破傷風梭菌產(chǎn)生的毒素，稱為破傷風痙攣毒素（tetanospasmin），是一種極其強烈的神經(jīng)毒素。這種毒素主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)的突觸前膜，特別是脊髓和腦干中的抑制性中間神經(jīng)元的突觸前終末。當破傷風梭菌在無氧環(huán)境下生長繁殖時，它們會產(chǎn)生并釋放這種毒素。

破傷風痙攣毒素通過血液循環(huán)和淋巴系統(tǒng)擴散，并且能夠逆向沿著軸漿流動到達中樞神經(jīng)系統(tǒng)。一旦進入神經(jīng)細胞，它會阻止抑制性遞質(zhì)（如甘氨酸和γ-氨基丁酸）的釋放。這些抑制性遞質(zhì)通常負責調(diào)節(jié)肌肉張力并防止過度興奮，因此它們的缺乏會導致神經(jīng)元異?；钴S。

結果是患者出現(xiàn)持續(xù)性的肌肉僵硬和陣發(fā)性強直性痙攣，特別是面部、頸部、背部及四肢的肌肉受累最為明顯。這種癥狀從咬肌開始，逐漸向下蔓延至其他部位，嚴重時可引起呼吸困難甚至窒息死亡。這就是破傷風梭菌毒素影響神經(jīng)系統(tǒng)的主要機制。