生態(tài)學(xué)是研究生物與生物、生物與環(huán)境的相互依賴和相互制約的科學(xué)。微生態(tài)學(xué)是研究正常微生物群的結(jié)構(gòu)、功能及其與宿主相互關(guān)系的科學(xué)。在生物進(jìn)化的漫長(zhǎng)歷史過(guò)程中，通過(guò)適應(yīng)和選擇，微生物與其宿主之間，微生物與微生物之間，微生物、宿主與環(huán)境之間，始終處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)中，形成了一個(gè)既相互依存，又相互制約的統(tǒng)一體系。正常微生物群也會(huì)遭到破壞而失去平衡，所以正常微生物群是由微生物、宿主和環(huán)境三者之間保持著生態(tài)平衡所組成的統(tǒng)一體的微生態(tài)系。

在正常情況下，我們可在正常人的皮膚檢測(cè)到金黃色葡萄球菌。在腸道中可查出大腸埃希菌，在口唇周圍的細(xì)胞里可分離到單純皰疹病毒。在陰道內(nèi)也有20種性質(zhì)各異的菌屬或種群，這些菌在正常情況下保持多樣性的生態(tài)平衡，保持平衡。呼吸道鼻腔黏膜常有表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌存在，有時(shí)有甲型鏈球菌、棒狀桿菌、卡他布蘭漢菌等。咽喉和扁桃體黏膜上普通存在甲型鏈球菌，經(jīng)常有肺炎鏈球菌、乙型鏈球菌、流感嗜血桿菌、銅綠假單胞菌等。上呼吸道的菌群進(jìn)入下呼吸道后，由于受到機(jī)體多種免疫因素的影響，細(xì)菌數(shù)逐漸減少而消失。正常情況下，支氣管末梢和肺泡可能是無(wú)菌的。這些正常的微生物群對(duì)宿主（人）并不表現(xiàn)有致病作用，當(dāng)宿主的免疫力一旦降低和黏膜屏障功能發(fā)生變化，健康情況欠佳時(shí)，金黃色葡萄球菌就可引起皮膚癤腫或炎癥，大腸埃希菌能導(dǎo)致腹瀉或腸炎，單純皰疹病毒也可發(fā)生皰疹，陰道炎，肺炎時(shí)的毒血癥等生態(tài)失調(diào)現(xiàn)象。這類疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸與胃腸道、呼吸道、口腔、泌尿生殖道和皮膚黏膜屏障功能的變化有密切的關(guān)系。

人體微生態(tài)系統(tǒng)包括胃腸道、口腔、泌尿生殖道、皮膚和呼吸道五大微生態(tài)系統(tǒng)。有學(xué)者估計(jì)，人體微生物總重量?jī)H為1271g，其中腸道1000g、肺20g、皮膚200g、口腔20g、陰道尿道20g、鼻10g、眼1g。腸道微生物占人體總微生物量的78%。腸道是體內(nèi)細(xì)菌定植的主要場(chǎng)所，腸道定植的細(xì)菌具有數(shù)量巨大、多樣化、復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，構(gòu)成了人體的腸道菌群（intestinal microflora），腸道菌有1000種，分為原籍菌群和外籍菌群，腸道正常菌群主要指原籍菌群。因此，本節(jié)僅介紹胃腸黏膜屏障相關(guān)內(nèi)容。

胃腸道不僅是消化食物、傳輸和吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的場(chǎng)所，而且對(duì)機(jī)體具有非常重要的屏障功能。胃腸道黏膜屏障是指胃腸道能防止腸腔內(nèi)有害物質(zhì)如細(xì)菌和毒素進(jìn)入體內(nèi)其他組織器官和血液循環(huán)的結(jié)構(gòu)和功能的總和。胃腸道黏膜屏障功能不僅在防御外源性和內(nèi)源性感染方面發(fā)揮重要作用，而且在維持腸道免疫穩(wěn)定和平衡方面也有重要的作用。正常人體胃腸道屏障是由生物屏障、機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障和腸-肝軸五部分構(gòu)成的，有學(xué)者認(rèn)為，腸蠕動(dòng)也屬腸黏膜屏障功能調(diào)節(jié)范疇。

腸道的生物屏障，又稱生態(tài)屏障，是由腸道中正常原籍菌群構(gòu)成的，其中主要是厭氧性細(xì)菌，這些厭氧菌具有對(duì)抗腸道中潛在致病菌或外源性致病菌的定植和繁殖能力，又稱作生物拮抗作用。健康成人的腸道棲息著約10 ¹⁴個(gè)細(xì)菌，占人體總微生物量的78.67%，是人體細(xì)胞總數(shù)的10倍，其總重量約1Kg，而每1g大便的細(xì)菌數(shù)量達(dá)5×10 ⁹～5×10 ¹⁰個(gè)，即人糞便濕重的40%以上是細(xì)菌細(xì)胞，在腸道細(xì)菌中已經(jīng)知道的多達(dá)1000～1150種，包括厭氧菌、需氧菌、兼性厭氧菌、真菌等，其中以雙歧桿菌和乳酸桿菌等專性厭氧菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（稱為有益菌），其次是以大腸埃希菌和鏈球菌為主的兼性厭氧菌（稱為共生菌），約為前者的1/100～1/10，而具有機(jī)會(huì)致病性的需氧菌如變形桿菌、單胞菌等極少（稱為過(guò)路菌）。黏膜表層主要是大腸埃希菌和腸球菌，中層是類桿菌為主的兼性厭氧菌，深層則以厭氧菌為主，它們與黏膜上皮表面特異性受體相結(jié)合或插入細(xì)胞間隙，形成相當(dāng)固定的菌膜結(jié)構(gòu)，構(gòu)成抗定植力的生物屏障，可有效抵抗外籍菌和過(guò)路菌對(duì)機(jī)體的侵襲，即生物拮抗；同時(shí)，腸道內(nèi)雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌還通過(guò)爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)，酸性代謝產(chǎn)物（乙酸、乳酸）降低腸道局部pH值，促進(jìn)腸蠕動(dòng)，加速細(xì)菌毒素等有害物質(zhì)的排除，產(chǎn)生具有廣譜抗菌作用的物質(zhì)如親脂分子小菌素過(guò)氧化氫等方式，對(duì)腸內(nèi)大腸埃希菌銅綠假單胞菌沙門菌鏈球菌等致病菌起抑菌或殺菌作用，此外，雙歧桿菌還可顯著抑制E.coli O157：H7對(duì)腸細(xì)胞株Caco-2上皮細(xì)胞的黏附。

又稱物理屏障，包括腸道上皮細(xì)胞及細(xì)胞間緊密連接的完整性和黏液層。完整的腸道黏膜上皮細(xì)胞及細(xì)胞間的緊密連接能阻止細(xì)菌及大分子物質(zhì)的侵入。腸道上皮細(xì)胞及細(xì)胞間緊密連接的完整性的維持依賴于腸道局部的血液灌注、供氧及營(yíng)養(yǎng)。腸道黏膜本身具有的高代謝特性，很容易遭受缺血缺氧性損傷，造成腸黏膜上皮細(xì)胞的脫落與壞死。腸道黏液形成的黏彈性膠層可以保護(hù)腸黏膜免受機(jī)械和化學(xué)損傷，其杯狀細(xì)胞分泌的黏蛋白為高分子量的糖蛋白，覆蓋于腸上皮細(xì)胞表面，為專性厭氧菌的生長(zhǎng)及黏附提供了適宜的環(huán)境，也能阻止?jié)撛谥虏【捌涠舅氐亩ㄖ埠鸵莆弧４送猓c道的正常蠕動(dòng)能排除潛在致病菌，減少其在腸道中的停留。

腸上皮為單層柱狀上皮細(xì)胞，由吸收細(xì)胞、杯狀細(xì)胞及潘氏細(xì)胞（paneth cell）等組成。吸收細(xì)胞側(cè)面和質(zhì)膜在近腸腔側(cè)與相鄰的細(xì)胞連接形成緊密連接（TJ），主要包括兩類：①絨毛上皮間緊密連接，孔徑較小，結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜，只允許水分子和小分子水溶性物質(zhì)有選擇性通過(guò)；②腺管細(xì)胞間緊密連接孔徑較大而層次較簡(jiǎn)單，可容許較大的分子通過(guò)。上皮細(xì)胞間的緊密連接主要由跨膜蛋白和細(xì)胞質(zhì)蛋白組成。跨膜蛋白主要有occludin蛋白和claudin蛋白。Occludin蛋白的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，在調(diào)節(jié)細(xì)胞間的通透性中具有重要作用。Claudin蛋白作為細(xì)胞間緊密連接通道（paracellular tight junction channels，PTJC）具有電通道的作用。TJ的開放和關(guān)閉具有可控性，受腸腔內(nèi)容物成分和細(xì)胞因子、黏附素的調(diào)控。潘氏細(xì)胞具有一定的吞噬細(xì)菌的能力，并可分泌非特異性的溶菌酶，調(diào)節(jié)腸道菌群。近年研究發(fā)現(xiàn)，潘氏細(xì)胞還分泌天然抗生素肽（antibiotic peptide）人類防御素5（human defensin 5，HD-5）和人類防御素6（human defensin 6，HD-6），都是由32～36個(gè)氨基酸殘基組成的小分子肽，其抗菌譜廣，殺滅微生物作用強(qiáng)大，研究證實(shí)，HD-5具有殺滅單核細(xì)胞性增生李斯特菌、大腸埃希菌和白色念珠菌的作用。腸上皮細(xì)胞表達(dá)一種名為cathelicidin（LL-37/Cap18）抗菌多肽類物質(zhì)，其作用是保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受致病菌的侵害。

杯狀細(xì)胞分泌的黏液在黏膜表面形成疏水的黏液凝膠層，主要成分是黏液糖蛋白，其本身的結(jié)構(gòu)和帶有負(fù)電荷的特性，覆蓋于腸上皮表面，除可阻抑消化道中的消化酶和有害物質(zhì)對(duì)上皮細(xì)胞的損害之外，阻止腸道病原微生物在腸道的黏附定植、包裹細(xì)菌，協(xié)同分泌型IgA在黏膜表面形成一個(gè)抗感染的抗體黏膜屏障，通過(guò)腸的蠕動(dòng)將捕獲在黏液層中的病原體和毒素清除出體外。此外，研究發(fā)現(xiàn)，黏液糖蛋白還與病原微生物競(jìng)爭(zhēng)抑制腸上皮細(xì)胞上的黏附素受體，抑制腸道病菌。有研究證實(shí)，黏液糖蛋白作為屏障能夠阻止耶爾森菌、輪狀病毒和福氏志賀菌的侵入。

是機(jī)體腸道分泌的胃酸、膽汁、胰蛋白酶、溶菌酶和腸液等，以及腸道菌群產(chǎn)生的大量的短鏈脂肪酸（SCFAs）如乙酸、丙酸、酪酸（丁酸）、乳酸等。這些化學(xué)物質(zhì)可以抑制條件致病菌和過(guò)路菌的生長(zhǎng)，在維持特定部位的菌群穩(wěn)定方面發(fā)揮一定的作用；如胃酸、膽汁和腸液能夠抑制結(jié)腸細(xì)菌向胃和小腸的移位，限制該部位細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，膽汁中的膽鹽還能與腸道中的內(nèi)毒素結(jié)合，形成不被吸收的復(fù)合物，阻止內(nèi)毒素的移位。LIEVIN-Le等報(bào)道，腸道菌群通過(guò)產(chǎn)生乙酸、乳酸等有機(jī)酸降低腸道pH，促進(jìn)升高的腸道滲透性的正常化，減少細(xì)菌毒素的吸收，從而減少內(nèi)毒素血癥。

腸道不僅是消化、吸收和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換的重要場(chǎng)所，也是人體最大的免疫器官。腸道黏膜免疫系統(tǒng)由腸上皮細(xì)胞、大量彌散性分布在腸黏膜上皮內(nèi)和黏膜固有層（lamina propria，LP）的免疫細(xì)胞和免疫分子，以及諸如派氏集合淋巴結(jié)和腸系膜淋巴結(jié)（MLN）等腸道相關(guān)淋巴組織（gutassociated lymphoid tissues，GALT）組成的。腸道黏膜免疫系統(tǒng)構(gòu)成了腸道的免疫屏障，其在結(jié)構(gòu)和功能上與外周免疫不同。

腸黏膜表面是人體與外界環(huán)境接觸面積最大的部分，排列著數(shù)量眾多不同種類的上皮細(xì)胞，除上述的機(jī)械屏障功能外，腸上皮細(xì)胞在固有性和特異性的黏膜免疫防御方面發(fā)揮重要作用，不同種類的上皮細(xì)胞產(chǎn)生無(wú)機(jī)酸（HCL）、有機(jī)酸、黏蛋白、溶菌酶、乳鐵蛋白和抗菌肽，都起到保護(hù)宿主對(duì)抗微生物的作用。而且，上皮細(xì)胞分泌補(bǔ)體C3、C4和B因子，參與免疫激活的經(jīng)典途徑、替代途徑和凝集素途徑，并表達(dá)許多細(xì)胞因子受體，同時(shí)也是一些在腸道內(nèi)起重要生物調(diào)節(jié)功能的細(xì)胞因子的來(lái)源，體外實(shí)驗(yàn)觀察，上皮細(xì)胞可產(chǎn)生炎癥性細(xì)胞因子（如IL-1、IL-8），調(diào)節(jié)性細(xì)胞因子（如IL-6、IL-7、IL-10、IL-15）和化學(xué)因子（如IL-8、RANTES、MIP-1β），并進(jìn)一步促成B細(xì)胞向產(chǎn)IgA的淋巴母細(xì)胞和漿細(xì)胞分化，這些細(xì)胞因子和化學(xué)因子由某些細(xì)菌病毒及其產(chǎn)物刺激生成的。體外實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，腸上皮細(xì)胞能將抗原呈遞給激活的T細(xì)胞。小腸、甚至一小部分結(jié)腸的上皮細(xì)胞都表達(dá)功能性MHC-Ⅱ分子，它們?cè)谀c系細(xì)胞中表達(dá)的水平可被上調(diào)。腸上皮細(xì)胞表面有一些細(xì)菌特異性受體，例如Toll樣受體家族，通過(guò)Toll樣受體，上皮細(xì)胞與腔內(nèi)菌群結(jié)合并相互作用，其中菌群可以促使上皮細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子，而淋巴細(xì)胞對(duì)這種細(xì)胞因子傳導(dǎo)信號(hào)的反應(yīng)很可能有調(diào)整菌群的作用，這種雙向的聯(lián)系可能促成已知的共生菌群對(duì)抗黏膜致病原的作用。

上皮細(xì)胞內(nèi)（間）淋巴細(xì)胞（（intraepithelial lymphocyte，iIEL）是存在于消化道上皮內(nèi)的龐大T細(xì)胞（CD3）群體（每6～10個(gè)細(xì)胞中就有一個(gè)），這部分細(xì)胞不同于潘氏小結(jié)和固有層，其中沒(méi)有漿細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，B細(xì)胞也可以沒(méi)有或不常見。表型上，按T細(xì)胞表面受體（TCR）不同，iIEL分為TCRαβ ⁺T細(xì)胞和TCRγδ ⁺T細(xì)胞，按T細(xì)胞表面抗原不同則分為：CD4 ^-CD8 ⁺T、CD4 ^-CD8 ^-T細(xì)胞、CD4 ⁺CD8 ^-T、和CD4 ⁺CD8 ⁺T細(xì)胞。在小鼠TCRαβ ⁺T細(xì)胞和TCRγδ ⁺T細(xì)胞大約各占一半，且大多CD4 ⁺T，而人的iIEL中多數(shù)是TCRαβ ⁺，CD8 ⁺，CD45RO ⁺T細(xì)胞；發(fā)育上，iIEL部分亞群（全部γδ ⁺T細(xì)胞和部分TCRαβ ⁺T細(xì)胞）是胸腺外發(fā)育成熟T細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)已證明C-kit ⁺lin ^-（配體標(biāo)記）的T細(xì)胞存在于小腸，證明胸腺外發(fā)育的iIEL起源于它們自身的前體細(xì)胞，并維持長(zhǎng)期的應(yīng)答。iIEL在宿主防御中具有多種功能，它具有完整的細(xì)胞毒能力包括NK、ADCC和T細(xì)胞的細(xì)胞毒性作用，因?yàn)榧纳x感染后iIEL數(shù)量增加，它們可能直接對(duì)寄生蟲發(fā)揮細(xì)胞毒性作用；在實(shí)驗(yàn)性移植物抗宿主疾病中，iIEL增加，從而提示可能是腸道內(nèi)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的一個(gè)標(biāo)志；iIEL很可能通過(guò)局部IFN-γ及其他細(xì)胞因子的分泌來(lái)保護(hù)上皮免受細(xì)菌病毒感染；此外iIEL亞群能提供輔助，對(duì)經(jīng)口免疫耐受的形成和調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞功能起一定的作用。

腸系膜相關(guān)淋巴組織中最具代表性的是派氏集合淋巴結(jié)（Peyer’s patches，PP），它是位于黏膜固有層的疏松結(jié)締組織中包含一個(gè)或多個(gè)淋巴濾泡的淋巴上皮集合體，在小鼠PP 長(zhǎng)3～4m，在大的動(dòng)物，如牛、羊等，可達(dá)4m；PP因缺乏輸入淋巴管而不同于其他淋巴組織，但它們有輸出淋巴管，取代輸入淋巴管的是一種特化的上皮，它能通過(guò)活躍的胞飲作用攝取腸腔內(nèi)的物質(zhì)，并通過(guò)跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)和胞吐作用將這些物質(zhì)輸送入濾泡內(nèi)，這種特化的濾泡相關(guān)性上皮（FAE）稱為M細(xì)胞。目前已清楚，抗原穿透上皮屏障在黏膜防御和系統(tǒng)免疫中是至關(guān)重要的一步，腸上皮呈遞抗原和微生物的能力與FAE有關(guān)，M細(xì)胞的典型特點(diǎn)是它能形成上皮內(nèi)的胞內(nèi)囊與特定淋巴細(xì)胞接觸，也正是在M細(xì)胞囊，iIEL能較早地與抗原相互作用。因此，M細(xì)胞的重要作用是運(yùn)輸抗原和微生物至基底淋巴細(xì)胞組織而激發(fā)免疫反應(yīng)。PP和相關(guān)的淋巴濾泡組織作為黏膜免疫反應(yīng)的誘導(dǎo)區(qū)，具有特化的冠狀上皮，可活躍的攝取抗原，同時(shí)，包含免疫誘導(dǎo)所需的所有細(xì)胞，即B細(xì)胞、T細(xì)胞和抗原呈遞細(xì)胞（樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）；T細(xì)胞位于濾泡間區(qū)和冠狀上皮下，這些T細(xì)胞已發(fā)育成熟，超過(guò)95%表達(dá)TCR，主要是抗原特異的Th1、Th2和CTL，這些細(xì)胞誘導(dǎo)和調(diào)整了體液免疫和細(xì)胞免疫，是黏膜屏障的重要組成部分；B細(xì)胞位于淋巴濾泡，其內(nèi)的生發(fā)中心含有sIgA+B細(xì)胞，大約占PP內(nèi)的B細(xì)胞的8%～15%，并能在生發(fā)中心內(nèi)發(fā)生亞型的轉(zhuǎn)變。樹突狀細(xì)胞（DCs）位于冠狀上皮下層并延伸入濾泡中，DCs也見于濾泡間T細(xì)胞區(qū)域。PP的DCs與其他部位DCs相比，不僅具有強(qiáng)有力的抗原呈遞作用，還能產(chǎn)生大量IL-10并參與CD4 ⁺T細(xì)胞分化的Th2調(diào)節(jié)途徑這足以說(shuō)明PP內(nèi)的DC具有免疫調(diào)節(jié)的作用。Stagg認(rèn)為DC與細(xì)菌自薦的相互作用是腸道免疫調(diào)節(jié)的中心，而細(xì)菌產(chǎn)物可以調(diào)節(jié)和影響DC功能。

腸黏膜固有層含有豐富的B細(xì)胞（20%）、T細(xì)胞（60%）、漿細(xì)胞、巨噬細(xì)胞（5%）以及數(shù)量相對(duì)較少的其他類型細(xì)胞如嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，PP內(nèi)的免疫細(xì)胞受到刺激后，最終進(jìn)入腸道黏膜固有層，在這里B細(xì)胞分化為大量的漿細(xì)胞，其中產(chǎn)IgA的漿細(xì)胞大約有70%～90%，其次是IgM的漿細(xì)胞占5%～15%，再次是IgG僅占3%～5%，IgE和IgD漿細(xì)胞不常見。事實(shí)上，產(chǎn)IgA的B細(xì)胞大多數(shù)出現(xiàn)在遠(yuǎn)處黏膜，換言之，抗原與一處黏膜表面接觸可促生對(duì)遠(yuǎn)處黏膜的保護(hù)作用，即所謂公共黏膜免疫例如，在腸道產(chǎn)生的免疫反應(yīng)能啟動(dòng)肺內(nèi)或陰道內(nèi)的黏膜免疫反應(yīng)，引發(fā)對(duì)利用口服疫苗來(lái)保護(hù)非腸道黏膜的思考。固有層內(nèi)T細(xì)胞大約2/3是CD3 ⁺CD4 ⁺（包括Th1和Th2），1/3是CD3 ⁺CD4 ^-CD8 ⁺T細(xì)胞（細(xì)胞毒/抑制T細(xì)胞）。T細(xì)胞一旦激活，就可產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子如IL-2、IL-4、IL-5和IFN-γ，輔佐其他因子對(duì)B細(xì)胞的刺激，刺激T細(xì)胞的抗原主要來(lái)自腸道菌群，證據(jù)表明，無(wú)菌動(dòng)物的B細(xì)胞出現(xiàn)死亡，而T細(xì)胞受體轉(zhuǎn)基因小鼠，盡管有正常菌群存在，但在無(wú)相關(guān)抗原情況下，LPT細(xì)胞仍處于初始階段。在腸道病變時(shí)，T細(xì)胞活化，釋放IFN-γ、TNF-α和Fas-L，其中Fas-L占主導(dǎo)地位；固有層內(nèi)T細(xì)胞對(duì)腸道菌群的反應(yīng)十分復(fù)雜，可生成效應(yīng)T細(xì)胞和調(diào)節(jié)T細(xì)胞，這些T細(xì)胞與黏膜免疫反應(yīng)有密切的關(guān)系，其中效應(yīng)T細(xì)胞主導(dǎo)正常防御性免疫反應(yīng)并在炎性腸病中起作用，T調(diào)節(jié)細(xì)胞-1（TR1），可使TCR/CD3復(fù)合物的信號(hào)傳導(dǎo)反應(yīng)消失，同時(shí)抑制Th1活性，分泌IL-10，抑制炎癥，介導(dǎo)口服耐受。

黏膜抗體的作用是保護(hù)腸道免受微生物和其他外來(lái)物質(zhì)的感染，是腸道黏膜的重要防線。血清中的IgA大部分是IgA1單體，而黏膜IgA以IgA2為主，且多數(shù)為二聚體，它由兩個(gè)基本的四鏈免疫球蛋白亞單位構(gòu)成，含四條α鏈和四條L多肽鏈IgA+B細(xì)胞激活后經(jīng)淋巴管進(jìn)入體循環(huán)，最后回歸固有層和遠(yuǎn)處黏膜效應(yīng)部位，在TH2調(diào)節(jié)下發(fā)育為成熟漿細(xì)胞并分泌IgA，在分泌入黏膜表面及黏液中。這些IgA抗體在抗感染中的免疫屏障/免疫排斥作用現(xiàn)已被證實(shí)，IgA抗體通過(guò)其低聚糖側(cè)鏈與外源凝集素樣細(xì)菌菌毛結(jié)合，防止細(xì)菌與腸上皮細(xì)胞多糖受體結(jié)合，干擾它們的動(dòng)力及穿透上皮能力；與抗原特異性結(jié)合調(diào)節(jié)免疫排斥；同時(shí)，IgA抗體能中和細(xì)菌毒素，從而起到保護(hù)黏膜作用。即使上皮屏障被微生物破壞，局部漿細(xì)胞分泌的IgA抗體仍然可以通過(guò)包被在完整的微生物表面或形成可溶性免疫復(fù)合物來(lái)與之結(jié)合，并穿過(guò)上皮清除微生物及其產(chǎn)物。糖皮質(zhì)激素和胃腸外營(yíng)養(yǎng)等均能干擾IgA合成，使之減少，導(dǎo)致腸道免疫功能下降，引發(fā)腸道感染甚至細(xì)菌易位而發(fā)生敗血癥。

腸-肝軸是腸道免疫的一種特殊機(jī)制。由于胃腸道和肝臟之間存在著密切的解剖和功能聯(lián)系，經(jīng)過(guò)胃腸道消化吸收的各種營(yíng)養(yǎng)和有毒物質(zhì)在進(jìn)入體循環(huán)前必須經(jīng)門靜脈系統(tǒng)進(jìn)入肝臟，在肝臟中進(jìn)行代謝和解毒。肝臟中巨噬細(xì)胞又稱庫(kù)普弗（Kupffer）細(xì)胞，是體內(nèi)固定型巨噬細(xì)胞中最大的細(xì)胞群體，占全身單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)的80%～90%，庫(kù)普弗細(xì)胞具有活躍的變形和吞噬功能，能清除來(lái)自腸道門靜脈系統(tǒng)中的細(xì)菌及內(nèi)毒素等微粒物質(zhì)，構(gòu)成了機(jī)體對(duì)逃逸胃腸黏膜免疫監(jiān)視的抗原和毒素的第二道重要防線。

除以上的屏障及其功能外，腸-肝-腦軸的變化、腸-肝-免疫軸的變化以及腸神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫軸的變化與相關(guān)疾病的關(guān)系也應(yīng)值得關(guān)注。

人體腸道中寄居著一千多種10 ¹³～10 ¹⁴個(gè)細(xì)菌，這些細(xì)菌在腸腔內(nèi)形成一個(gè)多層次的生物層，構(gòu)成了一個(gè)相互依賴、相互作用又相互制約的微生態(tài)環(huán)境。其中構(gòu)成生物屏障的主要菌群是專性厭氧菌，這些菌群是其他菌群的上百倍，通過(guò)占位性保護(hù)效應(yīng)、營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)、產(chǎn)生有機(jī)酸和抑菌物質(zhì)等機(jī)制發(fā)揮著生物屏障的功能。具體見腸道菌群的防御感染作用一章。

動(dòng)物模型研究顯示，無(wú)菌環(huán)境下喂養(yǎng)的小鼠隱窩細(xì)胞生長(zhǎng)率下降，且隱窩所含細(xì)胞數(shù)比結(jié)腸內(nèi)具有正常菌群的小鼠明顯減少，而喂飼單鏈絲狀分枝菌后，隱窩細(xì)胞分化增快，腸絨毛處腸上皮細(xì)胞/杯狀細(xì)胞的比值增加。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，腸道菌群中的雙歧桿菌、乳酸桿菌等及其代謝產(chǎn)物（主要是短鏈脂肪酸）通過(guò)對(duì)腸上皮細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)而產(chǎn)生促進(jìn)增殖的作用，可以促進(jìn)腸上皮細(xì)胞（IEC-6）DNA的合成，從而促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖。腸道正常菌群對(duì)腸上皮細(xì)胞的分化有影響，這種影響與細(xì)菌的數(shù)量呈明顯的依賴關(guān)系，即細(xì)菌必須達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)量（＞10 ⁷CFU）才能對(duì)腸上皮細(xì)胞分化產(chǎn)生影響。Yan等研究發(fā)現(xiàn)，乳桿菌LGG能夠產(chǎn)生一種可溶性蛋白，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞生長(zhǎng)，維護(hù)腸黏膜屏障功能。

腸道有益菌可通過(guò)增強(qiáng)腸上皮細(xì)胞緊密連接來(lái)加強(qiáng)腸上皮細(xì)胞的功能。有報(bào)道顯示，嗜酸乳桿菌能增加緊密連接蛋白表達(dá)，從而保持腸道上皮細(xì)胞的緊密連接功能，保持黏膜完整性，降低細(xì)菌易位速率。Zyrek等用極化的單層T ₈₄上皮細(xì)胞做模型，監(jiān)測(cè)致病性大腸埃希菌E2348/69菌株（EPEC）感染的影響，并研究益生菌的黏膜修復(fù)作用。當(dāng)益生菌大腸埃希菌Nissle 1917（EcN）與EPEC共培養(yǎng)，或EPEC感染后再加入EcN時(shí)，被破壞了的上皮細(xì)胞層屏障作用和屏障完整性都得到恢復(fù)。提示EcN可改變緊密連接蛋白質(zhì)（zonula occludens-2，ZO-2）的表達(dá)量及分布，并影響到300多個(gè)基因的表達(dá)。劉忠山等對(duì)嚴(yán)重?zé)齻蟠笫笱a(bǔ)充外源性雙歧桿菌，與不應(yīng)用雙歧桿菌燒傷組的超微結(jié)構(gòu)比較，具有腸黏膜細(xì)胞及細(xì)胞間連接損傷輕，修復(fù)快等表現(xiàn)。另外，雙歧桿菌還可通過(guò)激活巨噬細(xì)胞合成并分泌bFGF，TGF和EGF等刺激成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞向損傷部位移動(dòng)，通過(guò)激活氨基酸運(yùn)輸、蛋白質(zhì)合成等途徑，使損傷腸黏膜得以再生、修復(fù)。

黏蛋白是一類大分子糖蛋白，由腸道杯狀細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞分泌，回腸、結(jié)腸黏蛋白的主要成分是由杯狀細(xì)胞表達(dá)的MUC2型黏蛋白，黏蛋白膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使化學(xué)性刺激劑、消化的食物、毒素和細(xì)菌等攻擊性大分子物質(zhì)很難通過(guò)，保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受酸和腸腔內(nèi)容物的損害；黏蛋白的羧基末端有微生物黏附的結(jié)合位點(diǎn)，可與腸上皮細(xì)胞的上的結(jié)合位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)，以阻止病原體與腸上皮細(xì)胞結(jié)合，使之處于黏液層，并隨腸蠕動(dòng)時(shí)將之清除。一般認(rèn)為黏液層為專性厭氧菌提供良好的生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)其生長(zhǎng)。雙歧桿菌、乳酸桿菌不僅不降解黏蛋白，其降解產(chǎn)物如短鏈脂肪酸醋酸鹽等還可通過(guò)受體調(diào)節(jié)機(jī)制促進(jìn)腸道黏蛋白的分泌，因此，腸道雙歧桿菌對(duì)維護(hù)腸黏液層屏障功能的穩(wěn)定有重要意義。

已有研究發(fā)現(xiàn)，某些乳桿菌能增加黏蛋白MUC3 mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯，促進(jìn)MUC3的分泌，從而增強(qiáng)腸道的化學(xué)屏障功能。此外黏蛋白還有很多功能，如防止大分子物質(zhì)、藥物、毒素等的彌散；和黏膜表面的分泌型IgA相互作用參與黏膜防御；參與上皮細(xì)胞的修復(fù)等。

腸道上皮細(xì)胞產(chǎn)生和分泌大量的抗微生物多肽，包括血管生成因子-4 （angiogenin-4）、防御素和cathelicidies，這些成分形成了對(duì)所有單細(xì)胞微生物共有的先天的防御機(jī)制，并在所有的上皮表面產(chǎn)生，以阻止微生物的侵入。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，常規(guī)小鼠在斷乳時(shí)，其腸隱窩上皮中的Paneth細(xì)胞（潘氏細(xì)胞）表達(dá)血管生成因子-4的mRNA明顯增高，而無(wú)菌小鼠的表達(dá)無(wú)明顯變化。提示在新生兒早期腸道菌群能夠刺激Paneth細(xì)胞產(chǎn)生血管生成因子-4。Tol1樣受體（TLRs）屬于模式識(shí)別受體（pattern-recognition receptors，PRRs）蛋白家族-Toll受體家族，作為感染的傳感器觸發(fā)炎癥反應(yīng)和宿主免疫反應(yīng)。近年發(fā)現(xiàn)TLRs在維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定方面發(fā)揮重要的作用，而保持腸黏膜內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定（免疫耐受）的基礎(chǔ)是腸道菌群。由腸道共生菌群激活的TLR信號(hào)系統(tǒng)，能保護(hù)腸道免受炎癥傷害，并減少由炎癥傷害造成的死亡。動(dòng)物模型提示，腸道共生菌和由它們產(chǎn)生的各種配體在腸黏膜保護(hù)和修復(fù)過(guò)程中起決定性作用，共生菌分泌的脂多糖、脂磷壁酸等，以及代謝產(chǎn)生的丁酸作為TLR的配體，與正常腸道表面的TLR相互作用，產(chǎn)生基礎(chǔ)信號(hào)。這些信號(hào)使得腸上皮細(xì)胞耐受損傷的能力增強(qiáng)，獲得腸道表面的動(dòng)態(tài)平衡，同時(shí)也使腸道表面具有更強(qiáng)的修復(fù)能力，保持了腸道的健康和微生態(tài)的平衡。

NOD/CARD（nucleotide oligomerization domain/ caspase recruitment domain）受體（NLR）是另一類細(xì)胞內(nèi)重要的PRRs，目前已經(jīng)確定有二十余種NLRs，其中最有特征的NLRs是NOD1（CARD4）和NOD2。這兩種受體均能夠識(shí)別肽聚糖片段。與TLRs一樣，NOD在啟動(dòng)固有免疫和適應(yīng)性免疫、維持黏膜免疫耐受的完整性方面具有重要的作用，并且兩者的作用是相互獨(dú)立的。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，NOD2缺乏小鼠腸上皮細(xì)胞分泌前炎癥因子和細(xì)胞凋亡增加、腸道通透性增高，阻止致病菌定植的能力降低，加重DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎病變，而補(bǔ)充腸道菌群能夠增加NOD2的表達(dá)。

無(wú)菌動(dòng)物和悉生動(dòng)物研究已經(jīng)證實(shí)，腸道正常菌群的存在能夠促進(jìn)出生后腸道黏膜免疫系統(tǒng)包括GALT的發(fā)育成熟，并且刺激腸道分泌sIgA。Peyer結(jié)和其他次級(jí)濾泡是適應(yīng)性免疫應(yīng)答的主要作用部位。研究發(fā)現(xiàn)在無(wú)菌環(huán)境中出生和飼養(yǎng)的動(dòng)物其Peyer斑較小，同時(shí)伴有CD4、CD8和IgA分泌型淋巴細(xì)胞數(shù)目的減少，對(duì)正常飲食抗原免疫耐受的能力缺失。細(xì)菌植入后，可導(dǎo)致淋巴細(xì)胞的快速增殖和Peyer結(jié)的增大，但對(duì)正常飲食抗原免疫耐受的能力仍無(wú)法恢復(fù)。這表明細(xì)菌和腸黏膜之間的接觸在初始的先天性免疫和新生兒早期階段的適應(yīng)性免疫具有極其重要的作用。的確，“侵襲”的腸道細(xì)菌通過(guò)“感染”腸上皮細(xì)胞和M細(xì)胞，從而在GALT的發(fā)育中起著極其重要的作用。有研究表明，當(dāng)?shù)谝淮谓佑|腸道菌群時(shí)，有相當(dāng)多的菌群穿過(guò)黏膜且可從腸系膜淋巴結(jié)中或脾臟中培養(yǎng)出這些菌群。隨著適應(yīng)性免疫反應(yīng)的激活，其免疫活性可自限性地升高從而維持正常微生物菌群局限于腸腔內(nèi)。生發(fā)中心的反應(yīng)在“感染”后14天達(dá)高峰之后開始減弱。因此，GALT在早期不成熟階段，可以容許兩種顯著對(duì)立的結(jié)果：①適度、恰當(dāng)?shù)蒯槍?duì)病毒和細(xì)菌病原體的炎癥反應(yīng)調(diào)控免疫防御機(jī)制的發(fā)育；②促進(jìn)對(duì)飲食抗原的耐受極其復(fù)雜的免疫機(jī)制的發(fā)生發(fā)育。在嬰兒期的腸道菌群不斷地進(jìn)行構(gòu)建和演替過(guò)程中，除適應(yīng)腸腔環(huán)境發(fā)生耐受外，還有助于以上兩種的免疫功能的發(fā)育。

研究還發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充外源性雙歧桿菌和乳桿菌能夠維持腸道免疫功能。王忠堂等研究發(fā)現(xiàn)，大鼠嚴(yán)重燙傷后腸道sIgA產(chǎn)生明顯受抑制，補(bǔ)充外源性雙歧桿菌可促進(jìn)腸道sIgA合成與分泌。Vinderola等人用瑞士乳桿菌灌喂小白鼠以后，發(fā)現(xiàn)在小腸中sIgA ⁺漿細(xì)胞的量有所增加。蔡玟等觀察到，小白鼠攝入一定劑量含嗜酸乳桿菌NCFM和乳雙歧桿菌Bi-07的益生菌補(bǔ)充劑，可增強(qiáng)細(xì)胞免疫、體液免疫功能及NK細(xì)胞活性的作用。此外，有報(bào)道雙歧桿菌能誘導(dǎo)IL-1、IL-2、IL-6、IL-10、TNF-α、TNF-γ和IFN-γ等細(xì)胞因子的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)針對(duì)病原微生物感染的免疫反應(yīng)，改善腸黏膜免疫屏障功能。