应失去控制，必将引起内环境稳定失衡、细胞凋亡、免疫抑制、脓毒性休克、器官功能障碍，即机体在遭受细菌或内毒素的攻击下，单核巨噬细胞系统活化从而过度表达，产生和释放大量的炎症介质，涌入体循环，进而产生持续性全身炎症瀑布反应(cascade effect)，这种炎症反应可以不断自我加强，以致失去控制。
2.多种炎症介质 另外，机体在启动炎症反应的同时，代偿性抗炎症反应也伴随发生，如处于动态平衡，则病情稳定;如稳态失衡将导致内环境紊乱，炎症反应占优势时即表现为SIRS，反之，如抗炎反应占优势时，免疫功能障碍，增加机体感染易感性，产生代偿性抗炎症反应综合征(compensatory anti- inflammatory response syndrome，CARS)，无论SIRS，还是CARS，最后均导致MODS，不早期治疗则产生MSOF导致死亡。MODS主要是因机体炎症反应失控所导致的器官损伤，多种炎症介质则是发病的关键，因此MODS在本质上应视为一种介质病。参与炎症反应的介质有多种，包括多种炎症细胞因子(TNF1α、ILs、PAT、LTs、EDRF、VPF等)，多种炎症介质(PGs、C3а、C5а等)以及氧自由基(1O2、O2-、H202、OH)和一氧化氮(NO)等，它们的释出和相互作用可以形成相互重叠的病理生理过程，包括内皮细胞炎症反应、血液高凝及微血栓形成、异常的血液循环状态、心肌抑制和高代谢反应等，从而构成了炎症反应和MODS的病理基础。
在此过程即全身炎症瀑布反应中，细菌内毒素和(或)脂多糖(LPS)是最重要的刺激或诱发因素，是这个连锁反应的“扳机”(trigger)。当LPS与血循环中的LPS结合蛋白(LBP)结合形成LPS-LBP复合物后，就与单核巨噬细胞表面的受体CD14分子结合，启动细胞内信号传递系统而促使这些细胞表达，合成或释放多种炎症介质，通过自分泌、旁分泌和内分泌途径，作用于中性粒细胞、内皮细胞和多种器官组织细胞，促使急性相关蛋白生成、氧自由基释放、凝血途径启动、器官功能障碍。
3.氧供(oxygen delivery，DO2)与氧耗(oxygen consumption，VO2) DO2表示代谢增强或灌注不足时血液循环的代偿能力。VO2表示组织耗去的氧量，是检测病人高代谢率最可靠的指标。生理条件下，氧动力学呈氧供非依赖性VO2，即血液通过组织时，依靠增加氧的摄取以代偿之。但在病理条件下，如严重休克、感染、ARDS等，由于失去代偿而出现组织摄氧障碍发生缺氧。其机制为：
(1)调节能力丧失：微血管自主调节能力丧失，DO2与VO2不匹配。
(2)微血栓：微血栓使毛细血管的数量减少。
(3)组织水肿：因组织水肿，使氧进入细胞内的距离加大，时间延长。
由于MODS患者的微循环和细胞线粒体功能损伤，DO2与VO2必然发生障碍。正常情况下，DO2与VO2是血液循环中一对密切相关的有机整体，其主要功能之一就是氧运输，并保持DO2稳定。当MODS时机体发生高代谢状态，VO2随DO2的升高而升高，DO2不能满足需要，导致组织灌注不足，氧运输和氧摄取障碍，此时即使DO2正常或增加，仍然发生氧供依赖性VO2。
4.多种假说 近年对MODS发病机制的研究，除上述已达成共识的机制外，尚建立了多种假说，如感染假说、细胞因子(巨噬细胞)假说、微循环障碍(氧自由基)假说、肠道假说等。这些假说显然不是孤立的，很多内容相互关联、相互重叠。感染、坏死组织的存在(炎症反应)或休克(氧供不足)均可直接破坏机体正常内环境的稳定性，继而肠道屏障功能受损，内毒素血症产生，激活单核巨噬细胞系统，产生和释放多种体液介质和炎症细胞因子，器官供血不足，后两者反过来又损伤肠道黏膜屏障，并直接或间接引起受损器官的功能不全或衰竭。其中细胞因子和各种体液介质的作用甚为重要，也可说是各种细胞因子和炎症介质作用总和的结果。
(1)肠道屏障功能：近年来肠道屏障功能已引起临床关注，肠道是机体最大的细菌和内毒素贮存库。正常情况下，生理功能完整的肠黏膜对肠道中的细菌和内毒素构成屏障作用，使其不能进入体内。在创伤或感染应激情况下，肠道的屏障功能削弱或损害，从而使大量细菌和内毒素经门静脉和肠系膜淋巴系统侵入体循环，造成肠源性内毒素血症(endotoxemia)和细菌移位(bacterial translocation)并在一定条件下激发细胞因子和其他炎症介质的连锁反应，引起全身各器官损害。因此，Mashall等将肠道称为“创伤后多器官功能衰竭的起源”，Wilmore称之为“外科应激条件下的中心器官”(central organ)。根据一系列体内外研究，提示肠道屏障功能状态、库普弗细胞功能、超高代谢反应与远处器官损伤之间存在重要的临床关系。肠源性内毒素能调节库普弗细胞活动，使之释放能调节肝细胞功能的内源性介质，而肝脏的网状内皮系统，在清除来自门静脉的细菌或内毒素中起重要作用，它的损害使肠源性细菌或内毒素到达全身循环，从而增加屏障功能衰竭的全身影响。因此，在MODS的发生和发展过程中，肠道的屏障功能以及肠-肝-肺轴的功能状态值得进一步深入研究。
(2)细胞凋亡(apoptosis)和坏死：是细胞死亡的两种基本方式，凋亡是细胞主动死亡过程，需要基因转录和蛋白质表达;坏死则是细胞被动死亡。凋亡过程不引起机体的炎症反应，凋亡细胞形成凋亡小体，被吞噬细胞识别吞噬，吞噬后吞噬细胞不被激活，而细胞坏死后破裂，释放出内容物，引起机体炎症反应。研究表明细胞凋亡不仅在生理状态下对细胞进行选择、分化及清除衰老细胞起重要作用，而且参与多种疾病的发病过程。传统观点认为，在严重感染、创伤和休克等急性发病过程中，机体组织因缺血、缺氧及继发性损害常发生坏死，近年来人们已开始注意到细胞凋亡在MODS发生中的作用，由于脏器血管内皮细胞的凋亡增加，致使微血管通透性增强、炎症细胞聚集、炎症反应增加，也可能是继发性出血、坏死和DIC的原因之一：肠、肝、心、肾等实质器官细胞凋亡的大量发生可能直接使器官功能减退、不全、甚至衰竭;胸腺细胞、淋巴细胞等由于凋亡增加而数目减少导致免疫低下，对细菌内毒素等的易感性增加(CARS产生)进一步导致MODS的发生，MODS过程中的炎症效应细胞如单核巨噬细胞、库普弗细胞等大量增殖，被激活后可产生大量细胞因子浸润于组织内的PMN则通过呼吸爆发释放自由基等毒性介质达到损害组织、扩大炎症的效果，后两种炎症细胞过度增生后，机体通过凋亡的方式将其清除，但若凋亡延迟或凋亡细胞得不到及时吞噬而发生迟发性坏死，都必将导致炎症扩大，进而发生失控的全身性炎症和MODS。因此，细胞凋亡不仅参与了MODS，而且可能在MODS的发生发展中扮演重要角色，对细胞凋亡的重视，将使MODS的认识再深入一步，更将有可能发现MODS的新途径。
5.医源性因素 是发生MODS的一个重要原因，由于循环管理、呼吸管理这些抢救措施延误或不适当，可使休克状态及低氧血症延续，使原发损害更加扩大，从而增加了MODS形成的机会。种种加强治疗手段，也可以是MODS形成及恶化的原因，如气管插管、呼吸机使用不当，静脉、中心静脉和导尿管留置。大剂量抗生素、肾皮质激素应用，镇静剂、呼吸兴奋剂过量，热量及营养不足，均是感染难以控制和发生机会性感染的主要原因。医源性因素或医源性疾病(iatrogenic disease)与MODS的产生有很大关联。应当看到，集中治疗是必要的，但集中治疗的任何一种措施都有各自的缺点。随着集中治疗的增加和时间延长，对机体的损害也必然增加，在各脏器功能障碍可能性增加的同时，也使机体免疫防御功能下降，产生CARS，使SIRS/CARS失衡，为MODS创造条件。
6.SIRS与MODS的关系 当机体受严重感染、休克、创伤或大手术等严重打击时，可立即产生复杂的防卫对抗，引起免疫系统的应激反应，包括多种炎症介质释放，这种由机体多个系统共同参与的防御过程称全身炎症反应综合征(SIRS)，机体在启动炎症反应的同时，代偿性抗炎症反应也伴随产生，两者是机体对立的两个方面，如果处于动态平衡，则病情稳定;如稳态失衡即导致机体平衡紊乱。当SIRS占主导时则出现休克、细胞凋亡与器官功能失常;而CARS占优势时则出现免疫抑制。有的病人还可出现二者并存的混合拮抗综合征(mixed antagonistic response syndrome)，促炎症与抗炎症两种力量相互作用不断彼此加强，最终造成更具损伤的免疫失衡(immunologic dissonance)。
机体遭受打击的因素分感染与非感染两大类，由感染因素所致的SIRS称为脓毒症(sepsis)，而非感染因素如创伤、急性非化脓性胰腺炎临床表现为脓毒症，但没有细菌、病毒等病原体存在，一律称SIRS更适合，含义比脓毒症更广泛，更有意义。在上述两种SIRS过程中，如能积极治疗可终止其发展，如未能控制其发展，则可发展成MODS/MSOF。
SIRS是1991年由美国胸科医师协会与危重病医学会(ACCP/SCCM)联合提出的新概念，并得到医学界的广泛关注，它代表由感染或非感染因素所致危重症时全身炎症反应的总称。当机体遭受疾病因素打击后，体内炎症反应系统与抗炎症反应系统(SIRS/CARS)平衡失调，过多的炎症介质释放，而导致过度的炎症反应，如继续发展或恶化，可导致急性肺损伤(ALI)、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、MODS、MSOF等。目前已基本取得共识的观点为：①严重感染、多发性创伤、休克、急性胰腺炎等是诱发SIRS的常见病因，SIRS以全身过度炎症反应为主要特征;②MODS是SIRS发展的重要并发症;③SIRS至MODS发展过程中可同时或序贯地出现ALI、急性肾功能衰竭、弥漫性血管内凝血(DIC)、急性胃肠出血，过度炎症反应贯穿整个过程。1994年Hayden建议在儿科临床应用SIRS、MODS名称，并提出SIRS诊断标准是具备以下2项或2项以上条件：①体温>38℃或<36℃;②心率大于各年龄组正常平均值加2个标准差;③呼吸频率大于各年龄组正常平均值加2个标准差;④血白细胞>12×109/L或<4×109/L，或杆状核细胞>10%。1996年6月第二届世界儿科危重症医学大会提出儿科SIRS诊断标准。
