①血液系统。再生障碍性贫血是最严重的一种，多在用药后2～8周发生，死亡率超过50%。表现为不可逆地全部血细胞减少，多因出血、感染等因素死亡。其发生与用药剂量无固定关系，发病机理尚不清，可能与遗传有关。另一种为中毒性骨髓抑制，临床表现贫血或伴有白细胞、血小板减少。其发生与用药剂量密切有关，当血药浓度超过 25μg/ml时容易产生此并发症，但停药后可恢复。其发病机理是骨髓细胞线粒体合成蛋白质的功能受到暂时抑制。
②灰婴综合征。早产儿及新生儿接受大剂量氯霉素后引起的一种全身循环衰竭,表现腹胀、呕吐、皮肤苍白、紫绀、循环及呼吸障碍，常在发病数小时后死亡。其发病机理是早产儿或新生儿的肝脏葡萄糖醛酸的结合能力不足和肾小球滤过氯霉素的能力低下，使体内的游离氯霉素浓度显著增高，直接抑制细胞线粒体的氧化磷酸化过程。
③消化系统。常有轻微恶心、呕吐、腹泻、纳差等。
④神经系统。少数病人可出现视神经炎或伴有周围神经炎。极少病人有头痛、抑郁、精神障碍。
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