临床健康牛血浆中均普遍含有一定数量的内毒素^[9]，但如果过量饲喂精料，奶牛血浆中的内毒素含量会升高。原因是当奶牛采食高精料饲粮时，瘤胃pH下降，瘤胃内环境发生改变，导致革兰氏阴性菌大量死亡，细菌崩解后从细胞壁中释放出内毒素，机体吸收后可诱发多种疾病，严重者甚至休克死亡^[10]。Khafipour等^[7]用含小麦粉和大麦粉各50%的谷物颗粒取代粗精比为50∶ 50的对照饲粮中干物质的21%，导致奶牛发生SARA，瘤胃中游离内毒素含量从28 184 EU/mL升至107 152 EU/mL(1 EU=0.1 ng，美国FDA)。Emmanuel等^[2]报道，奶牛采食全粗料或含大麦15%的饲粮时，瘤胃中游离内毒素含量分别为654和790 ng/mL；而将大麦含量分别增至30%和40%后，瘤胃中游离内毒素含量分别增至5 021和8 870 ng/mL。此外，饲料本身也含有大量的内毒素。有研究表明，饲料和粪便中内毒素的含量远高于空气中的含量^[11]。

据报道，在夏季牛舍温湿度指数(THI)大于72时，奶牛血清中的内毒素含量(0.81 EU/mL)极显著高于冬季(牛舍THI<72)奶牛血清中内毒素的含量(0.36 EU/mL)^[12]。大量研究表明，反刍动物胃肠道是一个巨大的内毒素库，但在宿主消化道上皮屏障功能健全的时候，奶牛消化道中的内毒素不发生移位^[7]。在夏季或环境温度升高时，外周和下丘脑的热感受器通过把信号传递给下丘脑的温度调控中心来增加体表的血流量，降低内脏的血流量。再加上温度的上升会使机体大量出汗，导致水盐大量丢失，使血容量降低，进一步加重内脏缺血。一般情况下，机体会增加心律和每搏输出量来保证体表散热和内脏血液的供应。但奶牛心脏的代偿收缩能力不足，在持续热应激情况下，奶牛只能靠牺牲内脏的血流量来保证有效散热。内脏供血不足容易导致肠道缺血，使得组织中的次黄嘌呤不能被进一步的代谢分解，而积聚下来的次黄嘌呤被缺血的肠道中丰富的黄嘌呤氧化酶氧化，导致产生大量的活性氧自由基。活性氧自由基通过破坏肠上皮细胞膜来破坏肠上皮细胞，使肠上皮细胞间紧密连接分离、增宽和受损，降低了肠壁的屏障功能，使肠道通透性增加。也有很多研究报道认为肠道通透性增加与氧化应激无关，是由热应激时热本身直接作用造成肠道通透性增加的^[13]。总之，在热应激状态下，肠道中大量的内毒素通过肠黏膜屏障进入肠系膜淋巴结、门静脉系统，继而进入体循环以及肝、脾等远隔器官。此外，热应激还会导致奶牛生产性能下降，生产者为了提高奶牛的生产性能，会增加精料的饲喂量，结果产生更多的内毒素进入血液循环^[14]。

奶牛场有很多地方可以产生高浓度的内毒素，例如干草堆、圈舍以及污水和废弃物处等，从而造成空气中内毒素含量增加。有研究报道，内毒素扩散到空气中与空气产生的微粒(例如尘埃)结合起来，以直径为30~120 nm的囊泡形式存在，从而形成大量的气载内毒素^[15]。并且它在空气中可以稳定存在，内毒素的活性在尘埃中会持续很长时间^[16]。一般来说，奶牛牛舍中气载内毒素的含量在36~761 EU/m³之间，犊牛牛舍中气载内毒素的含量在44~262 EU/m³之间^[17]。Seedorf等^[18]报道，牛舍中内毒素含量平均为49 ng/m³，并且白天比夜晚内毒素含量高。此外，牛舍空气中奈瑟氏球菌非常多见，而且空气湿度大的地方假单胞菌的含量也非常高，这或许也是空气中内毒素的一种重要来源^[19]。

奶牛产后的子宫处于开放状态，导致大量的细菌进入子宫内。而子宫内存在很多的组织碎片和大量液体，为细菌的生长提供了良好的条件，随着细菌的生长和死亡，子宫内便产生许多细菌内毒素。一般情况下，绝大多数的细菌和细菌内毒素会随恶露的排出而排出。但是，当饲养管理不当、营养缺乏或一些疾病引起抵抗力下降时，奶牛没有能力把体内的细菌、内毒素排干净，从而发生子宫内膜炎。患子宫内膜炎的牛体内会产生大量的革兰氏阴性菌，为了治疗该疾病而使用大量的抗生素，虽有效杀死了细菌，但也释放出大量的内毒素进入血液循环^[20]。据报道，子宫感染的牛卵泡液中含有可检测到的内毒素^{[21, 22]}。当奶牛发生乳房炎时，奶牛体内内毒素的含量也会增加。引起奶牛乳房炎的致病菌约有150多种，以金黄色葡萄球菌、链球菌和大肠杆菌为主，约占整个奶牛乳房炎病例的90%以上。其中大肠杆菌是革兰氏阴性菌，大肠杆菌侵入乳房后被乳管上皮细胞和多形核白细胞吞噬，其细胞壁被裂解而释放出内毒素。

奶牛在发情周期中，其下丘脑释放的促性腺激素释放激素(GnRH)到达垂体前叶时会引起垂体分泌促性腺激素，主要是促黄体生成素(LH)和促卵泡素(FSH)。FSH到达卵巢之后，可以刺激卵泡的发育；LH到达卵巢与FSH共同作用，进一步促进卵泡生长发育，并分泌雌二醇(E₂)。E₂又可以与FSH协同作用，使卵泡颗粒细胞中FSH和LH受体的含量增加，进而增强卵巢和FSH及LH的结合力，加快卵泡的生长，形成优势卵泡^{[23, 24]}。当牛体内内毒素的含量升高时，它会抑制睾酮的生成和LH的释放以及排卵前E₂的上升，增加血清皮质醇和孕酮的含量^[25]。经研究发现，内毒素会短暂抑制黄体的结构和功能，并且子宫液中内毒素、前列腺素E2(PGE2)和血浆前列腺素F(PGF)的含量与子宫内膜炎的程度相关^[26]。Battaglia等^[27]给经PGF2处理过的母羊静脉内灌注内毒素后发现，内毒素中断了排卵前E₂含量的增加及LH和FSH含量的上升，刺激了孕酮含量的上升。Lavon等^[28]在奶牛的乳房和静脉内注射大肠杆菌内毒素(对照组注射生理盐水)后发现，内毒素会降低或延迟LH分泌峰。Daniel等^[29]研究发现，内毒素改变LH含量的途径有2条：1)通过作用于下丘脑来改变促性腺激素的产生和释放，进而改变LH的循环含量；2)通过抑制LH的产生和释放或抑制LH对GnRH的反应来改变下丘脑的LH循环含量。

此外，众多学者研究表明，一氧化氮(NO)含量与内毒素含量成正相关，而NO可以激活鸟苷酸环化酶，通过下调牛粒层细胞芳香酶来抑制E₂产生^{[30, 31]}。目前已有报道证实，同正常的牛相比，卵泡液中含较多NO的水牛有较高的孕酮和较低的E₂含量^{[32, 33]}。

内毒素诱导产生的TNFα对卵子的成熟有很严重的影响，可降低受精后胚胎的发育能力，增加胚胎的死亡率，还可以通过刺激子宫内膜合成前列腺素F2α(PGF2α)，降低胚胎的发育^[43]。内毒素还可以使多精受精率显著增加，卵子质量下降，减少受精卵发育成为胚胎的可能。当内毒素含量大于1 ng/mL时，受精率显著下降，胚胎碎片比例增加，妊娠率降低，因此内毒素一旦达到1 ng/mL的含量就会产生明显的毒性效应^[44]。

据报道，由产毒大肠杆菌引起的腹泻常伴随妊娠动物的流产，尤其反刍家畜在妊娠早期的胚胎丢失率最高。Helen等^[45]发现，大量的细菌内毒素可以引起流产。流产经常发生在羊妊娠后3个月，当以1 μg/kg纯化的内毒素静脉注射入怀孕的母羊体内，增加了妊娠羊流产的风险。如果将相同剂量的内毒素直接注射进入胎儿的血液循环中，大多数会产生显著的反应。若直接注入羊膜腔中，会引起3/4的动物流产。

造成动物流产的1个主要原因是内毒素对胚胎的稳定性造成了影响。内毒素显著降低辅助型T细胞2(Th2)型细胞因子的含量，升高辅助型T细胞1(Th1)型细胞因子的含量，使Th1/Th2细胞因子平衡向着不利于胚胎稳定性的Th1型细胞因子方向偏移，改变了着床期子宫免疫微环境，导致胚胎着床障碍。由此可见，内毒素破坏了Th1/Th2免疫平衡，从而干扰了胚胎的稳定性^{[46, 47]}。

奶牛子宫感染的发生率很高，其中有1个原因是内毒素造成奶牛子宫发生炎症和感染，使奶牛的性周期发生紊乱，直接危害精子的活力及胚胎着床，致使牛屡配不孕，影响奶牛繁殖力，给奶牛养殖业造成严重的经济损失^[48]。在奶牛生产中，子宫炎(包括乳房炎)的发生率很高，这除了与细菌直接感染有关外，高精料饲粮和热应激等诱导生产的内毒素与子宫炎的发生也有很大关系。在实际生产中，已观察到饲喂高精料饲粮的奶牛发生子宫炎的比例较高，而且治疗效果较差。