Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hệ vi khuẩn đường ruột đóng một vai trò quan trọng trong việc xây dựng hàng rào đường ruột, chủ yếu bao gồm các khía cạnh sau đây.
(1) Hình thành hàng rào màng sinh học
Hệ vi khuẩn sinh lý bình thường của ruột có thể bám vào niêm mạc ruột để tạo thành hàng rào màng sinh học. Hàng rào màng sinh học của ruột có thể tạo thành vật cản, ngăn không cho vi khuẩn có hại tiếp xúc với niêm mạc ruột. Đồng thời, một số chế phẩm sinh học cũng có thể tạo ra các chất kháng khuẩn như bacteriocin và hydrogen peroxide. Ngoài ra, một số vi khuẩn đường ruột cũng có thể chuyển hóa để tạo ra các axit béo chuỗi - ngắn, làm giảm độ pH của đường ruột và ức chế sự phát triển và sinh sản của vi khuẩn có hại. Do đó, lợi khuẩn đường ruột tham gia vào việc xây dựng hàng rào ruột đầu tiên.
(2) Thúc đẩy sự hình thành của hàng rào chất nhờn
Hàng rào chất nhầy của ruột chủ yếu bao gồm mucin và immunoglobulin A do tế bào ruột và tế bào biểu mô tiết ra. Chất nhầy liên kết với vi khuẩn đường ruột, ngăn vi khuẩn có hại bám vào biểu mô ruột. Immunoglobulin A có hoạt tính kháng thể chống lại một số loại virus, vi khuẩn và các kháng nguyên nói chung. Nó là hàng rào quan trọng của niêm mạc ruột và là tuyến phòng thủ đầu tiên để ngăn chặn mầm bệnh xâm nhập cơ thể. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hệ vi khuẩn đường ruột bình thường có thể kích thích các tế bào biểu mô ruột tiết ra mucin và immunoglobulin A, và thúc đẩy sự hình thành của hàng rào chất nhầy.
(3) Ảnh hưởng đến sự hình thành lớp tế bào biểu mô ruột
Các tế bào biểu mô ruột phân biệt với các tế bào gốc đa năng trong crypts. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hệ thực vật bình thường trong ruột có thể ảnh hưởng đến sự biệt hóa của các tế bào biểu mô ruột. Ví dụ, Clostridium butyricum và các chất chuyển hóa của nó có thể thúc đẩy tăng sinh tế bào biểu mô ruột. Đồng thời giữa các tế bào biểu mô ruột có những điểm nối chặt chẽ, có tác dụng ngăn chặn sự xâm nhập của các chất có hại cho đường ruột một cách hiệu quả. Hệ vi sinh vật đường ruột có thể ảnh hưởng đến sự biểu hiện của các protein nối chặt chẽ, do đó ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của hàng rào ruột.
(4) Ảnh hưởng đến chức năng hàng rào miễn dịch của ruột
Hàng rào miễn dịch ruột được cấu tạo bởi các mô lympho ở ruột và các globulin miễn dịch bài tiết ở ruột. Hàng rào miễn dịch có thể kích thích sự bài tiết chất nhầy trong ruột và đẩy nhanh tốc độ chảy của lớp chất nhầy, do đó ngăn chặn sự kết dính và xâm nhập của vi khuẩn. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng sự hiện diện của hệ vi khuẩn đường ruột bình thường là chìa khóa cho sự phát triển của hệ bạch huyết ruột. Sau khi hệ vi khuẩn đường ruột bị tiêu diệt bằng kháng sinh, bạch huyết trong ruột không thể phát triển bình thường và trở nên yếu ớt, khả năng miễn dịch cũng bị suy giảm! Probiotics như Clostridium butyricum có thể kích hoạt hệ thống miễn dịch. Sự biểu hiện của các tế bào và các globulin miễn dịch đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện chức năng hàng rào miễn dịch của niêm mạc ruột.