La teoría bioquímica puede subdividirse en las categorías tóxica y obstructiva:
La teoría tóxica afirma que los ácidos grasos libres (AGL) liberados en el momento del traumatismo (posiblemente como resultado de la acción de las catecolaminas) o por descomposición de la grasa en el pulmón afectan directamente a los neumocitos causando el síndrome de dificultad respiratoria del adulto (SDRA).
La teoría obstructiva propone que los mediadores químicos liberados en el lugar de una fractura afectan a la solubilidad de los lípidos, lo que provoca su coalescencia y posterior embolización. Un estudio ha encontrado una diferencia en el contenido de colesterol de los émbolos de grasa en comparación con la grasa de la médula - un hallazgo consistente con esta hipótesis. Sin embargo, este estudio no ha sido confirmado.
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