Middlebrook等于1947年发现了索状因子，注意到有毒菌株与索状因子的毒力之间有高度关联。1950年，Bloch从有毒分枝杆菌的石油醚提取物中分离出一种类脂质的成分——索状因子，经鉴定是6，6-二分枝酰-a，a‘-海藻糖。小剂量（0.02mg）反复注射小鼠腹腔内，则出现明显的毒性作用。索状因子可作用于巨噬细胞的线粒体，影响细胞呼吸和氧化磷酸化作用。注射抗索状因子抗体可失活索状因子作用，但仍不能保护家兔免于结核感染。因此，1972年，Coren又提出索状因子是否是真正的毒力物质的问题。硫脂不仅增加了索状因子的毒性，而且也抑制吞噬细胞中溶酶体-吞噬体的融合，促进有毒结核分枝杆菌在巨噬细胞内的生长繁殖，显示了结核分枝杆菌的毒力作用。当然，结核分枝杆菌的毒力因子还要考虑其他因素，如脂阿拉伯糖甘露糖聚糖（LAM）是结核分枝杆菌细胞壁中主要成分之一，也是结核病病人体液免疫的主要免疫原成分。在肉芽肿组织中分离到的巨噬细胞中发现丰富的脂阿拉伯糖甘露聚糖成分。磷脂是20世纪30年代就发现的毒力因子。经腹腔注射家兔后也可产生典型的结核病变，通过刺激单核细胞增生，增强变态反应，产生肉芽肿和干酪样坏死。
结核分枝杆菌的变异性
结核分枝杆菌较长时间处在不良环境因素的作用下，可相应发生菌体形态变异、菌落形态变异、毒力变异及药物敏感性变异等。
在加有诱导剂的培养基上可诱导结核杆菌菌体形态变异形成L型菌。同样，在宿主体内由于高效化学药物和强化治疗后也出现结核杆菌的L型变异体。实际上结核杆菌在体内的免疫等压力因素的作用下，均可能造成维持菌体基本形态的细胞壁缺陷或丢失而出现多型性形态，例如L型、滤过型、颗粒型等形态类型（详见本章第二节）。Mattman于1960年在强化治疗后的病灶中发现L型结核杆菌。由于结核干酪性病灶内富于蛋白质且为厌氧性，具备了L型菌生存、发育和繁殖的外界环境。结核杆菌L型的产生是导致结核病难治和复发的重要原因之一。在一组60例骨关节结核患者进行的研究中发现，病灶内容物进行结核分枝杆菌及其L型检测，总检出率为47％，11例结核分枝杆菌L型培养阳性病例均为复治病例，提示结核分枝杆菌L型可能是骨关节结核患者久治不愈的重要原因。实际上，结核杆菌滤过型、颗粒型等形态变异也可能与结核病的持留性和治疗后复发相关联。
由于临床单一用药或选择药物组合方案不当可导致结核杆菌对药物产生耐受性。结核分技杆菌对抗结核药物耐药主要是由于耐药相关基因变异的结果。基因变异可以是基因单一突变，或双重突变甚或多重突变，及缺失或插入突变，但以点突变最为多见。耐药突变与药物无关，药物仅起到汰除敏感菌选择耐药菌的作用。
结核分枝杆菌的抵抗力与消毒
结核杆菌对理化因子的抵抗力较强，抵抗力介于细菌繁殖体与细菌芽孢之间。低效消毒剂不能有效地将其杀灭，因此，能否杀灭结核杆菌是区分中效消毒剂与低效消毒剂的一个分水岭。由于结核杆菌细胞壁除了一般革兰氏阳性菌和阴性菌的细胞膜和肽聚糖层以外，还富含疏水分枝菌酸、长链分枝羟基脂肪酸、特殊脂类和糖脂。大量脂类和糖脂使结核杆菌表面有很强的疏水性，故抵抗力较其他普通细菌强。因此，不能把对普通细菌的抑菌试验有效的消毒剂，作为结核分枝杆菌的消毒剂，尤其用于结核分枝杆菌污染物的消毒，这是有害的，也应该是禁止的。
中效及中效以上的消毒剂如酚类、过氧乙酸、过氧化氢、卤素类、醇类以及醛类等都能有效地将其杀灭。文献报道的各种消毒剂杀菌浓度和时间存在差异，造成这种差异的主要原因是不同的研究人员所采用的试验方法不同，例如，所使用分枝杆菌菌种不同、试验方法与评价标准的差异等等，当然还存在所用消毒剂配方的不同。与其他普通细菌繁殖体相比，分枝杆菌对有效碘消毒剂、有效氯消毒剂、过氧乙酸消毒剂和戊二醛消毒剂的抵抗力强于普通繁殖体，但其对乙醇消毒剂和甲酚皂消毒剂的抵抗力与普通繁殖体比较接近。因结核杆菌对各种理化因子的抵抗力是不同的，要想有效地杀灭结核杆菌必须根据具体情况，选择合适的消毒方法，确保消毒效果。
一、物理因素对结核分枝杆菌的影响
1.热力
热力消毒是一种有效杀灭结核分枝杆菌方法。普通干热、远红外干热、湿热煮沸、流通蒸汽、压力蒸汽、加热清洗消毒机都可以很好地杀灭结核分枝杆菌。结核分枝杆菌对干燥具有一定的抵抗力，在干燥的痰中可存活数周。结核杆菌对干热抵抗力较强，正常的干热灭菌剂量不能有效地将其杀灭，干热100℃需20分钟以上才能杀死，因此，干热灭菌时温度要高，时间要长。但结核杆菌对湿热比较敏感，一般的湿热消毒方法都能将其杀灭。湿热对结核分枝杆菌的杀菌力较强，在65℃30分钟、70℃10分钟、80℃5分钟，煮沸1分钟即可杀死。
2.光线
结核杆菌在阳光直接照射下2小时死亡。紫外线对结核杆菌有杀灭作用，用辐射强度在100μW/cm2以上的30W紫外线灯，相对湿度在50%～70%的条件下，照射40分钟以上，对空气中结核分枝杆菌的杀灭效果可达到99.9%以上。使用紫外灯消毒时应注意照射范围大小、照射距离远近及照射时间长短，这些因素都可影响紫外线的消毒效果。
二、化学因素对结核分枝杆菌的影响
化学因素主要是指具有抑制或杀死细菌作用的化学药物。一种化学药物是抑菌还是杀菌，常常不易严格的区分。同一化学药物，在低浓度时能抑菌，在高浓度时可杀菌。能抑菌的化学药物称抑菌剂，能杀菌的化学药物称消毒剂。消毒剂的种类较多，其作用机制和效果也各有不同。有的消毒剂使细菌菌体蛋白质变性、沉淀、凝固，有的消毒剂使细菌酶系统丧失活力和功能，影响细菌的新陈代谢；有的消毒剂降低细菌细胞表面张力，增加细菌细胞膜的通透性，致细菌裂体而死亡。
1.过氧化物类消毒剂
过氧乙酸、过氧化氢、臭氧、二氧化氯等消毒剂均能有效地杀灭结核杆菌，可用于空气、物体表面、环境及水等的消毒。试验结果显示，0.2%或0.1%的过氧乙酸作用5分钟，对试验龟分枝杆菌脓肿亚种临床分离株的杀灭率大于99.90%，0.05%过氧乙酸作用10分钟也能杀灭99.90%以上的试验菌，0.2%过氧乙酸作用10分钟或0.1%过氧乙酸作用20分钟，可完全杀灭试验的龟分枝杆菌脓肿亚种临床分离株。另一试验结果表明，对于空气中的结核分枝杆菌用浓度为0.92mg/L的臭氧熏蒸消毒20分钟，对结核分枝杆菌的杀灭率可达96%。这对于结核病房的消毒具有实用意义。二氧化氯对结核杆菌杀灭作用亦很强，用1100mg/L作用1分钟，无论含与不含有机物均可将其完全杀灭。
2.卤素类消毒剂
含氯消毒剂、含溴消毒剂、含碘消毒剂，均能有效地杀灭结核杆菌。研究表明，有效氯含量为100mg/L的含氯消毒液，作用5分钟对人型结核杆菌和牛型结核杆菌的杀灭率大于99.90%。用有效氯含量为1000mg/L的次氯酸钠和二氯异氰尿酸钠在不含有机物的条件下作用1～4分钟，对结核杆菌的杀灭率可达99.999%。多数研究都表明，碘伏、碘酒对结核杆菌均有较好的杀灭作用。试验结果显示，250mg/L的碘伏和500mg/L的碘酒作用5分钟对偶发分枝杆菌的杀灭率为100%。有效氯对结核杆菌有较强的杀灭作用，但是，大量使用对环境可造成污染，因此应限量使用。二溴海因杀菌作用强，消毒效果可靠，且不造成环境污染，有更好的实用价值。
3.醛类消毒剂
戊二醛和邻苯二甲醛对结核杆菌均有较好的杀灭作用。研究人员应用戊二醛对龟分枝杆菌脓肿亚种进行杀灭试验，结果显示，1.0%戊二醛作用1分钟、0.5%戊二醛作用5分钟或0.25%的戊二醛作用20分钟，对试验的龟分枝杆菌脓肿亚种临床分离株的平均杀灭率均大于99.90%；1.0%或0.5%的戊二醛作用20分钟，对试验的龟分枝杆菌脓肿亚种临床分离株的平均杀灭率可达100％。邻苯二甲醛是一种可能替代戊二醛的高水平消毒剂，试验表明，0.55%的邻苯二甲醛作用12分钟可以杀灭纤维支气管镜表面的分枝杆菌，而且能杀灭抗戊二醛的菌株。
4.醇类消毒剂
许多研究都证明，乙醇和异丙醇均可杀灭结核杆菌，一般情况下，75%的乙醇作用30秒可杀灭结核杆菌，70%工业乙醇作用1分钟，可杀灭10%的血清存在条件下的结核杆菌。研究人员以龟分枝杆菌脓肿亚种临床分离株作为试验菌，采用悬液定量杀菌试验，表明60%的消毒酒精作用1分钟，可杀灭99.99%以上的试验菌，作用5分钟的杀灭率达100%；45%的消毒酒精作用5分钟，平均可杀灭99.96%，作用20分钟可完全杀灭。
5.酚类消毒剂
酚类消毒剂能使细胞的原生质蛋白发生凝固或变性，对结核杆菌有一定的杀灭作用，但作用较慢。用3%的石碳酸溶液在室温下作用10分钟、2.5％的来苏儿作用30分钟可杀灭结核杆菌；5%的苯酚作用24小时、3%的来苏儿作用2小时可杀灭痰中的结核杆菌。
结核分枝杆菌感染实验模型
尽管结核分枝杆菌可感染并引起许多动物疾病，但人类是其中心宿主。为研究结核分枝杆菌的致病机理及宿主对本病原的保护性和免疫病理学反应，选择合适的动物模型非常必要。实验模型的合理选用将促进我们对结核病的认识，从中获取的研究信息将有助于我们探寻适宜的针对人类及动物结核病的预防和治疗方案。
结核分枝杆菌研究模型大大促进了我们对结核病发病机理、病理学和免疫学等方面的认识。由于结核病的复杂性，因此对使用动物准确模拟结核病提出了更高的要求。不过，由于大多数动物对结核分枝杆菌易感，其研究模型的选择范围较广。在模型的选择上，必须考虑研究内容、费用、动物来源、是否有生物安全三级以上的实验室等因素。初次使用的动物模型需要详述其各项指标，以及这些模型在研究结核病宿主和动物因素方面的潜在价值。
结核分枝杆菌的研究主要有两类模型：动物模型和组织培养模型。动物模型获得的结果更有价值，它可用以研究结核病的各个发病阶段。组织培养模型易于操作，可较快得到实验结果，但仅限于研究结核分枝杆菌感染的早期阶段。
一、动物模型
研究分枝杆菌致病过程中，动物选择非常重要。动物模型在结核病发病机理、病理学和免疫学研究中发挥了重要作用。主要有6种动物模型用于分枝杆菌研究，包括小鼠、豚鼠、兔、非人灵长类、鱼类和牛，每种动物模型各有其优缺点。
1.小鼠模型
小鼠由于其遗传背景清楚、测定细胞因子的试剂容易获得，与其他模型动物相比价格较低等特点，且定向基因敲除技术比较成熟，因此是体内研究结核分枝杆菌最常用的模型。小鼠被广泛应用于结核分枝杆菌突变，免疫反应、药效评价和疫苗筛选等方面的研究。不同品系的鼠对结核分枝杆菌的敏感性不同。鼠可以通过多种途径包括静脉、腹腔、气管感染，但最常用的方法是结核分枝杆菌气溶胶感染。
气溶胶感染的方法如下：在一个密闭空间内注入结核分枝杆菌气溶胶，将鼠全部或仅将鼻子暴露于气溶胶，感染剂量通过调节感染时间或细菌浓度实现。低剂量的气溶胶感染（约50CFUs），可使小鼠肺部的细菌量缓慢稳定地增加，4周达到峰值，与肺部T细胞达到的峰值一致。初期被认为是感染的急性阶段，适用于研究结合分枝杆菌诱导的免疫反应。随后，细菌扩散到纵隔淋巴结内，可能进入树突状细胞。不同品系的小鼠对结核分枝杆菌的敏感性不同。现阶段，C57BL/6J小鼠是近交系小鼠中对结核杆菌最敏感的动物。C57BL/6J小鼠感染后1～2周可检测到细菌的传播；大约2周后，感染可扩散到脾脏和淋巴结；4周后细菌量达到稳定，肺部CFU约为106，数月内细菌量保持稳定。数据显示，慢性感染阶段，细菌的复制速度降低，处于休眠状态。最近的研究表明，结核分枝杆菌抗原在慢性感染小鼠肺内持续积累。慢性感染期内，免疫抑制可引起疾病的复发和结核病的暴发。