傷寒桿菌屬於沙門氏菌屬中的D族。革蘭氏染色陰性，呈短桿狀，長1～3.5μm，寬0.5～0.8μm。有鞭毛，能活動，不產生芽胞，無莢膜。在普通培養基上能生長，在含有膽汁的培養基中生長較好。
傷寒桿菌的菌體（O）抗原，鞭毛（H）抗原和表面（Vi）抗原在體內均能誘生相應的抗體「O」及「H」抗原性較強常用於血清凝集試驗（肥達反應）以輔助臨床診斷；「Vi」抗原見於新分離的菌株，在體內具有抗吞噬和抗溶菌的作用，故該類菌株可在巨噬細胞內生存，繁殖。但因其抗原性不強，所產生的「Vi」抗體效價低，對本病的診斷作用不大，但90%帶菌者「Vi」抗體陽性，故可用於發現帶菌者。利用ViⅡ型噬菌體可將傷寒桿菌分為約100個噬菌體型，對追蹤傳染源有幫助。傷寒桿菌在自然界中生活力強，在水中可存活2～3周，在糞便中可維持1～2個月，在牛奶中能生存繁殖；耐低溫，在冰凍環境中可持續數月，但對光、熱、乾燥及消毒劑的抵抗力較弱。加熱60℃15分鐘或煮沸後立即死亡。消毒飲用水余氯達0.2～0.4mg/L時迅速殺滅。
傷寒桿菌只感染人類，在自然條件下不感染動物。此菌在菌體裂解時釋放強烈的內毒素，對本病的發生髮展起著較重要的作用。近年來，我國部分省區出現M1型質體介導多重耐藥傷寒菌株流行，療效差，併發症多，病死率升高，值得重視。
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