一、白喉病原
1、形態染色
白喉桿菌細長稍彎，排列不規則，常呈L、V、X、T等字形或排成柵欄狀。革蘭氏染色陽性;用美蘭液染色菌體著色不均勻，常呈著色深的顆粒;用奈瑟氏染色菌體染成黃褐色，一端或二端染成藍色或深藍色顆粒，稱為異染顆粒(Metachromatic granules)，是本菌形態特征之一。
2、培養特性
白喉桿菌為需氧菌或兼性厭氧菌，最適溫度為37℃，最適PH為7.2～7.8，在含血液、血清或雞蛋的培養基上生長良好。菌落呈灰白色、光滑、圓形凸起，在含有0.033%亞碲酸鉀血清培養基上生長繁殖能吸收碲鹽，并還原為金屬碲，使菌落呈黑色，為本屬其他棒狀桿菌共同特點。且亞碲酸鉀能抑制標本中其他細菌的生長，故亞碲酸鉀血瓊脂平板可作為棒狀選擇培養基。根據在此培養基上白喉桿菌落的特點及生化反應，可將白喉桿菌區分為重型(Gravis)、中間型(Intermedus)和輕型(Mitis)三型，三型白喉桿菌的分布有所不同，常隨地區和年份有別，有流行病學意義。
3、抵抗力
對濕熱的抵抗力不強，對一般消毒劑敏感。60℃經10分鐘或煮沸迅速被殺死，1%石炭酸中經1分鐘死亡，但對干燥、寒冷和日光的抵抗力較其他無芽孢的細菌為強，在日常物品、食品及衣服上能生存多日，本菌對青霉素和常用抗生素比較敏感。
4、致病性
本菌的致病物質主要是白喉毒素。白喉毒素是含有兩個二硫鍵的多肽鏈，分子量為62，000。經蛋白酶水解后，可分為A和B兩個片段，中間仍由二硫鍵聯接。B片段，無酶活性，但能與宿主易感細胞表面特異性受體結合，并通過易位作用使A片段進入細胞。A片段具有酶活性，能將氧化型煙酰胺腺嘌呤二核苷(NAD )水解為煙酰胺及腺嘌呤二磷酸核糖(ADPR)兩部分，并催化延伸因子-2(Elongation factor-2，EF-2)與ADPR共價結合，使EF-2失去轉位活性，從而中止肽-tRNA及mRNA在核糖體上由受位轉移至供位，肽鏈不能延長，細胞蛋白質合成受阻，細胞死亡，病變產生?！ H攜帶β-棒狀桿菌噬菌體的溶源性白喉桿菌才能產生外毒素，因為白喉毒素就是β棒狀桿菌噬體毒素基因(tox )編碼的蛋白質。tox 基因的表達與菌體無機鐵含量密切相關，鐵含量適量時， tox 基因表達，否則不表達。
白喉桿菌尚產生一些侵襲性物質，如類似于結核桿菌的索狀因子(Cord factor)，能破壞細胞的線粒體膜，導致呼吸和氧化磷酸化作用受到抑制。
二、發病機制
白喉桿菌侵襲力弱，侵入上呼吸道黏膜后，僅在表層上皮細胞內繁殖，一般不引起菌血癥。當局部黏膜有損傷時，如患麻疹、猩紅熱、百日咳或上呼吸道感染時，白喉桿菌的侵襲力增強。在白喉桿菌的繁殖過程中產生的外毒素不但可引起局部病變，還可引起全身性中毒性病變，是致病的主要因素。此毒素有A和B兩個亞單位組成，兩者通過二硫鍵連接，B亞單位無直接的毒性，但它有一個受體結合區和一個轉位區。B亞單位可以與細胞表面特異性受體(膜受體pro-hHB-EGF)結合，結合后通過轉位區的介導，可輸送A亞單位進入宿主胞質內(圖1)。
A亞單位有毒性，可使細胞內延伸因子-2(elongation factor-2，EF-2)滅活。EF-2是肽鏈合成轉位反應所必需的酶，因其失活后使核糖體“受位”上正在合成的肽鏈不能轉位至核糖體“給位”，使氨基酰-tRNA無法與核糖體結合，肽鏈延伸反應停止，靶細胞因不能合成蛋白質而死亡，因而白喉毒素對哺乳動物的細胞有直接致死作用。細菌造成局部組織的黏膜上皮細胞壞死，血管擴張，大量纖維蛋白滲出及白細胞浸潤。外毒素對細胞的強烈毒性作用更加重了局部的炎癥、壞死，大量滲出的纖維蛋白與壞死細胞及白細胞、細菌等凝結在一起覆蓋在破壞的黏膜表面形成本病的特殊病變，即假膜。假膜一般為灰白色，有混合感染時可呈黃色或污穢色，伴有出血時可呈黑色。開始薄，繼之變厚，邊緣較整齊，不易脫落，用力剝脫時可見出血點。假膜形成處及周圍組織呈輕度充血腫脹。喉、氣管和支氣管被覆柱狀上皮的部位形成的假膜與黏膜粘連不緊，易于脫落造成窒息。外毒素由局部吸收，引起全身毒血癥癥狀。毒素吸收量可因假膜部位及范圍不同而異。咽部毒素吸收量最大，扁桃體次之，喉和氣管較少。假膜愈廣泛，毒素吸收量也愈大，病情也愈重。毒素吸附于細胞表面時，尚可為抗毒素所中和，若已進人細胞內，則不能被抗毒素中和，故臨床上強調早期足量應用抗毒素。外毒素與各組織細胞結合后可引起全身性病理變化。其中以心肌、末梢神經較著。心臟早期常擴大，心肌常有混濁腫脹及脂肪變性，以后可有多發性灶性玻璃樣變，心肌壞死及單核細胞浸潤，傳導束也可被累及，最后可有結締組織增生，偶見心內血栓形成。神經病變多見于周圍神經，髓鞘常呈脂肪變性，神經軸亦斷裂。感覺神經和運動神經均可受累，但主要為運動神經，第九和第十腦神經最易受累。受損神經很少壞死，因此白喉性麻痹幾乎均可恢復。腎臟可呈混濁腫脹及腎小管上皮細胞脫落。腎上腺可有充血：退行性變或出血。肝細胞可脂肪變性，肝小葉可有中央壞死。
三、傳播途徑
主要通過呼吸道飛沫傳播。亦可通過被污染的手、玩具、文具、食具及手帕等傳播。偶有通過污染牛奶而引起流行的報道。亦可通過破損的皮膚和粘膜受染。
