溶連菌感染症において、なぜ喉の細菌感染が顔面や全身の湿疹として現れるのか、その背景には細菌学および免疫学的な複雑なメカニズムが存在する。原因菌であるA群β溶血性連鎖球菌（Streptococcus pyogenes）は、感染部位で増殖する際、複数の外毒素を産生する。その中でも、皮膚症状に直接関与するのが発赤毒素（紅斑毒素）、別名致死性発熱外毒素（Spe: Streptococcal pyrogenic exotoxin）である。SpeにはA、B、Cなどの複数の型が存在し、これらがスーパー抗原として機能することが、顔の激しい湿疹を引き起こす鍵となる。スーパー抗原は、通常の抗原とは異なり、抗原提示細胞を介さずにT細胞受容体と直接結合し、膨大な数のT細胞を無差別に活性化させる。この過剰な活性化の結果、体内ではインターロイキンやTNFといった炎症性サイトカインが大量に放出され、これが毛細血管の拡張と透過性の亢進を招く。特に顔面は毛細血管が豊富であるため、サイトカインの影響を顕著に受けやすく、リンゴのような真っ赤な紅潮として現れる。また、溶連菌の毒素に対する遅延型過敏反応も関与していると考えられており、これがサンドペーパーのようなザラザラとした皮膚の質感を形成する小丘疹の正体である。顔面の口周蒼白という現象は、口の周りの血流調節メカニズムが他の顔面部位とは異なる、あるいはその部位におけるT細胞の反応性に差があるために起こると推測されているが、完全な解明には至っていない。皮膚の回復期に見られる落屑は、毒素による激しい炎症によって表皮細胞のターンオーバーが一時的に加速、あるいは破壊された結果であり、死滅した細胞がシート状に剥がれ落ちる現象である。このように、溶連菌による顔の湿疹は、単なる局所的な感染反応ではなく、細菌が放出した毒素による全身的な免疫システムの攪乱の結果であると言える。治療に用いられるβラクタム系抗菌薬は、溶連菌の細胞壁合成を阻害して菌を殺滅するが、毒素そのものを直接中和するわけではない。したがって、菌がいなくなった後も、血中に残った毒素や活性化された免疫細胞の影響で、湿疹の消退には数日のタイムラグが生じる。科学的な視点で見れば、溶連菌による湿疹は、子供の未熟な免疫系が未知の強力な毒素に対して必死に応答している様を示しており、抗菌薬はその免疫系の暴走を食い止めるための、外側からの強力な援軍であると定義できる。