Độc tố epsilon do C. perfringens type B và D tiết ra chỉ gây bệnh giới hạn cho một số vật chủ như cừu, dê và bò, ít gây bệnh cho người [37]. Độc tố gây bệnh viêm ruột nhiễm độc huyết (enterotoxemia) với các triệu chứng bệnh rất nặng và chết nhanh. Độc tố epsilon do C. perfringens type B tiết ra gây bệnh lỵ ở cừu con, còn epsilon do C. perfringens type D tiết ra gây bệnh NĐRH, với tổn thương thực thể ở thận cừu non (còn gọi là bệnh nhũn thận), ở cả cừu trưởng thành, tỷ lệ chết ở 2 thể bệnh này có thể đến 100% và gây thiệt hại kinh tế rất lớn đối với chăn nuôi tập trung [14].
Bệnh do C. perfringens gây ra là bệnh truyền nhiễm tính chất truyền lây. Căn bệnh thường trực ở gia súc và môi trường xung quanh, gây bệnh khi gặp điều kiện thuận lợi. Do vậy, bệnh thường xảy ra lẻ tẻ, thường khi hệ vi sinh vật đường ruột bị mất cân bằng (như sau điều trị bằng kháng sinh). Sự thay đổi chế độ thức ăn từ ít chất dinh dưỡng sang nhiều dưỡng chất làm cho cơ thể không tiêu hóa kịp, nhiều chất tinh bột bị chuyển từ dạ cỏ vào ruột non thường dẫn đến sự phát bệnh nhiễm độc máu từ ruột. Với môi trường yếm khí và nhiều chất dinh dưỡng ở ruột non đã làm cho vi khuẩn tăng sinh nhanh về số lượng, có thể hơn 1 tỷ vi khuẩn / gam chất chứa ở ruột
hồi, trong đó các C. perfringens type B và D sản sinh một lượng lớn độc tố epsilon . Cơ chế tác động của độc tố epsilon vẫn còn chưa rõ, tuy nhiên nhiều quan sát cho thấy độc tố tác động đến hệ thần kinh trung ương. Sau khi thâm nhập vào cơ thể vật chủ, vi khuẩn C. perfringens sản sinh độc tố. Độc tố được hoạt hóa tại ruột, làm gia tăng tính thẩm thấu của thành ruột dẫn đến làm tăng hấp thu độc tố vào tuần hoàn máu [17,28]. Tại tế bào đích, độc tố đục những cái “lỗ” trên màng tế bào; làm mất cân bằng ion và tạo các lỗ rò; làm gia tăng tính thẩm thấu. Tất cả các hoạt động đều làm cho tế bào bị chết.
Sau khi xâm nhập vào tuần hoàn máu, độc tố epsilon tác động làm cho hàm lượng hormon adrenalin và noradrenalin trong máu tăng cao. Khi hormone này ở mức cao thì nó hoạt hóa adenyl cyclase, từ đó kéo theo mức cAMP (Cyclic Adenosine Monophosphate) và đường glucose ở trong huyết thanh tăng cao gây ra bệnh tích phù ở não. Ở chuột không thấy có sự thay đổi về mức adrenalin và noradrenalin ở trong não sau khi tiêm độc tố epsilon vào tĩnh mạch và quan sát trong vòng 30 phút, tuy nhiên mức dopamine lại giảm xuống rất thấp. Dopamine là chất dẫn truyền thần kinh ở não, có tác dụng bảo vệ não chống lại tác động của độc tố epsilon [28].