肝功能不全时，由于肝脏解毒功能降低，或经侧枝循环，使血液中的苯乙胺及酷胺积聚，随体循环进入脑组织，在脑细胞内经非特异性的β-羟化酶的作用，在侧链β位置上被羟化，形成苯乙醇胺和对羟苯乙醇胺（鱆胺）。
当脑组织中的苯乙醇胺及对羟苯乙醇胺增多，特别是在脑干网状结构中，由于苯乙醇胺和对羟苯乙醇胺在结构上与脑干网状结构以及黑质、纹状体的正常递质去甲肾上腺素和多巴胺很相似，于是发生竟争，而被儿苯酚胺能神经元所摄取、贮存，并作为神经递质释放出来。脑中苯丙氨酸还具有抑制酪氨酸羟化酶的作用，使多巴胺和去甲肾上腺素生成减少，由于苯乙醇胺和对羟苯乙醇胺的作用远不如正常递质强（如羟苯乙醇胺的作用不到去甲肾上腺素的1/50），因而不能产生正常的效应，故称为假性神经递质（false neurotransmitter），使脑组织中这类神经细胞功能失常。脑干网状结构中，此类儿苯酚胺能神经元的上行神经纤维属于非特异性投射系统，经丘脑后再向大脑处于觉醒状态有关，故当其功能失常时，可导致昏迷。而大脑基底核内有关神经元的功能失常，造成锥体外系失调，可能与扑翼样震颤的发生有关。
在一些肝性脑病的患者，采用左旋多巴治疗（去甲肾上腺素及多巴胺不易通过血脑屏障），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，但只有短时清醒的效应。
3．胰岛素、血浆氨基酸失衡学说（theory of insulin, plasma amino acid inbalance）正常血浆及脑内各种氨基酸的含量有适当的比例。近年来证实，肝脏受损害时，许多氨基酸的含量有变化，其中主要有芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）增多，支链氨基酸（缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）减少。
肝功能不全时，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸在肝内分解代谢发生障碍，致血液和脑组织内苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸含量增多。苯丙氨酸和酪氨酸则在脑组织内形成假性神经递质（图15－5）。色氨酸则在脑组织内经色氨酸羟化酶和5-羟色氨酸脱羟酶的作用，生成过多的5-羟色胺。5-羟色胺是中枢神经系统中的一个抑制性递质，是去甲肾上腺素的拮抗物。脑中的5-羟色胺大量集中在脑干的中缝核（此神经核与睡眠有关），脑内5-羟色胺增高可引起睡眠，故认为它可能是引起肝性昏迷的一个重要原因。
芳香族氨基酸为什么进入脑增多呢？目前认为芳香族氨基酸与支链氨基酸都是在正常pH下不电离的氨基酸，它们通过血脑屏障是由同一载体转运的，因此它们之间有竞争作用。肝功能不全病人，血中支链氨基酸浓度降低，其竞争力量减弱，芳香族氨基酸争得载体而入脑的机会就增多。
酪氨酸在脑内的浓度升高，使脑内对羟苯乙醇胺生成增多。苯丙氨酸的升高，使脑内苯乙醇胺生成增加，而且高浓度的苯丙氨酸对酪氨酸羟化酶有抑制作用，阻碍多巴和多巴胺以及去甲肾上腺素的生成，而有利于对羟苯乙醇胺的生成（图15－5）。
严重肝损害病人血中支链氨基酸为什么会降低呢？原因是血中胰岛素浓度升高。正常胰岛素在肝脏失活，一次循环，门静脉中的胰岛素就可被肝脏清除40－50％。以此维持血中胰岛素于一定水平。支链氨基酸的分解代谢主要在骨骼肌和肾脏等组织中进行，而肝脏处理支链氨基酸的能力极为有限。当肝功能受损时，血中岛素因清除减少而增多。胰岛素不仅有降低血糖的作用，还能增加肌肉对支链氨基酸的摄取和分解，使血中支链氨基酸浓度降低。
肝功能不全，一方面由于芳香族氨基酸分解代谢障碍，使血浆芳香族氨基酸含量增多；另一方面血中胰岛素升高，使血液支链氨基酸含量减少，结果芳香族氨基酸进入脑组织增多，在脑组织内生成假性神经递质和过多的5-羟色胺，儿茶酚胺生成减少和儿茶酚胺能神经元功能降低，而引起中枢神经系统功能障碍，这就是肝性脑病的胰岛素、血浆氨基酸失衡学说的主要论点。
血浆氨基酸谱（plasma aminogram），除上述六种氨基酸有变化外，还有其他氨基酸的变化，如甲硫氨酸、门冬氨酸、谷氨酸含量增多等。
血浆氨基酸的变动不仅表现为氨基酸绝对值的变化，而且表现为氨基酸的克分子比率（molar ratio）的变化。正常人，（缬＋亮＋异亮）/（苯丙＋酷氨酸）的平均克分子比率为3.0－3.5，而在有肝性脑病患者，其比率明显降低，可降到1.0以下（表15－1）。若用中性氧基酸混合液将此比率矫正到3－3.5，则中枢神经系统功能可得到改善，神志恢复。无脑病的慢性肝病患者也有上述克分子比率的变化，因此，某些研究者试图纠正血浆氨基酸比例来治疗肝性脑病，例如输注特制的氨基酸葡萄糖混合液，其中支链氨基酸含量高而芳香族氨基酸含量低，使之有利于纠正已经失衡了的血浆氨基酸谱，以改善中枢神经系统的功能。动物实验证明，给肝昏迷动物输注特制的氨基酸平衡液，使失衡的比值恢复正常，动物也随之苏醒。
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