随着微生物医学领域发展，允许我们沿着脑-肠信号轴去阐明肠道微生物群的作用。微生物-脑-肠轴显然已成为一个迅速发展的研究领域，涵盖神经科学、精神病学、胃肠病学和微生物学等广泛的生物医学研究。目前公认的肠道微生菌本身是双信号通路中至关重要的信息介质。某些形式的心理/ 身体应激可以改变有益于机体对抗应激的肠道微生菌群，如许多益生菌和益生素。有研究指出与健康人相比较，IBS 病人有明显的肠道微生菌群改变的生物学特点。因此，益生菌的干预可能对IBS 病人是有益的。抗生素诱导的内脏感觉高敏再次揭示了肠道微生物群在内脏痛病理生理机制中的作用。抗生素是一类能干扰其他细胞发育功能的刺激性代谢产物。长期使用抗生素可改变肠道菌群的组成，增加肠道炎性细胞活性，导致内脏高敏感及中枢神经系统(central nervous system，CNS)的永久性改变。抗生素也可直接作用于神经系统，影响肠-脑信号的传递，改变内脏敏感性。如克拉霉素可以拮抗突触后膜上γ氨基丁酸受体，增加大鼠神经元的兴奋性。林可类抗生素可通过调节结肠上皮细胞离子转运，抑制胆碱能神经传递。红霉素可减少P物质和ACh的释放，抑制豚鼠小肠肌间神经丛活性。
肠道屏障功能的破坏可能是引起内脏痛的另一种机制。实验发现，鼠李糖乳杆菌CNCM 1-3690可通过恢复肠道屏障完整性并增加紧密连接蛋白、闭合蛋白和上皮细胞钙黏蛋白的水平，保护肠道屏障。双歧杆菌可通过调节免疫系统的表达，产生有机酸竞争性地黏附于黏膜和上皮，改变肠道菌群，增加双歧杆菌和乳酸菌的比例，也可通过促进紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin的表达，抑制促炎性细胞因子IL．6和IL-7的表达，降低纵行肌条间ACh的收缩反应性，加强肠道上皮屏障功能。
肠道菌群可通过神经、内分泌和免疫途径与CNS交流，影响大脑的功能和行为，且个体的微生物群组成可影响他们对焦虑和抑郁症的易感性。无菌动物与正常有菌动物相比，海马中5-HT及其主要代谢产物5一羟吲哚乙酸浓度升高，血浆中色氨酸(5．HT的前体)浓度增加，表明微生物群可以通过体液途径影响CNS中5-HT传递。用柠檬酸杆菌感染小鼠发现，血清皮质酮水平降低，小鼠焦虑样行为增加，认知功能障碍。人类IBS和动物模型脑功能成像研究发现，前扣带回及前庭和下丘脑皮层对内脏疼痛和压力刺激的反应增强。
益生菌在IBS治疗中的疗效是肯定的，但机制尚不清楚，可能与抑制促炎细胞因子和氧化应激有关。通过运用益生菌的疗法来调节肠道微生物的方法显示，八种益生菌的混合物可以阻碍新生期母婴分离诱发的内脏痛高敏的发展，同时可逆转色氨酸羟化酶-1(TPH-1)基因的上调。双歧杆菌属特别是婴幼儿双歧杆菌和植物乳酸杆菌可以有效地改善应激和结肠炎诱导的内脏痛高敏。
Ait-Belgnaoui A, Colom A, Braniste V, et al . Probiotic gut effect prevents the chronic psychological stress-induced brain activity abnormality in mice. Neurogastroenterol Motil, 2014, 26(4): 510 ~ 520.
Xu D, Gao J, Gillilland M, et al . Rifaximin alters intestinal bacteria and prevents stress-induced gut inflammation and visceral hyperalgesia in rats. Gastroenterology, 2014, 146(2): 484 ~ 496 e484.
