對患膿毒症的病人進行實驗室檢查時，白細胞計數明顯增高，一般常可達（20～30）x109/L以上，或降低、左移、幼稚型增多，出現毒性顆粒。
正常情況下當微生物入侵人體，機體免疫防禦系統會作出迅速而恰當的反應；然而，當免疫防禦能力缺陷、反應過高或過低，都可以通過內源性致炎物質導致膿毒血癥的發生和發展。早期起關鍵作用的是細胞因子，在內毒素刺激下，單核細胞產生炎症因子如腫瘤壞死因子（TNF）和白介素-1（IL-1），這些炎症因子能促進中性粒細胞與內皮細胞粘附，啟用凝血系統，釋放大量的炎性介質，包括其它細胞因子、白三烯及蛋白酶等，同時也產生抗炎性介質如IL-6、IL-10等。IL-1和TNF二者有協同作用，具許多相同的生物學效應。對膿毒血癥動物模型研究表明，抑制IL-1和TNF可以改善器官功能並能提高存活率。IL-8能夠趨化中性粒細胞，導致炎症遷延不愈。IL-6和IL-10可能起負性調控作用，抑制TNF的產生，增強急性時相反應物質和免疫球蛋白的作用，抑制T淋巴細胞和巨噬細胞的功能。但在眾多的臨床研究中，僅一項研究提示TNF的濃度改變具生理學效應，可以影響免疫級聯反應下游的細胞因子水平。
以下也是導致出現毒性顆粒的病因：
1、蜘蛛咬傷
蜘蛛咬傷指幾乎所有蜘蛛都有毒。所幸的是大多數蜘蛛的毒牙不是太短就是太脆弱，以致不能穿透人的面板。然而，在美國至少有60種蜘蛛可能咬過人。美國很多有毒蜘蛛都不是本地的蜘蛛，而是由水果，蔬菜或其他物品攜帶進來的。雖然美國本地的塔蘭託毒蜘蛛相當危險，但它咬傷時對人的損害並不嚴重。在美國平均一年因蜘蛛咬傷而死亡的人數不到3例，大多數是兒童。目前僅對少數蜘蛛毒液進行過研究。研究過的毒液成分十分複雜，含有能引起人體各種反應的酶和其他蛋白質。
2、膿毒症和菌血症
膿毒症（sepsis）是有全身炎症反應表現，如體溫、呼吸、迴圈改變等外科感染的統稱。是病原菌產生的內毒素、外毒素和它們介導的多種炎症介質吸收後，對機體組織造成的損害。當膿毒症合併器官灌注不足的表現，如乳酸酸中毒、少尿、急性神志改變等，則稱為膿毒綜合徵（pyemia syndrome）。若細菌侵入血液迴圈，血培養陽性，則稱為菌血症（bacteremia）。膿毒症和菌血症常繼發於嚴重創傷後的感染和各種化膿性感染，致病菌種繁雜、數量多、毒力強。一般起病急驟，病情重，變化快，常合併器官灌注不足。臨床必須給予積極的綜合性治療，在抗感染的同時，注意糾正電解質紊亂和酸鹼失衡，及時掌握心、肺、肝、腎等重要臟器的受累情況並積極處理。
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