对于血丝痰的发病机制，在数十年前就有了较充分的认识。结核杆菌可被人体吸入并在肺泡内寄居。通常，这些病原菌吸入人体后会被立即消灭，因而不会产生进一步的免疫反应或病理性增生的后果。如果该病原菌进入肺泡后未被消灭，它们会繁殖，并损伤破坏周围的肺泡组织，最终导致血丝痰的发生。
血丝痰的发生大多是由于咳嗽中枢受到逃走神经传入刺激而驱动。分布于咽喉、支气管、肺、胸膜的受体受刺激后，通过逃走神经传入咳嗽中枢，然后发出冲动，作用 于相应肌群如呼吸肌、膈肌和气管平滑肌等而产生系列的收缩运动，使胸内产生一个14～40kPa(105～300mmHg)的正压，当声门开放时骤然释放出来，气管气流线速率明显提高，将黏膜表面的分泌物驱逐出去。
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