栽培特性
白喉為需氧或兼性厭氧菌，最適溫度為37℃，最適PH為7.2 ~ 7.8，在含有血液、血清或蟲卵的培養基上生長良好。菌落呈灰白色，光滑圓形，在含0.033%亞碲酸鉀的血清培養基上生長繁殖時能吸收碲，並還原為金屬碲，使菌落呈黑色，與本屬其他棒狀桿菌相同。並且亞碲酸鉀可以抑制樣品中其他細菌的生長，因此亞碲酸鉀血瓊脂平板可以作為棒狀選擇培養基。根據白喉菌在該培養基上的特性和生化反應，可將白喉菌分為三種類型:重癥、中間型和輕癥。三類白喉菌的分布是不同的，往往有不同的地區和年份，具有流行病學意義。
抵抗
耐濕熱能力不強，對壹般消毒劑比較敏感。60℃10分鐘後或煮沸後迅速死亡，1%石炭酸1分鐘後死亡，但其抗幹燥、耐寒、日曬能力強於其他無芽孢細菌，在日常用品、食物、衣物中可存活多日。這種菌株對青黴素和常用抗生素敏感。
致病性
這種細菌的致病物質主要是白喉毒素。白喉毒素是具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、B兩個片段，仍以二硫鍵相連。b片段，無酶活性，可與宿主易感細胞表面的特異性受體結合，使A片段通過易位進入細胞。片段A具有酶活性，可將氧化的煙酰胺腺嘌呤二核苷(NAD+)水解成煙酰胺和腺嘌呤核糖二磷酸(ADPR)，並催化延伸因子-2 (EF-2)與ADPR的價結合，使EF-2失去轉位活性，從而阻止肽-tRNA和mRNA在核糖體上從受體向供體的轉移。只有攜帶β-棒狀桿菌噬菌體的溶源性白喉桿菌才能產生外毒素，因為白喉毒素是β-棒狀桿菌噬菌體毒素基因(tox+)編碼的蛋白質。tox+基因的表達與細菌的無機鐵含量密切相關。鐵含量適中時，tox+基因表達，否則不表達。
白喉還產生壹些侵襲性物質，如類似結核桿菌的索因子，可破壞細胞的線粒體膜，導致呼吸抑制和氧化磷酸化。
致病原因
白喉侵襲性弱。侵入上呼吸道黏膜後，僅在淺表上皮細胞內繁殖，壹般不會引起菌血癥。當局部黏膜受損，如麻疹、猩紅熱、百日咳或上呼吸道感染時，白喉桿菌的侵襲力增強。白喉桿菌繁殖過程中產生的外毒素不僅可引起局部病變，還可引起全身毒性病變，是致病的主要原因。這種毒素由兩個亞單位A和B組成，通過二硫鍵連接。B亞單位沒有直接毒性，但它有壹個受體結合區和壹個易位區。B亞基可與細胞表面特異性受體(膜受體pro-hHB-EGF)結合，結合後A亞基可通過易位區的介導轉運到宿主細胞質中(圖1)。
亞單位A是有毒的，可以使細胞內延伸因子-2 (EF-2)失活。EF-2是肽鏈合成的易位反應所必需的酶。由於其失活，核糖體“受體”上正在合成的肽鏈不能易位到核糖體“供體”上，使氨酰基-tRNA不能與核糖體結合，肽鏈延伸反應停止，靶細胞因不能合成蛋白質而死亡，因此白喉毒素對哺乳動物細胞有直接的致死作用。細菌引起粘膜上皮細胞壞死、血管擴張、大量纖維蛋白滲出和局部組織白細胞浸潤。外毒素對細胞的強烈毒性作用加重了局部炎癥和壞死，大量滲出的纖維蛋白與壞死細胞、白細胞和細菌凝結，覆蓋在受損的粘膜表面形成本病的特殊病變，即假膜。假膜壹般為灰白色，混合感染時可呈黃色或骯臟，出血時呈黑色。先薄後厚，邊緣整齊，不易脫落，硬剝時可見出血點。假膜形成部位和周圍組織顯示輕度充血和腫脹。在喉、氣管、支氣管被柱狀上皮覆蓋的部分形成的假膜與粘膜粘附不緊密，容易脫落而引起窒息。外毒素被局部吸收，引起全身毒血癥癥狀。毒素的吸收量會隨著假膜的位置和範圍而變化。咽部對毒素的吸收量最大，其次是扁桃體，喉和氣管較少。假膜越廣泛，毒素吸收越大，病情越嚴重。毒素吸附在細胞表面時可被抗毒素中和，但進入細胞後不能被抗毒素中和，因此臨床強調早期充分應用抗毒素。外毒素與各種組織細胞結合後可引起全身性病變。其中，心肌和周圍神經較為突出。心臟早期常增大，心肌常混濁、腫脹、脂肪變性。後期可出現多竈性玻璃體變性、心肌壞死和單核細胞浸潤，傳導束也可能受累。最後，心臟可能有結締組織增生，偶爾有血栓形成。神經病變多見於周圍神經，髓鞘常脂肪化，神經軸斷裂。感覺神經和運動神經均可受累，但以運動神經為主，第九、十腦神經最易受累。受傷的神經很少死亡，所以白喉癱瘓幾乎可以恢復。腎臟可混濁腫脹，腎小管上皮細胞脫落。腎上腺可能充血:變性或出血。肝細胞可以是脂肪變性，肝小葉可以有中心壞死。
傳輸路由
主要通過呼吸道飛沫傳播。它也可以通過被汙染的手、玩具、文具、器具和手帕傳播。偶爾有報道說汙染牛奶引起了流行。它也可以通過受損的皮膚和粘膜感染。
早期癥狀的臨床表現
潛伏期為1 ~ 7天，壹般為2 ~ 4天。根據假膜的位置和中毒癥狀的嚴重程度，分為以下幾種:
(壹)咽部白喉最常見，約占發病率的80%。
(1).白喉無假膜白喉流行時，部分患者僅有上呼吸道癥狀，如咽痛，全身中毒癥狀較輕。咽部只有輕微炎癥。扁桃體可腫大，但無假膜形成，或僅有少量纖維蛋白滲出，細菌培養陽性。這類患者容易被誤診和漏診。
(2)局限性咽部白喉
①咽部白喉假膜局限於腭弓、懸雍垂等處，癥狀較輕。
②扁桃體白喉假膜局限於壹側或雙側扁桃體。起病緩慢，輕度和中度發熱，全身不適，疲勞，食欲不振和輕度咽喉痛。扁桃體充血，微腫，偽膜起初呈點狀，後融合成片。頜下淋巴結可能會腫脹，輕微疼痛。
(3)毒咽白喉主要由局限型和播散型轉化而來。大多伴有混合感染。如果不及時治療，死亡率極高。
這類癥狀:假膜多因出血而呈黑色，扁桃體和咽部高度腫脹，堵塞咽口，或壞死形成潰瘍，有特殊的腐敗氣味。頸部淋巴結腫大和周圍軟組織水腫使頸部變厚(牛頸)。全身中毒癥狀嚴重，包括高熱、氣短、口唇發紺、脈細數、心律不齊等。
(4)咽部白喉的播散性假膜從扁桃體延伸至懸雍垂、軟腭、咽後壁、鼻咽或喉。假膜呈灰色或黃白色，邊界清楚，周圍組織嚴重腫脹。雙側扁桃體腫大，甚至充滿咽口，導致呼吸困難。頸部淋巴結腫大，周圍有水腫。
這類癥狀:嚴重的全身中毒癥狀，如高熱、乏力、厭食、咽痛等。；嚴重者可導致循環衰竭。
(2)鼻白喉比較少見，多見於嬰幼兒。全身癥狀較輕或無，鼻塞、鼻血，鼻孔周圍表皮剝脫或淺表潰爛湯，鼻前庭有白色假膜。
(3)喉白喉喉白喉約占20%。少數為原發性，約3/4為咽部白喉向下擴散所致。原發性喉白喉毒素吸收較少，全身中毒癥狀不嚴重。繼發性喉白喉常發生在咽部白喉的基礎上，伴有喉白喉的臨床表現，全身中毒癥狀嚴重。
但少數假膜延伸至氣管、支氣管，可引起不同程度的硬阻力。癥狀是劇烈幹咳，聲音嘶啞，甚至失聲和呼吸急促。嚴重者可出現紫紺，刀可窒息而死。
(4)其他部位白喉白喉桿菌可侵入新生兒的結膜、耳朵、外陰、臍帶及皮膚損傷處，產生假膜及膿性分泌物。眼、耳、外陰白喉多為繼發性。皮膚白喉多見於熱帶地區，病程較長。皮損往往持續時間較長，愈合後可能出現黑變病。
這類癥狀:全身中毒癥狀，但可出現周圍神經麻痹。
診斷
臨床上疑似白喉的患者無需等待檢測結果，應立即進行抗毒素和抗生素治療。但首例白喉疫情應通過微生物學檢查確診。
(A)直接染色顯微鏡檢查
用棉簽取假膜邊緣的滲出物，塗片，用納氏或美蘭染色，在顯微鏡下檢查含有異染顆粒的棒狀桿菌。結合臨床癥狀，可以初步診斷。診斷必須通過細菌培養和毒性試驗。
(2)凝固血清棉簽培養法
將沾有馬或牛血清的棉簽置於無菌試管中，用8 ~ 10磅蒸汽滅菌20 ~ 30分鐘，使血清凝固。凝固的血清棉簽取患者咽喉標本，在37℃培養8 ~ 10小時後，直接塗片鏡檢。該方法可用於大量檢查期間的快速培養診斷。
(3)培訓檢查
將棉花試驗材料接種於雞蛋斜面或勒弗氏血清凝固斜面培養基和亞碲酸鉀平板培養基上，37℃培養。當斜面或平板上長出典型的灰色疑似菌落時，挑取並移植到卵或血清斜面上進行分離培養，以進壹步進行形態學染色或毒性試驗鑒定。
(4)毒性試驗
1.選擇兩只體重250克的豚鼠，其中壹只在試驗前12小時腹腔註射250 ~ 500單位白喉抗毒素作對照。然後對比。然後，皮下註射2ml 48小時培養液。如果註射抗毒素的豚鼠在2 ~ 4天內死亡，而對照豚鼠存活，則證明受試菌株為毒性白喉桿菌。
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接種待測細菌，已知的產病毒菌株和非產病毒菌株也接種作為對照。37℃培養48小時後，若待測菌株產生白喉外毒素，濾紙條與劃線的生長菌苔交界處會出現白色沈澱線。