一、发病原因
中毒性脑病不是一个孤立的疾病，一般是在幼儿受急性细菌性感染以后出现大脑受到损害的症状。在小儿时期，很多传染病都可能伴有与脑炎相似的症状，其中以肺炎、痢疾、脓毒败血症较为多见。其他如猩红热、白喉、百日咳、伤寒、霍乱、肾盂肾炎、流感、肝炎(暴发性)、疟疾等亦可伴有显著脑症状。此外，一些药物和毒物如铅、砷、一氧化碳、汞、锰、苯、酒精以及霉变甘蔗等也能引起类似症状。但是要注意，脑病跟脑炎的区别在与：脑炎是致病微生物直接通过血脑屏障，造成对脑细胞的侵害；而前者是因感染后病菌产生的毒素进入脑内，损害脑细胞所致，故称为中毒性脑病。
二、发病机制
其发病机制主要是由于不同脏器组织感染了不同的病原体引起的各种疾病，所产生的不同毒素对中枢神经系统的作用，而不是病原体直接侵入。病理变化主要是脑实质有充血和水肿。毒血症、代谢紊乱和缺氧引起脑水肿为主要发病机理。脑的病理改变表现为弥漫性脑水肿，点状出血，毛细血管扩张，大脑皮质神经细胞变性，染色体溶解，细胞固缩；软脑膜充血，水肿，静脉瘀血或血栓形成。如肺部疾病影响肺功能，使氧浓度减低和(或)二氧化碳蓄积，单纯低氧血症比二氧化碳蓄积更重，可导致颅压升高，伴有脑循环及脑代谢障碍;严重影响肝功能的疾病所产生的氨、短链脂肪酸、硫醇、单胺、去甲基肾上腺素及神经介质、胺等物质在血与脑内浓度变动很大时对中枢神经系统有明显影响，其中主要是氨基酸代谢异常起主导作用引起脑病;肾脏疾病引起脑病主要是有机酸蓄积，阻滞脉络丛与神经胶质细胞的运载体系，妨碍清除神经传递介质的代谢产物，并由于脑组织的膜通透性亢进，就使毒素大量涌入脑内，从而导致大脑皮质功能障碍。还有病原体所产生毒素对中枢神经系统的反应，引起脑血管微循环障碍等。以上原因均可导致脑缺血和缺氧。
