百日咳桿菌（bordetella pertussis）是人類百日咳的病原菌。百日咳桿菌為卵圓形短小桿菌，大小為0.5～1.5×0.2～0.5um，屬鮑特氏菌屬bordetella)，無鞭毛、芽胞。革蘭氏染色陰性。用甲苯胺藍染色可見兩極異染顆粒。專性需氧，初次分離培養時營養要求較高，需用馬鈴薯血液甘油瓊脂培養基（即鮑～金氏培養基）才能生長。經37℃2～3天培養后，可見細小、圓形、光滑、凸起、銀灰色、不透明的菌落，周圍有模糊的溶血環。液體培養呈均勻混濁生長，并有少量粘性沉淀。生化反應弱，一般不發酵糖類，但分解蔗糖和乳糖，產酸不產氣，不產生h2s和吲哚，過氧化氫酶試驗陽性。

百日咳桿菌常發生光滑型到粗糙的相變異：ⅰ相為光滑型，菌落光滑，有莢膜，毒力強；ⅳ相為粗糙型，菌落粗糙，無莢膜，無毒力。ⅱ、ⅲ相為過渡相。一般在疾病急性期分離的細菌為ⅰ相，疾病晚期和多次傳代培養可出現ⅱ、ⅲ或ⅳ相的變異。發生這種變異時，細菌形態、菌落、溶血性、抗原結構和致病力等均出現變異。百日咳桿菌含有耐熱的菌體（o）抗原和不耐熱的莢膜（k）抗原。前者為鮑特氏菌屬共同抗原，后者僅存于百日咳桿菌。百日咳桿菌抵抗力弱。56℃30分鐘、日光照射1小時可致死亡。對多粘菌素、氯霉素、紅霉素、氨芐青霉素等敏感，對青霉素不敏感。

與致病性有關的物質除莢膜、細胞壁脂多糖外，尚有多種生物學活性因子。百日咳外毒素是主要的致病因子，能誘發機體的持久免疫力，并有多種生物活性，如提高小鼠對組織胺、5～羥色胺和敏感性，促進白細胞增多，抑制巨噬細胞功能，損傷呼吸道纖毛上皮細胞導致陣發性痙攣咳嗽等。細菌破裂后還能在宿主細胞漿中查到一種熱不穩定性毒素和其他幾種抗原成份，可引起纖毛上皮細胞炎癥和壞死。百日咳桿菌引起人類百日咳。病人，尤其是癥狀輕微的非典型病人是重要的傳染源。主要經飛沫傳播。易感兒童接觸病人后發病率接近90%，一歲以下患兒病死率高。百日咳潛伏期1～2周。發病早期（卡他期）僅有輕度咳嗽。細菌此時在氣管和支氣管粘膜上大量繁殖并隨飛沫排出，傳染性最大。1～2周后出現陣發性痙攣性咳嗽（痙攣期），這時細菌釋放毒素，導致粘膜上皮細胞纖毛運動失調，大量粘稠分泌物不能排出，刺激粘膜中的感受器產生強烈痙咳，呈現出特殊的高音調雞鳴樣吼聲。形成的粘液栓子還能堵塞小支氣管導致肺不張和呼吸困難、紫紺。此外可伴有嘔吐、驚厥。4～6周后逐漸轉入恢復期，陣咳減輕，趨向痊愈，但有1～10%病人易繼發溶血性鏈球菌、流感桿菌等的感染。本病病程較長，故名百日咳。在致病過程中，百日咳桿菌始終在纖毛上皮細胞表面，并不入血。

感染百日咳后可出現多種特異性抗體，免疫力較為持久。僅少數病人可再次感染，再發的病情亦較輕。粘膜局部的分泌型lga具有阻止細菌粘附氣管粘膜細胞纖毛的作用，其抗感染作用比血清中的抗體更重要。細胞免疫在百日咳桿菌感染中的作用還不甚明了。

以分離培養為主，卡他期分離陽性率可達91.5%,而恢復期僅有約26%。標本采用鼻咽試子或咳皿法，在鮑～金工培養平板上孵育，根據菌落形態，涂片染色鏡檢作出初步診斷。確診可用分離菌與ⅰ相免疫血清作血清玻片凝集或免疫熒光染色。