毛細血管壁由單層內皮細胞組成，厚約 1µm。真毛細血管與組織細胞十分接近，距離約為20~50µm。近年來應用電子顯微鏡發現，毛細血管壁相鄰兩個內皮細胞之間雖有緊密連接結構，但仍有一狹窄細縫，其寬度約為3~20nm，而腦毛細血管內皮細胞間的縫隙因細胞融合而封閉，這是血-腦屏障的機械結構。

盡管毛細血管壁具有緊密連接，但微血管內的營養物質仍可自由通過血管壁進入組織周圍，這是因為有下列機制的存在：①經過微血管內皮細胞緊密連接處狹縫。②微血管內皮細胞胞質突入管腔，將微血管管腔的內容物包裹，然后在內皮細胞中往微血管基膜的方向推送。③微血管內皮細胞胞質形成小凹以吞飲泡的方式將管腔內容物往基膜方向轉運。④部分毛細血管內皮結構中存在著窗孔結構，使血管內的物質可通過窗孔進行交換。⑤有時內皮細胞上的凹陷與內皮細胞中的小泡連成一個小管腔，使管腔內容物經小管腔通道進入組織周圍。⑥內皮結構有時成為不連續型，毛細血管內容物可通過此處缺口進行通透。⑦小分子物質及脂溶性物質可通過整個內皮細胞滲出管腔。

內毒素休克及其他休克時，毛細血管內皮細胞間的縫隙加大可使毛細血管通透性增加，這主要是因為在內毒素作用下，體內的組胺、5-羥色胺、緩激肽，NO及其他擴血管物質增加，使內皮細胞中的微絲發生收縮，從而使毛細血管內皮間的裂縫加大，毛細血管通透性增加.另外，在內毒素及其他代謝物質作用下，內皮細胞可發生缺氧、細胞變性壞死及血管通透性明顯增加，尤其在毛細血管、微靜脈處特別明顯，嚴重時甚至可發生滲漏現象。

毛細血管通透性受多種因素影響，但最為重要的是以下三個因素：

（1）內皮細胞間的縫隙連接：一般認為內皮細胞間有兩種連接方式，一種稱為緊密連接，即相鄰細胞膜通過特異性的跨膜蛋白彼此融合，構成閉鎖連接；另一種為縫隙連接，是由特異性細胞間黏附蛋白形成的黏附連接，也稱為拋錨連接（anchoring functions），此種連接是通過血管內皮細胞鈣黏附蛋白（cadherin）與相鄰細胞間的鈣黏附蛋白左右對稱連接的，然后再通過Catenin的β或丫亞基結合，后者再與α亞基與骨架蛋白相連形成拋錨。鈣黏附蛋白受鈣離子影響，當細胞骨架蛋白收縮時，通過鈣黏附蛋白放松，使緊密連接開放而增加毛細血管的通透性。

（2）細胞與基膜黏附連接：是決定毛細血管通透性的另一重要因素，這種細胞與基膜之間的連接稱為局部黏附，其中黏附蛋白整合素在局部黏附中起重要作用。

（3）內皮細胞的收縮蛋白：與血管平滑肌相似，血管內皮細胞可通過細胞內的微絲而收縮。這個收縮作用依賴于球蛋白輕鏈的磷酸化，激活ATP酶使肌動蛋白收縮，由此使血管內皮細胞收縮及增加血管的通透性。