病因
病原
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)，是本菌形態特徵之一。
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，並還原為金屬碲，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。
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，但對乾燥、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，本菌對青黴素和常用抗生素比較敏感。
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。經蛋白酶水解後，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，並通過易位作用使A片段進入細胞。A片段具有酶活性，能將氧化型煙醯胺腺嘌呤二核苷(NAD+)水解為煙醯胺及腺嘌呤二磷酸核糖(ADPR)兩部分，並催化延伸因子-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。僅攜帶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，如類似於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。
發病機制
白喉桿菌侵襲力弱，侵入上呼吸道黏膜後，僅在表層上皮細胞內繁殖，一般不引起菌血症。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，兩者通過二硫鍵連線，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，結合後通過轉位區的介導，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，因其失活後使核糖體“受位”上正在合成的肽鏈不能轉位至核糖體“給位”,使氨基醯-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症、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，易於脫落造成窒息。外毒素由局部吸收，引起全身毒血症症狀。毒素吸收量可因假膜部位及範圍不同而異。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。毒素吸附於細胞表面時，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套用抗毒素。外毒素與各組織細胞結合後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，以後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，最後可有結締組織增生，偶見心內血栓形成。神經病變多見於周圍神經，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。
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導。亦可通過破損的皮膚和黏膜受染。
早期症狀
臨床表現
潛伏期1～7天，一般為2～4天。根據假膜所在部位及中毒症狀輕重，分為下列類型：
(一)咽白喉最常見，占發病人數的80%左右。
(1).無假膜的咽白喉 白喉流行時，部分患者僅有上呼吸道症狀如咽痛，全身中毒症狀較輕。咽部只有輕度炎症。扁桃體可腫大，但無假膜形成，或僅有少量纖維蛋白性滲出物，細菌培養陽性。此類患者易被誤診和漏診。
(2).局限性咽白喉
①咽門白喉 假膜局限於齶弓、懸雍垂等處，症狀較輕。
②扁桃體白喉 假膜局限於一側或雙側扁桃體。起病徐緩，自覺症狀輕和中度發熱，全身不適，疲乏，食欲不振及輕度咽痛。扁桃體充血、稍腫脹，假膜初呈點狀後融合成片。頜下淋巴結可腫大，微痛。
(3).中毒型咽白喉 主要由局限型及播散型轉變而成。大多伴有混合感染。如不及時治療，病死率極高。
此型表現症狀：假膜多因出血而呈黑色，扁桃體及咽部高度腫脹、阻塞咽門，或有壞死而形成潰瘍，具特殊腐敗臭氣。頸淋巴腫大，周圍軟組織水腫，以致頸部增粗(牛頸)。全身中毒症狀嚴重，有高熱、氣促、唇紫紺、脈細而快、心律失常等。
(4).播散咽白喉 假膜由扁桃體擴展到懸雍垂、軟齶、咽後壁、鼻咽部或喉頭。假膜色灰白或黃白，邊界清楚，周圍組織紅腫較重。雙側扁桃體腫大，甚至充塞咽門，導致呼吸困難。頸部淋巴結腫大、周圍有水腫。
此型表現症狀：全身中毒症狀重，有高熱、乏力、厭食、咽痛等;重症病例可引起循環衰竭。
(二)鼻白喉 此型較為少見，多見於嬰幼兒。全身症狀輕微或無，有鼻塞、流漿液血性鼻涕，鼻孔周圍可見表皮剝脫或淺潰湯，鼻前庭可見白色假膜。
(三)喉白喉 喉白喉約占20%左右。少數為原發性，約3/4為咽白喉向下蔓延而成。原發性喉白喉由於毒素吸收少，全身中毒症狀並不嚴重。繼發性喉白喉常發生在咽白喉基礎上，伴有喉白喉的臨床表現，全身中毒症狀嚴重。
但少數由於假膜延及氣管、支氣管，可造成程度不等的硬阻現象，症狀表現為：粗糙的乾咳，聲音嘶啞、甚至失聲，呼吸急促。嚴重者可出現紫紺，刀可因窒息而死亡。
(四)其他部位的白喉白喉桿菌可從侵入眼結合膜、耳、外陰部、新生兒臍帶及皮膚損傷處，產生假膜及化膿性分泌物。眼、耳及外陰部白喉多為繼發性。皮膚白喉在熱帶地區較多見，病程長，皮損往往經久不愈，癒合後可有黑色素沉著。
此型表現症狀：全身中毒症狀，但可發生末梢神經麻痹。
診斷
臨床上疑似白喉的病人不必等待檢驗結果，應立即給予抗毒素和抗生素治療。但對於白喉流行期的首例病人應做微生物學檢驗予以證實。
(一)直接染色鏡檢
用棉拭採取假膜邊緣部滲出物，塗片，用奈瑟氏染色或美蘭染色，鏡檢有無含異染顆粒的棒狀桿菌。結合臨床症狀，可作出初步診斷。確診必須通過細菌培養並進行毒力試驗。
(二)凝固血清棉拭培養法
將沾有馬或牛血清的棉拭子放在無菌試管內，經8～10磅蒸氣滅菌20～30分鐘，並使血清凝固，且此凝固血清棉拭採取病人咽部標本，置37℃培養8～10小時後，直接塗片鏡檢。此法可作為大量檢查時快速培養診斷之用。
(三)培養檢查
將棉試檢材接種於雞蛋斜面或Loeffer''''s血清凝固斜面培養基及亞碲酸鉀平板培養基上，置37℃培養，待斜面或平板上長出典型的灰色疑菌落，挑取轉種到雞蛋呀或血清斜面進行分離培養，以供進一步形態染色或毒力試驗鑑定。
(四)毒力試驗
1.豚鼠試驗 取體重250g 豚鼠2隻，其中一隻試驗前12小時，由腹腔注射白喉抗毒素250～500單位，供做對照。然後對照。然後各於皮下注射48小時的培養液2ml，若於2～4天注射抗毒素的豚鼠死亡，而對照豚鼠存活，便證明所試驗菌株為有毒白喉桿菌。
2.E平板試驗將浸有白喉抗毒素的無菌濾紙條貼在含20%馬血清的瓊脂平板上，然後沿濾紙條垂直方向劃線接種待測細菌，同時也接種已知產毒株和不產毒株做為對照。37℃培養48小時後，若待檢菌株產生白喉外毒素，則在濾紙條和劃線生長的菌苔交界外出現白色沉澱線。
