I batteri producono varie sostanze tossiche che possono avere sorprendenti effetti a livello sistemico. Queste sostanze sono ammoniaca, D-lattato, peptoglicani (provenienti dalla parete cellulare dei batteri stessi) e altro. La SIBO è regolarmente associata con un incremento delle endotossine seriche e di composti batterici che stimolano la produzione di citochine proinfiammatorie. È anche possibile che si presenti una produzione endogena di etanolo.