體內實驗中觀察到的內毒素導致的血管對縮血管物質反應性降低的情況在離體動物血管的研究中也可以觀察到。這些體外實驗表明，血管收縮功能失調與非敗血癥和內毒素血癥時伴隨的代謝性酸中毒無關，也與由高循環濃度的兒茶酚胺誘導的受體下調及循環中的擴血管代謝產物無關。

這些研究結果的共同特征是：無論內皮細胞存在與否，對多種縮血管物質如去甲腎上腺素、去氧腎上腺素、 indamidine（它促使鈣離子通過鈣通道內流，也刺激內質網釋放鈣離子）鈣激動劑[Bayk8644和（＋）S-202-791]以及鈣離子載體A23-187和鈣離子本身導致的血管收縮均存在反應性降低，只有對咖-啡-因及內皮素的反應不受或僅受輕微影響，這些研究表明，血管平滑肌的收縮能力并未被內毒素脂多糖消除，故不存在血管收縮機制的缺陷。

阻斷花生四烯酸代謝途徑后，不管血管內皮存在與否，離體動物的胸主動脈經內毒素處理4h后均表現出對縮血管物質反應性降低。這種低反應性能夠被左旋精氨酸和一氧化氮途徑的抑制劑如L-NMMA和L-NAME所糾正，因此表明左旋精氨酸和一氧化氮途徑參與其中。D-NMMA則不能抑制該反應性，且L-NMME糾正血管低反應性的效應能夠被左旋而非右旋精氨酸克服。不管是左旋還是右旋精氨酸本身對未經內毒素處理的離體大鼠的主動脈的縮血管反應均無影響，但是對經內毒素處理的離體鼠的主動脈，左旋精氨酸有抑制作用。上述研究表明，L-NMMA系左旋精氨酸的具有立體結構專一性的拮抗劑：內源性的左旋精氨酸并不能使經過內毒素處理的大鼠血管完-全激活以產生足夠的一氧化氮，至于左旋精氨酸在對照組和經內毒素處理組效應的差別是否與它組織穿透力的不同有關，仍需進一步研究。

左旋精氨酸-一氧化氮途徑被脂多糖激活的證據也可由平行測定血管中的環磷酸鳥苷水平，以及通過使用亞甲基藍、LY-83583等可溶性鳥苷酸環化酶的抑制劑以消除一氧化氮從而抑制可溶性鳥苷酸環化酶來獲得支持。實驗中，對經內毒素處理組和對照組均測定環磷酸鳥苷水平，然后兩組均暴露于去甲腎上腺素。結果顯示，不管血管內皮存在與否，經內毒素處理組主動脈環鳥苷酸水平均顯著高于對照組，升高的環磷酸鳥苷水平可被L-NAME抵消，進一步加入左旋精氨酸后又能使之恢復。在對照組，左旋精氨酸并不影響環磷酸鳥苷水平。使用鳥嘌呤環化酶抑制劑亞甲基藍或LY83583可使血管反應性恢復。

左旋精氨酸-一氧化氮途徑被脂多糖激活的證據也可由平行測定血管中的環磷酸鳥苷水平，以及通過使用亞甲基藍、LY-83583等可溶性鳥苷酸環化酶的抑制劑以消除一氧化氮從而抑制可溶性鳥苷酸環化酶來獲得支持。實驗中，對經內毒素處理組和對照組均測定環磷酸鳥苷水平，然后兩組均暴露于去甲腎上腺素。結果顯示，不管血管內皮存在與否，經內毒素處理組主動脈環鳥苷酸水平均顯著高于對照組，升高的環磷酸鳥苷水平可被L-NAME抵消，進一步加入左旋精氨酸后又能使之恢復。在對照組，左旋精氨酸并不影響環磷酸鳥苷水平。使用鳥嘌呤環化酶抑制劑亞甲基藍或LY83583可使血管反應性恢復。

主動脈對血管阻力無影響，有學者對小動脈，即股動脈及第三級腸系膜血管進行了研究，結果認為，只有加入了超氧化物歧化酶并阻止超氧化自由基對一氧化氮的破壞時，內毒素的血管反應性降低才表現出來。然而，去甲腎上腺素所致的小血管收縮可被左旋精氨酸松弛，尤其是當血管內皮存在時更為明顯。L-NAME或亞甲基藍能夠阻斷上述舒解效應。

內毒素脂多糖激活左旋精氨酸-一氧化氮途徑的體外實驗證據可歸納如下:

（1）動物離體主動脈血管平滑肌經內毒素預處理4h后表現出對去甲腎上腺素的低反應性，這與環磷酸鳥苷水平升高有關。使用左旋精氨酸-一氧化氮途徑抑制劑L-NMMA、L-NAME或可溶性鳥嘌呤環化酶抑制劑亞甲基藍或-一氧化氮裂解劑LY83583時方可使血管反應性恢復。

（2）內毒素可激活左旋精氨酸-一氧化氮途徑的血管阻力，但是依賴于外源性的左旋精氨酸。值得一提的是，所需的左旋精氨酸的濃度與臨床上內毒素血癥患者的相當。脂多糖可激活內皮細胞外左旋精氨酸-一氧化氮途徑，Moncada等研究發現，在內毒素處理的大鼠，其主動脈中層一氧化氮合成酶活力增加，故支持這一結論。