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(一)发病原因
1.成虫 乳白色，细长如线，两端稍尖，表面光滑，雌雄异体，但常缠结在一起。班氏丝虫雄虫的体长为28～42 mm，宽约0.1 mm，雌虫的长度和宽度约为雄虫的1倍。马来丝虫较短小。班氏丝虫与马来丝虫雌虫的形态与内部结构几乎完全相同，雄虫差别也甚微小，其主要区别在于班氏雄虫的肛孔两侧有乳突8～10对，肛孔后有乳突一对，肛孔至尾端间有时可见一两对乳突;马来雄虫的肛孔两侧仅有乳突四对，肛孔后有一对，而无肛孔尾端间乳突。各种丝虫的超微结构有许多相似之处。马来与班氏丝虫成虫体壁超微结构可见角皮层、索和索间皮下层、体壁肌层等。虫体内具有广泛的基膜系统，使所有的构造分开，并与假体腔分开。成虫寿命估计可活10～15年。
2.微丝蚴 系胎生，主要出现于外周血液，游动如蛇。班氏微丝蚴长约280μm，宽约7μm，马来微丝蚴较班氏微丝蚴为短细。在光学显微镜下可见微丝蚴细长，头端钝圆，尾端尖细，外被鞘膜。体内有圆形的体核，头部无核部位称头端空隙。神经环位于虫体前1/5处，其后为排泄孔、排泄细胞。虫体后部有G，R2，R3和R4四个细胞，其后腹侧有肛孔，尾核位于尾部。班氏和马来微丝蚴的形态有显著不同，三种微丝蚴主要区别见(表1)和(图1)。微丝蚴超微结构与光镜下所见基本相同，体壁与成虫相似，包括多膜层角皮，背、腹和侧索、皮下层和肌细胞等，无分化的假体腔。微丝蚴的寿命，在人体内可活2～3个月，甚达3年者。班氏丝虫微丝蚴在实验动物身上可活9个月以上。
3.生活史 班氏和马来丝虫的生活史包括两个不同阶段：一个阶段发生在昆虫(蚊虫)宿主体内，即中间宿主，另一个阶段在人体内，即终宿主(图2)。
(1)在蚊体内：当蚊虫叮咬微丝蚴阳性病人时，血中微丝蚴被吸入蚊胃中，约2～7h蜕鞘，穿过胃壁经腹腔而入胸肌，到达胸肌后即可开始发育，在6～14天中经过两次脱皮成为第三期或传染期幼虫，发育成熟后，即离开胸肌，移行至蚊吻的下唇，在蚊吸血时进入人体。
(2)在人体内：传染期幼虫侵入人体后，有些幼虫在组织内移行和发育过程中死亡或被消灭，有些幼虫到达淋巴管或淋巴结，发育为成虫。班氏成虫常寄居于腹腔、精索及下肢的深部和浅部淋巴系统内;马来成虫常寄居于下肢的浅部淋巴系统内。自传染期幼虫侵入人体至微丝蚴出现于外周血液内，班氏丝虫需8～12个月，马来丝虫需3～4个月。
4.生物学特性 我国班氏与马来丝虫，按其生物学特征，属夜现周期型，两种丝虫的微丝蚴均有夜间出现于外周血液内的周期性。微丝蚴自天黑开始出现，夜间微丝蚴出现的高峰，班氏微丝蚴为晚上10时到次晨2时;马来微丝蚴为晚上8时到次晨4时。马来微丝蚴的周期性不如班氏微丝蚴规则。夏季出现的虫数较冬季为多。微丝蚴在白昼藏匿于肺、心等各脏器微血管内，主要是肺的微血管内。当血中微丝蚴很多时，在白天外周血液中，也可少量出现。此外，在南太平洋勃克斯顿线(Buxton’s line)以东的南太平洋岛屿和孟加拉湾的一些群岛流行的班氏丝虫为昼现亚周期型。在泰国西部北碧府地区呈夜现亚周期型，周围血中微丝蚴多在夜间出现，日间也能查到(约为夜间的20%)。
微丝蚴周期性的原理有许多不同的解释。目前许多学者用生物学节律学说解释，认为是寄生虫和宿主(终宿主和中间宿主)间长期适应过程中获得的生物特性，也可由于种种原因而受到影响，特别明显的是与人体醒觉和睡眠的习惯有关。若睡眠改在白昼而于夜间醒觉，经过数日后，夜间周期性即能改为昼现周期性。此与迷走神经对肺部微血管的舒缩调节有关。在醒觉时迷走神经是在抑制状态，肺血管舒张较差，大多数微丝蚴停留在肺的毛细血管内;在睡眠时，迷走神经处于兴奋状态，肺血管大为扩张，微丝蚴大量进入外周血流。但对昼现亚周期型则难以用此看法来解释。
通过实验发现肺和周围血中氧分压变化可改变班氏微丝蚴的周期性。患者在夜晚如吸入氧气及减低二氧化碳，同时又进行肌肉运动，则在外周血液的微丝蚴可以迅速减少;有人还观察到在晚上，如果增高肺部氧分压，可使80%班氏微丝蚴离开外周血液，再藏匿于肺部。此外，宿主体温、呼吸、血糖浓度以及某些药物，如乙胺嗪、抑制或兴奋迷走神经药物，均可影响血中微丝蚴量和周期性。
(二)发病机制
丝虫病的发生与发展，取决于各种因素，包括丝虫种类、发育情况、寄生部位、传染期幼虫侵入的数量、人体的反应性以及继发感染等。丝虫病在其发病过程中，成虫起着主要作用，传染期幼虫在其发育成熟的过程中与发病亦有一定的关系。当并发细菌性感染时，丝虫病的表现更为复杂。出现于外周血液的微丝蚴，则与发病的关系不大。
当传染期幼虫钻入皮肤，辗转到达人体淋巴系统，发育以至成熟。在此发育阶段，幼虫和成虫所产生的代谢产物以及成虫在子宫内的排泄物，能惹起全身性过敏反应及局部淋巴系统的组织反应，表现为周期性发作的淋巴管炎、淋巴结炎及丝虫热等。这种急性淋巴管(结)炎被认为是属Ⅰ型或Ⅲ型变态反应所致。后期多为淋巴管阻塞性病变，认为属Ⅳ型变态反应。
丝虫病慢性症状与体征的发生是由宿主对丝虫抗原的免疫应答引起的。班氏和马来丝虫病患者血清中存在抗丝虫成虫和微丝蚴的抗体，在无微丝蚴血症者血清中，则有抗微丝蚴表面鞘膜抗体。丝虫抗体介导或参与消灭血循环中的微丝蚴。无症状的微丝蚴血症者免疫反应低，其淋巴细胞在体外与丝虫抗原通常不起反应，血清中亦无抗成虫和抗微丝蚴抗原的抗体，或抗体水平很低。丝虫病发展至慢性阻塞，形成象皮肿，此时通常无微丝蚴血症，但其特征性炎症病理是由于高度免疫应答所致局部炎症反应而使组织损伤。淋巴水肿的形成也可能是免疫介导的，是对成虫反应所致的闭塞性淋巴管内膜炎的结果;也有人认为是由于成虫的某些因子与宿主的体液-细胞的炎症反应相互作用而导致淋巴引流不畅。总之，丝虫病的免疫机制很复杂，迄今仍很不清楚。
丝虫病的病理变化主要是在淋巴管和淋巴结。
1.淋巴系统病变 可分为急性期、亚急性期及慢性期。急性期主要表现以渗出为主的急性炎症，淋巴结充血，淋巴管管壁水肿、嗜酸性粒细胞浸润以至增厚，管腔中充满粉红色的蛋白质液体和嗜酸性粒细胞;亚急性期，淋巴结和淋巴管内出现增生性肉芽肿性反应，肉芽肿的中心为变性的成虫和嗜酸性粒细胞，周围有纤维组织和上皮样细胞围绕，此外有大量淋巴细胞和浆细胞聚集，类似结核结节，严重者组织坏死、液化，并有大量嗜酸性粒细胞浸润，形成嗜酸性脓肿;慢性期，最明显的表现是大量的纤维组织增生，淋巴结变硬，淋巴管纤维化，甚至形成实心的纤维素，即为闭塞性淋巴管内膜炎。
2.继发病变 当淋巴管及淋巴结发生阻塞时，远端淋巴管由曲张而破裂。当阻塞位于主动脉侧淋巴结、腰干淋巴管等时，出现淋巴尿及淋巴腹水;当阻塞位于精索及睾丸淋巴管时，出现阴囊鞘膜淋巴积液;当阻塞位于浅表腹股沟淋巴结或淋巴管时，出现阴囊淋巴肿;当阻塞位于股部淋巴结及其主干时，出现下肢淋巴肿。当胸导管受到阻塞时，即可促使乳糜尿、阴囊鞘膜乳糜积液、乳糜腹泻及乳糜腹水的出现。丝虫性炎症对淋巴管壁的损害，使肾盏内的薄弱处溃破，也是形成乳糜尿的原因之一。
淋巴液长期滞留在组织内，由于淋巴液内蛋白质成分较高(自正常的0.49%～0.69%增至3.03%)，不断刺激纤维组织的大量增生使皮肤及皮下组织显著增厚、变粗、皱褶，形成临床上所见的各种类型及各个部位的象皮肿。由于局部血循环不良，皮肤汗腺、脂腺及毛囊功能受损，抵抗力降低，易继发细菌感染，使象皮肿加重或恶化，甚至形成局部溃疡。
3.罕见病变 一般认为微丝蚴在人体各脏器内不引起明显反应，但有人发现在脾脏和脑组织内可发生由微丝蚴引起的肉芽肿，系由大量嗜酸性粒细胞、上皮样细胞、成纤维细胞及异物巨细胞等所组成，并可找到微丝蚴。此外，尚有颈、胸、背、乳房等部位丝虫性肉芽肿，以及丝虫性心包炎等。