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肠道微生物生态系统是宿主微生物群相互作用和以细菌为主的微生物群之间相互作用的集合，而肠道微生物群现在被认为是调节宿主健康的关键因素之一。益生菌是一种对宿主健康有益的微生物，不仅能通过调节肠道微生物区系和肠道免疫等方式抑制病原微生物对肠道健康的损害，还具有良好的抗病毒效果。
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益生菌主要通过抑制有害菌定植、改善肠道的屏障功能、维持肠道健康菌群和提高免疫力。益生菌有助于抑制肠道病原菌的入侵和定植。乳酸菌和双歧杆菌对肠道上皮细胞具有较强的黏附作用，通过竞争营养物质和黏附位点来干扰病原菌在肠上皮细胞的定植，如保加利亚德氏乳杆菌亚种、副干酪乳杆菌和鼠李糖乳杆可抑制肠炎。益生菌通过竞争性黏附作用可保护肠黏膜的完整性和功能，降低致病菌对肠道的占位及损伤，从而发挥益生作用。
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益生菌有助于调节宿主的免疫功能，减少病毒的侵袭。免疫功能是机体自身的防御机制，是机体识别和排除"异己"的生理反应。免疫系统是保护肠道健康最重要的屏障，而益生菌具有免疫调节作用、维持肠免疫和上皮屏障完整性。比如枯草芽孢杆菌通过增强巨噬细胞功能、肠道黏膜屏障和机体免疫。不仅可激活体内的黏膜和体液免疫反应，而且有助于降低腹泻率。通过影响肠道相关淋巴组织中的细胞因子水平，激活免疫细胞活性、改善肠道菌群来发挥其直接抑制作用。
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病毒会附着在宿主细胞受体上进入细胞内部，而益生菌可黏附病毒来阻断其与细胞受体结合，也可以黏附到黏膜上皮细胞表面，覆盖受体位点或竞争特定受体，阻止病毒与细胞表面受体结合。