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产气荚膜梭菌能产生10余种外毒素，有些外毒素即为胞外酶。

4种主要毒素中，α毒素最重要，5种毒素型均能产生，以A型产生量最大。能分解细胞膜上磷脂和蛋白形成的复合物，造成红细胞、白细胞、血小板和内皮细胞溶解，引起血管通透性增加伴大量溶血、组织坏死、肝脏、心功能受损，在气性坏疽的形成中起主要作用。Β、ε、ι只有部分型别能产生，引起坏死损伤和血管通透性增加。在次要毒素中，各型都有部分菌株能产生。

此外，很多A型菌株和少数C、D型菌株还能产生肠毒素，为不耐热的蛋白质，100癈瞬时被破坏。当芽胞在结肠中形成时释放出肠毒素，经胰酶作用后，其毒力能增加3倍。其作用机制是整段肠毒素肽链嵌入细胞膜，破坏膜离子运输功能，改变膜的通透性，而引起腹泻。肠毒素主要作用于回肠，其次为空肠，对十二指肠基本无作用。近发现肠毒素还可作为超抗原，能大量激活外周T淋巴细胞并释放各种淋巴因子，参与致病作用。

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