宿主免疫系统与肠道菌群的相互作用对维持肠道稳态具有十分重要的作用。当这种共生关系被破坏时，肠道菌群紊乱，可引起或促成疾病。

健康人群肠道菌群以益生菌为优势菌群，并保持菌种类型和数量的稳定。有益菌黏附于肠黏膜表面，构成了肠道的一层“微生物屏障”，通过占位、竞争、分泌有机酸及抑杀菌肽等机制，抑制致病菌和条件致病菌的入侵和生长，从而保持肠道微生态的平衡。

人体共生微生物群落处在平衡状态中，有益菌的数量大于致病菌的数量，这对维持人体健康状态十分重要。

人和哺乳动物胃肠道面积十分巨大，由于存在皱襞、绒毛和微绒毛等结构，仅胃肠道黏膜面积就达到约400m2，而成年人体表面积也不过1.5~ 2.0 m2，显然肠道是人体与外界进行物质交流的最大门户，同时也是最大的免疫应答场所，因此，肠道免疫十分重要。有研究表明，益生菌进入黏膜下层被巨噬细胞吞噬，可增强黏膜局部免疫水平，该种细胞和体液免疫的增强作用也可提高抗肿瘤作用。

益生菌的抗原可刺激黏膜M细胞，从而促进肠道黏膜免疫系统的发育；激活吞噬细胞和B淋巴细胞，使B淋巴细胞在黏膜淋巴样组织中形成生发中心（淋巴滤泡），并转化为浆细胞分泌黏膜抗体IgA。

研究发现，益生菌可通过多种途径增强肠黏膜屏障功能：一是调控肠上皮细胞间紧密连接；二是益生菌通过占位效应与致病微生物竞争黏膜细胞上的附着位点，从而限制病原微生物的侵袭和繁殖；三是益生菌可抑制肠黏膜细胞的溶破和凋亡，从而维护胃肠黏膜的完整性；四是有些益生菌可产生抗菌肽和溶菌酶，而被黏附益生菌的黏膜上皮细胞也可分泌一种黏蛋白，可束缚致病微生物，这些物质属于天然免疫物质，有助于肠道预防感染和调节免疫系统。

过于强烈的免疫应答为免疫超敏反应，即过敏，是对机体有害物质的免疫反应。免疫耐受即对某些食物及环境常见的抗原或半抗原发生的不应答或负应答。研究发现，益生菌通过促进免疫系统的发育，影响口服耐受的建立。

益生菌在肠道起到免疫佐剂的作用，其参与活化GALT，诱导T、B淋巴细胞和巨噬细胞分泌细胞因子，增强抗体的分泌，增强免疫识别力，促进机体的非特异性和特异性免疫机能。