Toksyny bakteryjne są produktami ubocznymi wytwarzanymi przez patogenne drobnoustroje, które zadomowiły się w organizmie. Bakterie mogą przedostać się do żywiciela na różne sposoby, takie jak spożywanie skażonej żywności lub wody. Bakterie mogą być również wprowadzane przez błony śluzowe poprzez bezpośredni kontakt ze źródłem lub w wyniku wdychania bakterii przenoszonych drogą powietrzną. Rodzaj uwalnianych toksyn bakteryjnych zależy od gatunku atakujących bakterii.
Struktura komórkowa bakterii również wpływa na to, jakie rodzaje toksyn bakteryjnych są wytwarzane. Chociaż wszystkie bakterie mają pojedyncze komórki, istnieje różnica między ich błonami zewnętrznymi, która powoduje dwie klasyfikacje bakterii: Gram-dodatnie lub Gram-ujemne. To rozróżnienie jest widoczne, gdy poddaje się je „plamieniu Grama”, które polega na wstrzyknięciu fioletowego barwnika i późniejszym zmywaniu alkoholem. Komórki, które zachowują kolor barwnika, są Gram-dodatnie; te, które nie są Gram-ujemne.
Istnieje kilka rodzajów toksyn bakteryjnych, które mogą infekować ludzki organizm w różnych miejscach. Na przykład enterotoksyny to toksyczne białka wytwarzane w jelitach. Neurotoksyny specyficznie celują w komórki nerwowe. Ponadto mogą być wytwarzane pewne enzymy, które mogą zaburzać funkcjonowanie metaboliczne. Istnieją jednak dwie podstawowe grupy toksyn bakteryjnych, na które zasadniczo składają się powyższe pod względem mechanizmu: egzotoksyny i endotoksyny.
Zarówno bakterie Gram-dodatnie, jak i Gram-ujemne wytwarzają egzotoksyny, z których niektóre są dość trujące. Na przykład tężec jest powodowany przez toksynę bakteryjną wytwarzaną przez Clostridium tetani, która działa jak neurotoksyna. Ogólnie rzecz biorąc, nasilenie objawów i szybkość powrotu do zdrowia zależy od sposobu wystąpienia infekcji. Jednak ustalono, że tylko niewielka ilość czystej toksyny okaże się śmiertelna. Na szczęście tę bakterię, podobnie jak inne egzotoksyny, można zaadaptować do produkcji szczepionek zapobiegawczych.
Endotoksyny są uwalniane przez bakterie Gram-ujemne. Na początku nie są tak agresywnie toksyczne jak egzotoksyny, ponieważ pozostają w dużej mierze zawarte w ścianach komórkowych bakterii. Jednakże, gdy komórki te kończą swój cykl życiowy i umierają, objętość krążącej toksyny wzrasta. Ponadto nie można ich używać do produkcji szczepionek.
Normalnie organizm próbuje wyeliminować toksyny bakteryjne, zanim wyrządzą one szkodę. Układ odpornościowy jest pierwszą linią obrony, ale może zostać przytłoczony tempem replikacji bakterii. W rzeczywistości stan zapalny wskazuje, że występuje przerost bakterii. W takim przypadku układ odpornościowy zrobi kolejną najlepszą rzecz — usunie bakterie z drogi. Zazwyczaj komórki tłuszczowe są wybranymi miejscami magazynowania, co może prowadzić do powstania cyst i guzów.
Bez interwencji toksyny bakteryjne mogą w końcu gromadzić się do punktu, w którym przenoszą się z komórek tłuszczowych do innych tkanek organizmu. Proces ten może trwać latami, ale często wynikiem końcowym jest choroba zwyrodnieniowa. W rzeczywistości wiele schorzeń związanych z wiekiem i zaburzeń metabolicznych jest związanych z długotrwałym gromadzeniem się tych toksyn, w tym chorobami serca, rakiem, zapaleniem stawów i cukrzycą.