本菌侵入人体后，被吞噬细胞吞噬，由于本菌具有荚膜，能抵抗吞噬细胞的吞噬消毁，并能在该细胞内增殖。经淋巴管至局部淋巴结，待繁殖到一定数量后，突破淋巴结屏障而进入血流，反复出现菌血症。由于内毒素的作用，病人出现发热、无力等中毒症状，以后本菌随血液侵入脾、肝、骨髓等细胞内寄生，血流中细菌逐步消失，体温也逐渐消退。细菌在细胞内繁殖至一定程度时，再次进入血流又出现菌血症，体温再次上升，反复呈波浪热型。本菌多为细胞内寄生，治疗难于彻底，易转为慢性及反复发作，在全身各处引起迁徒性病变。
病后可生产免疫力，在不同菌种和生物型之间有交叉免疫。布氏杆菌多为细胞内寄生，抗体不易直接发挥作用，故一般诊断细胞免疫较重要。
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