(一)发病原因
白喉棒状杆菌(corynebacterium diphtheria)，简称白喉杆菌，革兰染色阳性菌，长约2～3μm，宽0.5～1μm，在涂片上，常呈V，X，Y字排列，一端或两端膨大，菌体内有浓染颗粒，称异染颗粒，用Neisser染色时，菌体呈黄褐色，异染颗粒为蓝黑色，用Albert染色时，菌体呈绿色，异染颗粒为蓝黑色;用Ponder染色时，菌体呈淡蓝色，异染颗粒为深蓝色，白喉杆菌在亚碲酸钾培养基上生长良好，能使碲盐还原，菌落变黑，按其在培养基上的菌落形态及生化反应，白喉杆菌可分轻型，中间型及重型，以往认为轻型多产生咽白喉，中间型和重型多为流行株，引起的病情重，目前则认为3型菌可产生相同的毒素，患者病情的轻重与分型无明确的关系，近年来国内外均有轻型菌增多的报道，采用噬菌体裂解法，菌体DNA限制性内切酶法以及毒力试验等对分离到的白喉杆菌进行研究，有助于对本病进一步的了解，白喉杆菌侵袭力弱，仅在局部黏膜或皮肤生长繁殖，白喉杆菌产生的外毒素是致病的主要因素，外毒素是一种不耐热的多肽，有较强的毒性，人的致死量为130ng/kg体重，主要侵犯神经，心肌和肾上腺，白喉杆菌只有感染了携带产毒基因(Tox)的β噬菌体，才具有分泌外毒素的能力，并使人致病，若将无毒株与噬菌体处理后可变为有毒株，将有毒株置于含抗白喉杆菌噬菌体血清培养基中反复转种，可失去产毒能力变为无毒株，细菌的产毒能力由噬菌体基因控制，侵袭能力则由细菌基因控制，临床上用豚鼠或埃勒克(Elek)平板法进行毒力检测，近年来有些临床报道，从白喉患者的病变处分离出的白喉杆菌无毒力，无毒力菌株如何引起临床症状，尚不清楚，须进一步研究，白喉外毒素有两个特点，一是具有高度的抗原性，可刺激人体产生高效价的抗毒素;二是很不稳定，经贮存，日光照射，化学药品处理或加热到75℃，均可减少或完全丧失其毒性，因此，若以0.3%～0.5%的甲醛溶液处理，经过1个月，可使其毒性丧失，而抗原性仍保存，成为类毒素，可作为预防注射及制备抗毒血清之用，白喉杆菌对外界环境的抵抗力较强，耐冷冻，干燥，在玩具，衣物上可存在数天，造成间接传播，对湿热和化学消毒剂敏感，0.1%升汞及5%苯酚溶液1min即可杀灭该菌，加热58℃ 10min即可死亡。
(二)发病机制
白喉杆菌侵袭力弱，侵入上呼吸道黏膜后，仅在表层上皮细胞内繁殖，一般不引起菌血症，当局部黏膜有损伤时，如患麻疹，猩红热，百日咳或上呼吸道感染时，白喉杆菌的侵袭力增强，在白喉杆菌的繁殖过程中产生的外毒素不但可引起局部病变，还可引起全身性中毒性病变，是致病的主要因素，此毒素有A和B两个亚单位组成，两者通过二硫键连接，B亚单位无直接的毒性，但它有一个受体结合区和一个转位区，B亚单位可以与细胞表面特异性受体(膜受体pro-hHB-EGF)结合，结合后通过转位区的介导，可输送A亚单位进入宿主胞质内。
A亚单位有毒性，可使细胞内延伸因子-2(elongation factor-2，EF-2)灭活，EF-2是肽链合成转位反应所必需的酶，因其失活后使核糖体“受位”上正在合成的肽链不能转位至核糖体“给位”，使氨基酰-tRNA无法与核糖体结合，肽链延伸反应停止，靶细胞因不能合成蛋白质而死亡，因而白喉毒素对哺乳动物的细胞有直接致死作用，细菌造成局部组织的黏膜上皮细胞坏死，血管扩张，大量纤维蛋白渗出及白细胞浸润，外毒素对细胞的强烈毒性作用更加重了局部的炎症，坏死，大量渗出的纤维蛋白与坏死细胞及白细胞，细菌等凝结在一起覆盖在破坏的黏膜表面形成本病的特殊病变，即假膜，假膜一般为灰白色，有混合感染时可呈黄色或污秽色，伴有出血时可呈黑色，开始薄，继之变厚，边缘较整齐，不易脱落，用力剥脱时可见出血点，假膜形成处及周围组织呈轻度充血肿胀，喉，气管和支气管被覆柱状上皮的部位形成的假膜与黏膜粘连不紧，易于脱落造成窒息，外毒素由局部吸收，引起全身毒血症症状，毒素吸收量可因假膜部位及范围不同而异，咽部毒素吸收量最大，扁桃体次之，喉和气管较少，假膜愈广泛，毒素吸收量也愈大，病情也愈重，毒素吸附于细胞表面时，尚可为抗毒素所中和，若已进人细胞内，则不能被抗毒素中和，故临床上强调早期足量应用抗毒素，外毒素与各组织细胞结合后可引起全身性病理变化，其中以心肌，末梢神经较著，心脏早期常扩大，心肌常有混浊肿胀及脂肪变性，以后可有多发性灶性玻璃样变，心肌坏死及单核细胞浸润，传导束也可被累及，最后可有结缔组织增生，偶见心内血栓形成，神经病变多见于周围神经，髓鞘常呈脂肪变性，神经轴亦断裂，感觉神经和运动神经均可受累，但主要为运动神经，第九和第十脑神经最易受累，受损神经很少坏死，因此白喉性麻痹几乎均可恢复，肾脏可呈混浊肿胀及肾小管上皮细胞脱落，肾上腺可有充血：退行性变或出血，肝细胞可脂肪变性，肝小叶可有中央坏死。
