(一)發(fā)病原因
病原菌是鮑特菌屬(Bordetella)中的百日咳鮑特菌(B.pertussis)，常稱百日咳桿菌。已知鮑特菌屬有四種桿菌，除百日咳鮑特菌外還有副百日咳鮑特菌(B.parapertussis)、支氣管敗血鮑特菌(B.bronchiseptica)和鳥型鮑特菌(B.avium)。鳥型鮑特菌一般不引起人類致病，僅引起鳥類感染。百日咳桿菌長(zhǎng)約1.0～1.5μm，寬約0.3～0.5μm，有莢膜，不能運(yùn)動(dòng)，革蘭染色陰性，需氧，無(wú)芽孢，無(wú)鞭毛，用甲苯胺藍(lán)染色兩端著色較深。細(xì)菌培養(yǎng)需要大量(15%～25%)鮮血才能繁殖良好，故常以鮑-金(Border-Gengous)培養(yǎng)基(即血液、甘油、馬鈴薯)分離菌落。百日咳桿菌生長(zhǎng)緩慢，在35～37℃潮濕的環(huán)境中3～7天后，一種細(xì)小的，不透明的菌落生長(zhǎng)。初次菌落隆起而光滑，為光滑(S)型，又稱I相細(xì)菌，形態(tài)高低一致，有莢膜和較強(qiáng)的毒力及抗原性，致病力強(qiáng)。如將分離菌落在普通培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng)，菌落由光滑型變?yōu)榇植?R)型，稱Ⅳ相細(xì)菌，無(wú)莢膜，毒力及抗原性丟失，并失去致病力。Ⅱ相、Ⅲ相為中間過(guò)渡型。百日咳桿菌能產(chǎn)生許多毒性因子，已知有五種毒素：①百日咳外毒素(PT);是存在百日咳桿菌細(xì)胞壁中一種蛋白質(zhì)，過(guò)去稱作為白細(xì)胞或淋巴細(xì)胞增多促進(jìn)因子(leukocytosis or lymphocyte promoting factor，LPE)，組胺致敏因子(histamin sensitizing factor，HSF)、胰島素分泌活性蛋白(insulin activating protein，IAP)。百日咳外毒素由五種非共價(jià)鏈亞單位(S1～S5)所組成。亞單位(S2～S5)為無(wú)毒性單位，能與宿主細(xì)胞膜結(jié)合，通過(guò)具有酶活力的亞單位S1介導(dǎo)毒性作用。S1能通過(guò)腺苷二磷酸(ADP)-核糖轉(zhuǎn)移酶的活力，催化部分ADP-核糖從煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)中分離出來(lái)，轉(zhuǎn)移至細(xì)胞膜抑制鳥苷三磷酸(CTP)結(jié)合即G蛋白合成，導(dǎo)致細(xì)胞變生。同時(shí)還能促使淋巴細(xì)胞增高，活化胰島細(xì)胞及增強(qiáng)免疫應(yīng)答。②耐熱的內(nèi)毒素(endotoxin，ET)，100℃ 60min只能部分破壞，180℃才能滅活。此毒素能引起機(jī)體發(fā)熱及痙咳。③不耐熱毒素(HLT)這種毒素加熱55℃ 30min后能破壞其毒性作用，此毒素抗體對(duì)百日咳桿菌感染無(wú)保護(hù)作用。④氣管細(xì)胞毒素(TCT)：能損害宿主呼吸道纖毛上皮細(xì)胞，使之變性、壞死。⑤腺苷環(huán)化酶毒素(ACT)：存在百日咳桿菌細(xì)胞表面的一種酶，此酶進(jìn)入吞噬細(xì)胞后被調(diào)鈣蛋白所激活，催化cAMP的生成，干擾吞噬作用，并抑制中性粒細(xì)胞的趨化和吞噬細(xì)胞殺菌能力，使其能持續(xù)感染。ACT也是一種溶血素，能起溶血作用。百日咳的重要抗原是百日咳菌的兩種血凝活性抗原。一種為絲狀血凝素(filamentous hemagglutinin，F(xiàn)HA)，因來(lái)自菌體表面菌毛故又稱菌毛抗原。FHA在百日咳桿菌黏附于呼吸道上皮細(xì)胞的過(guò)程中起決定作用，為致病的主要原因。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)HA免疫小鼠能對(duì)抗百日咳桿菌致死性攻擊，因此FHA為保護(hù)性抗原。另一種凝集原(aggluginogens，AGG)為百日咳桿菌外膜及菌毛中的一種蛋白質(zhì)成分，主要含1、2、3三種血清型凝血因子。AGG-1具有種特異性;AGG-2、3具有型特異性。通過(guò)檢測(cè)凝集原的型別來(lái)了解當(dāng)?shù)亓餍星闆r。目前認(rèn)為這兩種血凝素抗原相應(yīng)抗體是保護(hù)性抗體。百日咳桿菌根據(jù)不耐熱凝集原抗原性不同分為七型凝集原，1型凝集原為所有百日咳桿菌均具備。7型凝集原為鮑特菌屬(包括副百日咳桿菌、支氣管敗血性桿菌)所共有。2～6型以不同的配合將百日咳桿菌分為不同血清型。測(cè)定血清型主要是研究流行時(shí)菌株的血清型和選擇特殊血清型菌株生產(chǎn)菌苗。此外，副百日咳桿菌與百日咳桿菌無(wú)交叉免疫，亦可引起流行。百日咳桿菌對(duì)外界理化因素抵抗力弱。55℃經(jīng)30min即被破壞，干燥數(shù)小時(shí)即可殺滅。對(duì)一般消毒劑敏感，對(duì)紫外線抵抗力弱。但在0～10℃存活較長(zhǎng)。
(二)發(fā)病機(jī)制
1.發(fā)病機(jī)制 百日咳發(fā)病機(jī)制不甚清楚，很可能是百日咳毒素對(duì)機(jī)體綜合作用的結(jié)果。當(dāng)細(xì)菌隨空氣飛沫浸入易感者的呼吸道后，細(xì)菌的絲狀血凝素黏附于咽喉至細(xì)支氣管黏膜的纖毛上皮細(xì)胞表面;繼之，細(xì)菌在局部繁殖并產(chǎn)生多種毒素如百日咳外毒素、腺苷環(huán)化酶等引起上皮細(xì)胞纖毛麻痹和細(xì)胞變性，使其蛋白合成降低，上皮細(xì)胞壞死脫落，以及全身反應(yīng)。由于上皮細(xì)胞的病變發(fā)生和纖毛麻痹使小支氣管中黏液及壞死上皮堆聚潴留，分泌物排出受阻，不斷刺激呼吸道的周圍神經(jīng)，傳入大腦皮質(zhì)及延髓咳嗽中樞，反射性引起痙攣性咳嗽，由于長(zhǎng)期刺激使咳嗽中樞形成興奮灶，以致非特異性刺激，如進(jìn)食、咽部檢查、冷風(fēng)、煙霧以及注射疼痛等，均可引起反射性的痙咳。恢復(fù)期間亦可因哭泣及其他感染，誘發(fā)百日咳樣痙咳。近來(lái)研究表明百日咳發(fā)生機(jī)制與百日咳桿菌毒素類物質(zhì)損害宿主細(xì)胞免疫功能有關(guān)，CD4+T細(xì)胞和Th1細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子所介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，在百日咳桿菌感染中起重要作用。
2.病理解剖 百日咳桿菌侵犯鼻咽、喉、氣管、支氣管黏膜，可見黏膜充血、上皮細(xì)胞的基底部有多核白細(xì)胞、單核細(xì)胞浸潤(rùn)及部分細(xì)胞壞死。支氣管及肺泡周圍間質(zhì)除炎癥浸潤(rùn)外，可見上皮細(xì)胞胞質(zhì)空泡形成，甚至核膜破裂溶解、壞死、脫落，但極少波及肺泡，若分泌物阻塞可引起肺不張、支氣管擴(kuò)張。有繼發(fā)感染者，易發(fā)生支氣管肺炎，有時(shí)可有間質(zhì)性肺炎。若發(fā)生百日咳腦病，鏡檢或肉眼可見腦組織充血水腫、點(diǎn)狀出血、皮質(zhì)萎縮、神經(jīng)細(xì)胞變性、腦水腫等改變。此時(shí)常可見到肝臟脂肪浸潤(rùn)等變化。
