肺结核发病机制较复杂，很难用一种单一的方法或模型完全阐明其过程，涉及免疫病理、固有免疫、免疫遗传和免疫应答等多个机制。

（一）免疫病理

结核菌往往最初潜伏于肺尖、肾皮质和长骨生长板等。这些部位共性是局部氧浓度高。体外研究已经证实巨噬细胞内富氧环境可促进结核菌的生长。然而，一旦结核菌培养物中氧气消耗殆尽，结核菌启动厌氧保护机制，导致其休眠。5-10%的潜伏感染人群因为不明原因致使免疫监控失灵，使结核杆菌由休眠状态通过重新复制转变为结核活动性状态。此时，多个组织内形成结核性肉芽肿。结核杆菌在肉芽肿内大本营为巨噬细胞。肉芽肿的干酪性坏死是原发性和复发性肺结核的典型病理特征。某些肉芽肿甚至发生干酪样组织液化，成为结核分枝杆菌复制活跃的温床。活动性肺结核一个典型特征是感染者肺部和其它器官同时发生干酪化、液化、空洞形成和肺纤维化。肺损伤和慢阻肺作为肺结核后遗症成为越来越多人的共识。

（二）固有免疫

在与结核杆菌斗争的宿主体内，存在巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、Band T细胞、MAIT细胞等各种先天免疫细胞。肺泡巨噬细胞抑制结核杆菌生长的作用最强，它是分泌I型干扰素的主要细胞亚群，通过抑制IL-12p40、IL-1α和IL-1β等促炎因子的分泌，抑制机体抗结核效应性应答。虽然Toll样受体通过识别促炎因子发挥其促炎作用，但也通过激活信号分子TRIF和IRF，实现抗炎功能。肺泡巨噬细胞表达较低水平的Toll样受体2、更高水平的Toll样受体9和相似水平的Toll样受体4。结核分枝杆菌不同抗原、DNA激活Toll样受体能力不同，最终导致复杂又精细的免疫反应。

如果肺泡巨噬细胞具有抑菌能力，中性粒细胞可以杀结核菌。在结核菌感染的早期阶段（＜1周），中性粒具有保护作用，而在已建立感染的阶段，中性粒往往与较差预后和肺组织病灶增多有关，标志免疫失衡。这是从结核菌急性感染的角度而言。在慢性结核感染中，中性粒细胞单克隆耗竭抗体NIMP-R14的加入，降低结核菌的荷菌量。有研究发现，慢性肉芽肿疾病患者和健康志愿者体内中性粒细胞杀菌能力类似，表明非氧化机制参与了杀菌过程。人中性粒细胞肽（HNP）存在于中性粒细胞的嗜苯胺蓝颗粒中，在结核菌感染区域浓度较高，通过破坏质膜和DNA抑制结核菌复制。除了HNP，抗菌肽也是一种存在于该颗粒中的19kDa蛋白质，一种有效的巨噬细胞趋化剂，通过增强自噬达到杀结核菌的能力。

（三）免疫遗传

免疫遗传学在结核菌感染期间可能有以下三种相互依赖，又独立存在结核分枝杆菌感染结果的影响因素：①对结核分枝杆菌感染的易感性；②对肺结核发病的易感性；③肺结核临床表现。约20%长期接触结核菌的个体具有一定程度天然抗性，可能与TNF（肺结核主要调控分子之一，参与巨噬细胞激活）的介导有关。

有队列研究发现遗传易感性与致命分枝杆菌感染相关。如，在肺结核家庭中，与非同卵双胞胎或无血缘关系亲属比较，同卵双胞胎或有血缘关系的亲属在感染结果或疾病进程保持一致的几率更高。Davies研究提出，种族易感性与遗传因素和环境因素相关。英国传统食品往往不含维生素D，而D的代谢产物能激活巨噬细胞并杀死MTB。Zhang等发现IL-1β启动子基因（rs1143627T等位基因）多态性与中国人群肺结核病程进展、疾病程度相关。此外，全基因组关联研究发现，IFN-γ通路是调控结核易感性的主要免疫通路之一。

（四）免疫应答

机体抗结核感染细胞介导的免疫反应研究发现，T细胞而非特异性抗血清的过继免疫能显著提高对分枝杆菌感染的免疫保护。过去二十年流行病学研究发现，HIV感染（CD4细胞受损） 肺结核程度更严重。1941年，Chase证明结核菌素迟发型超敏反应（DTH）是由淋巴细胞所介导。动物模型研究发现，细胞免疫应答（保护性）和DTH这两种效应可同时发生。它们是两种不同的效应性T细胞且不相互干扰。保护性细胞免疫和DTH互不相同但具部分重叠效应，免疫细胞在抑制性细胞因子和保护性细胞因子之间具有一定调控力。不同组织调控免疫细胞的机制不同。

目前对CD4和CD8研究可能有两种保护机制：第一、它们都能分泌IFN-γ等细胞因子激活巨噬细胞，还能分泌粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子增强巨噬细胞杀结核菌能力。第二、T细胞对于感染结核菌的巨噬细胞具有细胞毒性。而CD4和CD8细胞协同清除感染，效应T细胞（TE）大规模凋亡恢复稳态。除了T细胞介导的细胞免疫应答，B细胞介导的体液免疫应答也是宿主免疫保护重要组成部分。其功能和体液免疫缺陷导致儿童和HIV感染者更易感染肺结核。