细胞因子风暴的意思就是在人体的各项机能感染微生物之后体内就会引起以内积液堆积，然而会引起多项细胞因子比如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8。这些因子细胞都是引起急性呼吸窘迫综合症和多器官衰竭的重要原因。
免疫系统的日常工作是清除感染，但是如果免疫系统被激活到极限程度或者失去控制，它就会伤害宿主，极端的免疫攻击是“细胞因子风暴”。埃博拉病毒感染的最后阶段，细胞因子风暴才是夺命杀手，像禽流感和非典之类的很多病毒都一样，能够触发免疫系统对身体的猛烈攻击。
免疫细胞通过细胞因子彼此沟通，细胞因子是细胞释放到血液中的小分子，可以令免疫细胞冲到感染部位、吞噬遭到损伤的细胞，甚至穿透血管壁。细胞因子还可以引发炎症，令被破坏的机体肿胀、发热以及疼痛。细胞因子风暴是一种求助信号，目的是让免疫系统霎时间火力全开。这最后一招自杀式的攻击能够损伤病毒，但也会留下一大堆连带伤害。血管承受了其中最主要的攻势。细胞因子风暴令血管壁变得更容易穿透。因此动脉、静脉和毛细血管都开始渗出血液和血浆。
细胞因子风暴还会引发一氧化氮的大量释放。这种物质会进一步稀释血液并破坏血管。所有这些因素综合起来，把血压降到了危险的水平，所以患者不是死于失血，而是死于某种类似严重感染性休克的问题。埃博拉病毒会立刻瞄准并感染免疫系统的细胞，其中一个目标是树突状细胞。它会静悄悄地潜入树突状细胞内部，从根本上关闭它们的报警系统。因此免疫系统并不知道它应该制造针对埃博拉病毒的抗体。
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