百日咳杆菌引起的病理改变主要在气管、支气管黏膜,但鼻咽部也可以看到病变,主要表现为上皮细胞坏变、胞浆出现空泡,胞核碎裂、溶解,细胞死亡、脱落。上皮的中层和基底层有多核细胞和单核细胞浸润。支气管及肺泡周围粒细胞和淋巴细胞聚集,形成问质炎症。并发脑病时脑组织充血水肿,神经细胞变性,并有多处小出血灶。