（1）氨清除不足 这是血氨升高的主要原因。肝功能严重障碍时，由于机体代谢障碍，ATP 供给不足，同时肝内酶系统严重受损，结果导致鸟氨酸循环障碍，尿素合成能力降低，使得组织代谢过程中形成的氨及肠道吸收的氨在肝内合成尿素减少，血氨升高。此外，肝硬化时，由于门静脉高压，门-体静脉侧支循环形成，来自肠道的氨通过分流绕过肝脏，直接进入体循环，使血氨升高。
（2）氨的产生增多 肝功能障碍时有许多使氨产生过多的因素：①肝硬化时，由于门脉高压、胃肠黏膜淤血水肿，或因胆汁分泌减少，消化吸收功能减弱、肠道内含氮物质经细菌分解产氨增多。②严重肝病常合并肾功能不全而发生氮质血症，使尿素弥散入肠腔增多，在肠道细菌尿素酶作用下，分解成氨增多，吸收入血后，可使血氨水平升高。③肝性脑病患者常出现烦躁不安和抽搐，肌肉中的腺苷酸分解代谢加强，因而使产生氨增加。④肝功能不全患者常见上消化道出血，血液蛋白质在肠道内细菌作用下可产生大量氨。在临床上对这类患者除口服新霉素以减少细菌作用外，必须及时排出滞留在肠道的血液，否则血氨不易下降。
以上这两方面原因是引起血氨升高的关键因素。此外，肠道中氨的吸收情况也影响血氨的水平。肠道中氨的吸收与肠道的pH 有密切关系。一般来讲，氨通常以两种形式存在，即氨分子（NH3）和铵根离子（NH＋4），生理条件下，NH＋4占血氨总量的98.5%。当肠道pH较低时，氨几乎全部以铵离子形式存在而随粪便排出体外。实验证明，当结肠内环境pH 降至5.0时，不但不再从肠腔吸收氨，反而可向肠道内排氨，称此情况为酸透析。临床上应用乳果糖治疗肝性脑病获得一定效果，就是因为乳果糖在小肠内不被分解，大部分进入结肠，由结肠内细菌将其分解为乳酸和醋酸，因而使肠腔内pH 明显降低，从而达到酸透析的效果。
4．氨对大脑的毒性作用
NH3为脂溶性物质，容易透过血脑屏障进入脑细胞内，而NH＋4则难以通过。此外，进入脑内的氨量也与血脑屏障的通透性有关。有些细胞因子可使血脑屏障的通透性增高，从而加重肝性脑病。
血氨升高损伤中枢神经系统机能的机理比较复杂，就目前所知，可能通过下列几个环节干扰脑细胞代谢。
（1）氨影响脑内神经递质的变化 ①谷氨酸：谷氨酸是脑内主要的兴奋性递质。肝性脑病早期，α‐酮戊二酸可通过转氨基作用生成谷氨酸，或与氨结合生成谷氨酸，随后谷氨酸又与脑中氨结合形成谷氨酰胺使脑内兴奋性递质谷氨酸减少，而抑制性递质谷氨酰胺却增多；肝性脑病后期，由于脑内氨含量极度升高，可抑制α‐酮戊二酸的转氨基作用，从而使谷氨酸生成减少，神经传递障碍。②γ‐氨基丁酸：γ‐氨基丁酸是脑内主要的抑制性神经递质，氨对γ‐氨基丁酸转氨酶有抑制作用，使γ‐氨基丁酸不能转化为琥珀酸而进入三羧循环，结果使其在脑内蓄积。③其他神经递质：此外，高浓度氨抑制丙酮酸的氧化脱羧过程，使乙酰辅酶A 生成减少，从而影响乙酰胆碱的合成。乙酰胆碱是中枢兴奋性神经递质，它的减少可导致脑功能抑制。
（2）氨干扰脑组织的能量代谢 大脑皮质是人类精神和意识活动的高级中枢，皮质细胞本身的代谢和功能正常是保持意识清醒和精神正常的基本条件。脑细胞的能量主要来自葡萄糖的氧化，氨干扰脑的能量代谢，主要通过干扰葡萄糖生物氧化的正常进行。
脑内的血氨升高时，可引起一系列生化紊乱：①氨能抑制丙酮酸脱羧酶活性，妨碍丙酮酸的氧化脱羧过程，影响乙酰辅酶A 生成，并使柠檬酸生成不足，三羧酸循环难以进行；②脑内氨与α‐酮戊二酸结合通过还原氨基作用形成谷氨酸，致α‐酮戊二酸被大量消耗，α‐酮戊二酸是三羧酸循环的中间反应物，当α‐酮戊二酸减少后，三羧酸循环不能正常进行，ATP 生成减少，能量供应不足；③在谷氨酸形成中有大量还原型辅酶Ⅰ（NADH）被消耗，妨碍了呼吸链中的递氢过程，使ATP 生成减少；④谷氨酸在谷氨酰胺合成酶及ATP 参与下，再与氨结合，形成谷氨酰胺，这样又大量消耗了ATP。。
①丙酮酸氧化脱羧障碍；②α‐酮戊二酸减少；③消耗NADH；④谷氨酰胺合成时消耗ATP；⑤谷氨酰胺生成增多；⑥γ‐氨基丁酸蓄积增多；⑦乙酰胆碱减少通过以上途径，进入脑内的氨使ATP 产生减少而消耗增多，使脑的能量供应不足，中枢神经系统的兴奋性难于维持，出现意识改变，甚至昏迷。
（3）对神经元细胞膜的直接抑制作用 氨可直接抑制神经细胞膜的传导功能。其原理为：氨抑制神经细胞膜上Na＋‐K＋‐ATP 酶的活性，同时有与K＋竞争性通过细胞膜的作用，以至影响Na＋、K＋在神经细胞膜内外的正常分布，从而不能维持正常的电位变化和兴奋功能。
总之，氨中毒学说认为血氨升高从上述各环节干扰脑的代谢，引起脑功能障碍，导致肝性脑病。但是氨水平增高并不能完全解释肝性脑病的发病，部分病例血氨并不升高；有的病情也不与血氨浓度变化相平行。因此，氨中毒不是肝性脑病的唯一机理，还有其他因素在起作用。
（二）GABA 学说（GABA hypothesis）
1980年Schafer 等首先在家兔实验性肝昏迷中发现外周血清γ‐氨基丁酸水平升高，甚至可达正常者的12倍左右；而且在发生肝性昏迷动物和患者的脑神经元突触后膜上的GABA 受体数量也增多。这些都说明GABA 与肝性脑病的发生有密切关系。
1．GABA 的生成及作用
正常情况下，GABA 可分别存在于血中和脑内。血GABA 主要来自肠道，是谷氨酸经肠道细菌作用而形成，可被吸收入肝脏，将在肝细胞内进行进一步的代谢。血中的GABA通常是不能穿过血脑屏障的，因而也不参与神经系统的神经生理过程。而脑中的GABA 主要由谷氨酸在突触前神经元的谷氨酸脱羧酶作用下形成，并在中枢神经系统内分解。
目前，GABA 被认为是哺乳动物最主要的抑制性神经递质。脑内GABA 储存于突触前神经元的胞质囊泡内，在细胞内GABA 是无生物活性的。当突触前神经元兴奋时，GABA从贮存的囊泡释放到突触间隙，并结合于突触后神经元特异性的GABA 受体上，使细胞膜对氯离子通透性增高，由于细胞外氯离子浓度高于细胞内，所以，氯离子由胞外进入胞内，产生超极化阻滞，造成中枢神经系统功能抑制。
2．肝病时GABA 的升高及抑制作用
当肝功能衰竭时，由于肝脏对GABA 的摄取和降解减少，将会使血中GABA 浓度增高；另一方面，肝功能衰竭时血脑屏障的通透性会增强，因此，增多的GABA 可大量进入中枢神经系统，导致神经元突触后膜上的GABA 受体增加并与之结合，发挥其中枢抑制作用，导致肝性脑病的发生。
近年在暴发性肝衰竭和肝性脑病的动物模型中发现大脑突触后神经元的GABA 受体显着增多。这种受体不仅能与GABA 结合，在受体表面的不同部位也能与巴比妥类和弱安定类（BZs）药物结合，故称为GABA／BZ 复合受体。无论GABA、BZ（如安定）或巴比妥类任意一种与此受体结合，都能引起氯离子通道开放，增加氯离子内流，并引起神经传导抑制。
现已证实，GABA可引起BZ和巴比妥类药物的催眠作用，而安定和巴比妥类药物则能增强GABA的效应，由此可以解释临床上应用安定和巴比妥类药能诱发肝性脑病的原因。
（三）假性神经递质学说（false neurotransmitter hypothesis）
1970年Parkes 首次报道左旋多巴治疗肝性昏迷获得成功，之后1971年，Fischer 等对肝性昏迷的发生提出了假性神经递质学说。其主要内容概括为：严重肝功能障碍时，患者体内蛋白质代谢产生的一些生物胺（如苯乙醇胺、羟苯乙醇胺），与正常神经递质（多巴胺、去甲肾上腺素）结构相似但生理效应极低，不能正常地传递冲动，称其为假性神经递质；当假性神经递质竞争性地取代了正常神经递质，就会使神经突触部位的神经冲动传导发生障碍，以至产生相应的临床症状，甚至患者出现昏迷等肝性脑病的一系列表现。
1．正常神经递质的生成
生理情况下，食物蛋白中包含一些芳香族氨基酸，如苯丙氨酸及酪氨酸，此类氨基酸在肠道（主要为结肠）细菌羟化酶的作用生成胺，如苯丙氨酸生成苯乙胺、酪氨酸生成酪胺。这些胺类经门脉吸收入肝后，大部分经肝细胞单胺氧化酶的分解而被清除。
另外，也有极少量胺类进入中枢神经系统。在中枢、交感神经末梢及肾上腺髓质，苯丙氨酸在苯丙氨酸羟化酶的作用下生成酪氨酸；酪氨酸在酪氨酸羟化酶的作用下生成多巴；多巴在多巴脱羧酶的作用下形成多巴胺；多巴胺进入突触囊泡内经β‐羟化酶作用合成去甲肾上腺素。多巴胺与去甲肾上腺素作用于儿茶酚胺神经元，参加情绪、行为和运动的调节。
2．假性神经递质的产生与肝性昏迷
当肝功能不全时，肝内酶系统受损，单胺氧化酶缺乏，肝脏不能有效地将苯乙胺、酪胺等胺类清除；或者由于门-体分流存在，这些胺类直接由门静脉进入体循环，这些均可使其血中浓度增高。尤其当门脉高压时，由于肠道淤血，消化功能降低，使肠内蛋白腐败分解增强时，有大量苯乙胺、酪胺在血中蓄积并通过血脑屏障进入中枢神经系统。在脑内，苯乙胺和酪胺分别经非特异性β‐羟化酶的作用后，转变为苯乙醇胺（phenylethanolamine）和羟苯乙醇胺（octopamine），这两种物质的化学结构与正常神经递质去甲肾上腺素、多巴胺很相似，因而也能被儿茶酚胺神经元摄取、储存和释放，竞争性地取代了去甲肾上腺素和多巴胺，但其对突触后膜的生物学效应很低，仅相当于正常神经递质的1／10左右，故被称为假性神经递质。
假性神经递质在脑内蓄积后，可能对机体产生影响：
（1）对脑干网状结构的影响 脑干网状结构位于中枢神经中轴，是沟通中枢神经系统各部的重要机构，具有广泛的调节和综合作用，对于维持大脑皮质的兴奋性，使机体处于觉醒状态有着重要作用。去甲肾上腺素和多巴胺是脑干网状结构上行激动系统信息传递的主要神经递质，当假性神经递质增多后，可竞争性地取代正常神经递质，致使脑干网状结构上行激动系统功能失常，大脑皮质兴奋冲动减少，机体不能保持清醒状态而出现神经改变，表现意识蒙眬、嗜睡，甚至昏迷。
（2）对大脑基底核的影响 大脑基底核包括大脑皮质基底部的尾状核、壳核、苍白球，它们是锥体外系的中心，其主要功能是调节肌肉张力、协调肌群运动、保持身体姿势，其中主要神经递质是抑制性递质多巴胺和兴奋性递质乙酰胆碱，当多巴胺被假性神经递质取代后，乙酰胆碱的兴奋活动便占优势，患者出现不自主运动、扑翼样震颤等。
对一些肝性脑病的患者，采用左旋多巴治疗可明显改善病情。因为去甲肾上腺素及多巴胺不易通过血脑屏障，而其前体左旋多巴可进入脑内，转变为去甲肾上腺素及多巴胺。由于增加了中枢神经系统内儿茶酚胺的合成与贮存，在恢复神志上常有明显效果，这也是假性神经递质学说的依据之一。当然，假性神经递质学说也有一定的片面性，不能完全解释肝性脑病的发生，因此还在不断的补充和发展。
（四）血浆氨基酸失衡学说
正常血浆及脑内各种氨基酸的含量有适当的比例。近年来许多研究者发现，肝性脑病发生前与发生过程中，患者血浆内假性神经递质和（或）抑制性神经递质增多。这种增多与血浆氨基酸含量异常变化有关。主要表现为：芳香族氨基酸（AAA）如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸增多，支链氨基酸（BCAA）如缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸减少。两者比值BCAA／AAA可由正常的3～3.5下降至0.6～1.2。如果采用中性氨基酸混合液治疗肝性脑病，使患者血浆支链氨基酸与芳香氨基酸的比值矫正到3～3.5时，患者的中枢神经系统的异常情况便可得到改善。
1．血浆氨基酸失衡的原因
正常情况下，血浆芳香氨基酸依赖肝脏清除，肝脏功能受损后，一方面血浆芳香氨基酸的降解能力降低；另一方面，肝脏的糖异生作用障碍，使芳香氨基酸转为糖的能力降低。因此血中芳香族氨基酸含量升高。