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(一)发病原因
非结核分枝杆菌广泛存在于自然界的土壤，尘埃，水，鱼类和家禽中，传播途径主要从环境中获得感染，例如污水，而人与人之间的传染极少见。通常此类分枝杆菌对人类致病性较结核分枝杆菌低，但如果存在易感因素，使宿主局部或全身免疫功能发生障碍，则可导致病变。
较常见的病原菌包括鸟复合分枝杆菌(M.avum complex)，堪萨斯分枝杆菌(M.kansasii)，蟾蜍分枝杆菌(M.xenopi)，瘰疠分枝杆菌(M.scrofulaceum)，苏尔加分枝杆菌(M.szulgai)，猿分枝杆菌(M.simine)，随遇分枝杆菌(M.fortuifum compeex)，海鱼分枝杆菌(M.malmoense)，M.asiaticum，施氏分枝杆菌(M.shimodii)，M.celatum.海氏分枝杆菌(M.marinum)，亦偶见土分枝杆菌(M.terrac complex)，戈登分枝杆菌(M.gordonae)和胃氏分枝杆菌(M.gastri)等。
(二)发病机制
1.感染途径
(1)环境感染人：是主要的公认的感染途径。NTM广泛存在水、土壤与灰尘中，水发生的气雾颗粒，土壤与灰尘颗粒，都可能形成带菌颗粒，被健康人群吸入，进入人体的门户是上呼吸道，从咽淋巴组织中NTM的分离发现而得到证实，且在水池、海洋和自来水中也已分离出胞内、戈登、蟾型和堪萨斯分枝杆菌的存在，所以NTM又曾命名为环境分枝杆菌(environmental mycobacteria，EM)。
(2)动物感染人：从巴斯德法消毒的奶中分离出堪萨斯、鸟胞内、戈登和淋巴结分枝杆菌，从感染鸟分枝杆菌的母鸡所生的蛋中分离出鸟分枝杆菌，从动物的肉或体内如牛、猪、鸡、马、鼠、类人猿等能培养出鸟胞内分枝杆菌，家禽饲养者患鸟型分枝杆菌病较多。但也有人持不同意见。
(3)人感染人：有报告感染堪萨斯分枝杆菌而发病的患者，其接触者对堪萨斯菌素(PPD-Y)反应的阳性率升高。也有指出在同一家属中有相互传染的病例。有的认为不存在人与人之间感染的更多确切证据。
另外，饮用污染NTM的水，也可侵入扁桃体、咽淋巴结及颈淋巴结，引起非结核分枝杆菌扁桃体炎、咽淋巴结炎及颈淋巴结炎。海分枝杆菌侵入皮肤的小伤口，也可引起皮肤非结核分枝杆菌病。
2.致病性 NTM中有致病性与非致性两大类，其中2/3无致病性，仅1/3有致病性，有致病性NTM其致病性有如下特点：
(1)对人的致病力比结核分枝杆菌低。
(2)引起人的非结核分枝杆菌病，少部分是独立的原发病，大部分是继发的。是其他的疾病的继发病或伴随病。
(3)致病有很强的机会性是一个显著的特点，所以把NTM又称为条件或机会分枝杆菌(opportunistic mycobacterium)。人体存在NTM致病的很多机会或条件，如老年、慢性支气管炎、慢性阻塞性肺病、支气管扩张、恶性肿瘤、血液透析、器官移植、使用皮质激素、免疫抑制剂等使免疫功能降低的机会，均可继发非结核分枝杆菌肺病。
(4)AIDS患者并发卡氏肺孢子虫肺炎占第1位，其次为巨细胞病毒肺炎，第3位则是非结核分枝杆菌肺病，除这些机会性肺炎外，AIDS患者对结核的感染或并发结核病也比健康人群明显增高，如欧美AIDS病人50%感染NTM，其中10%～15%为鸟胞内复合体播散，非洲90%新发病结核病人HIV抗体阳性。
(5)NTM对一般抗结核药物多数耐药，使病程迁延多年，成为慢性排菌者或难治病例。
总之，NTM对人致病，90%以上发生非结核分枝杆菌肺病，引起肺外疾病较少见.如颈淋巴结炎、骨髓炎、皮肤溃疡与脓肿、脑膜炎、心内膜炎、角膜溃疡、泪囊炎、肠、心肌、口腔黏膜与颜面神经等病变。日本报道1224例非结核分枝杆菌病中，非结核分枝杆菌肺病为1188例占97%。另外，鸟复合型分枝杆菌(MAC)在人体免疫功能缺陷时，可引起鸟复合分枝杆菌血行播散(DMAC)，如美国CDC报道AIDS病人并发播散型非结核分枝杆菌感染(DNTM)占5.5%，其中DMAC感染占96.1%，AIDS患者尸检DMAC发生率高达50%。对免疫功能减退的患者应注意这种机会性败血症的发生。
非结核分枝杆菌病与结核病的病理改变相似，两者病变性质相同，只是非结核分枝杆菌病变较轻，以类上皮细胞结节多见，很少干酪坏死，胶原纤维增生并呈玻璃样变，这是与结核病变区别的主要特点。病变中可以找到抗酸杆菌，病变组织送细菌培养与菌型鉴定，或病变作TBPCR可以确定诊断。