Organisme Leptospira adalah spiroket yang ramping, bulat, aktif, dan mudah bergerak dengan satu atau kedua ujungnya melengkung membentuk kait. Panjangnya umumnya antara 5 dan 15 μm dan, tidak seperti Treponema pallidum, mereka mudah dibiakkan pada media bakteriologis yang relatif sederhana. Hampir semua leptospira patogenik terwakili dalam kelompok L. interrogans. Meskipun ada lebih dari 100 serotipe L. interrogans, sebagian besar infeksi pada manusia berasal dari serotipe berikut: L. icterohaemorrhagiae, L. canicola, L. grippotyphosa, L. pomona, L. hebdomidis, L. mitis, L. bovis, L. autumnalis, dan L. kasman.
Leptospirosis adalah infeksi yang tersebar di seluruh dunia. Di Amerika Serikat, penyakit ini ditemukan pada pekerjaan tertentu yang melibatkan kontak dengan hewan atau sebagai akibat dari aktivitas rekreasi seperti hiking, berenang, berkano, dll. Infeksi leptospira umum terjadi pada banyak hewan liar dan domestik termasuk hewan pengerat, ternak, mamalia liar, anjing, dan kucing. Infeksi pada manusia terjadi baik melalui kontak langsung dengan hewan yang terinfeksi atau secara tidak langsung melalui kontak dengan air atau tanah yang terkontaminasi urin hewan yang terinfeksi (Gambar 51.1). Spirochetes dapat bertahan hidup dalam air yang tidak diolah selama berbulan-bulan. Kontak antarmanusia sangat jarang terjadi. Leptospirosis endemik di daerah tropis. Leptospira berkembang biak di air tawar, tanah lembap, tumbuhan, dan lumpur. Terjadinya banjir setelah hujan lebat memudahkan penyebaran organisme karena, saat air memenuhi lingkungan, Leptospira yang ada di tanah langsung masuk ke air permukaan.
Masa inkubasi dikatakan bervariasi dari 7 hingga 12 hari (kisaran, 2–20 hari). Variasi dalam periode inkubasi ini sebagian merupakan fungsi dari ukuran inokulum dan mekanisme pertahanan inang. Replikasi leptospira selanjutnya menghasilkan leptospiremia yang berkepanjangan dengan penyebaran spiroket yang meluas ke seluruh tubuh. Ada kecenderungan lokalisasi preferensial di dalam ginjal, kelenjar adrenal, hati, meningen, dan paru-paru. Di Amerika Serikat, penyakit yang dikenali secara klinis menunjukkan pola musiman di mana sebagian besar kasus terjadi pada bulan Juli hingga Oktober. Pola infeksi berikutnya dapat dibagi lagi menjadi dua fase berbeda, yang pertama ditandai dengan leptospiremia dan yang kedua oleh leptospiruria yang dikaitkan dengan perkembangan kekebalan. Hanya sebagian kecil pasien yang data pekerjaannya tersedia yang tampaknya memiliki penyakit yang berhubungan dengan pekerjaan. Sebagian besar individu memperoleh infeksi mereka saat terlibat dalam kegiatan non-vokasional. Sumber infeksi yang paling mungkin adalah air permukaan (kolam, anak sungai, atau sistem pembuangan limbah) yang mencapai 29%, anjing (22%), hewan pengerat (11%), dan sapi atau babi (8%).
Fase leptospiremia ditandai dengan manifestasi klinis infeksi sistemik akut yang berlangsung selama 7–8 hari.
Terjadi dua presentasi klinis yang berbeda. Sebagian besar pasien mengalami penyakit demam anikterik ringan. Sekitar 10% mengalami sindrom Weil yang parah dengan penyakit kuning, demam, menggigil, mialgia parah, konjungtivitis parah, diare, dan ruam kulit. Manifestasi penyakit yang lebih parah dapat mencakup gagal ginjal, pendarahan paru, dan kolaps hemodinamik. Spiroket dapat dibuktikan dalam darah dan cairan serebrospinal (CSF). Fase penyakit ini menyebabkan kematian atau penurunan suhu tubuh dan perbaikan gejala.
Ketika hal terakhir terjadi, leptospira tidak lagi dapat ditemukan dalam darah atau CSF. Karena banyaknya sistem organ yang berpotensi terlibat, spektrum tanda dan gejala klinis yang luas dapat ditimbulkan. Ciri khasnya adalah prostrasi yang nyata yang cenderung mengabaikan tanda klinis lainnya. Pembengkakan pembuluh konjungtiva kecil sangat umum terjadi.