痢疾杆菌(志贺菌)的致病物质主要是毒素，志贺菌侵入上皮细胞以后，可以在细胞内繁殖，并且播散到邻近细胞，由毒素作用会引起细胞凋亡。
志贺菌会产生内毒素和外毒素，内毒素会引起全身反应，如发热、毒血症以及休克等。外毒素有肠毒素、神经毒素和细胞毒素，会引起不同的临床症状。
志贺菌释放的内毒素入血以后，可以引起发热和毒血症，并且通过释放各种血管活性物质，引起急性微循环衰竭，从而引起感染性休克、弥散性血管内凝血，以及重要脏器功能衰竭，临床表现为中毒性的菌痢。
外毒素是由志贺菌毒素基因编码的蛋白，能够不可逆地抑制蛋白质的合成，从而导致上皮细胞损伤，引起出血性结肠炎和溶血性尿毒症综合征。
中毒性菌痢多发生在2-7岁儿童，起病非常急，突然出现畏寒、高热等全身的中毒症状，并且会有嗜睡、昏迷以及抽搐，并且会迅速发生循环和呼吸衰竭。临床要引起重视，因为部分患者先表现为中毒性脑病，而不出现很明显腹泻，容易漏诊和误诊。
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