经过全球科学家长年临床研究，益生菌对免疫系统的平衡和调节作用已得到充分证实。过去这些研究常以日常食用的发酵奶（酸奶，益生菌饮品等）为研究对象。也有理论认为牛奶发酵过程中所使用的乳酸菌或益生菌所释放和代谢产生的某些物质，亦具有一定的提升免疫功能的特性。
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益生菌提高免疫细胞活性与抗体的生成
益生菌提高白细胞的吞噬和消化病原体的能力
| 喂养含益生菌的酸奶的动物实验表明，吞噬细胞和淋巴细胞的活性在3天内均会提高，巨噬细胞的活性也因益生菌的补充而提高。加拿大某大学的研究显示，给小白鼠常规喂养含某种瑞士乳杆菌的发酵牛奶，它们胃肠道的巨噬细胞的活性在一周内明显提高。另一项来自澳大利亚的研究也表明，4种常规的乳杆菌均能促进淋巴细胞的产生。另有在新西兰梅花=斯大学的吉尔（Gill）教授研究发现：服用鼠李糖乳杆菌后，多形核白细胞活性以及单核吞噬细胞（单核白细胞）的噬菌活性均有显著提高。 | |  |
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益生菌增强体内产生IgA和IgG的能力，防治流感
益生菌增强体内产生IgA和IgG的能力。乳杆菌在对轮状病毒疫苗的反应可提升机体生成IgM。另一研究也表明，使用益生菌，对伤寒接种疫苗的抗体反应液提高了。益生菌的效果可能是增加了细菌对肠道内壁的附着与定植，从而激活此处的抗体产生。促进抗体的生成意味着人们得病的几率小了，因为在致病细菌起作用前，人体已针对他们进行攻击并消除之。
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益生菌帮助提升细胞因子的活性
益生菌可以提高白细胞介素-10的活性，从而起到双向调节平衡的作用。一些益生菌被认为白细胞介素-12（IL-12)的强有力的激活剂，它们通过与肠道的上皮细胞层和肠道免疫系统的细胞相互作用。促进细胞介导的免疫性的提高。
在爱尔兰进行的一项关于消化疾病的研究中，研究者发现唾液乳杆菌克抑制炎症性的细胞因子（如肿瘤坏死因子α，TNF-α）在肠道中的产生。他们同时也研究了功能不同的Th1和Th2细胞的反应平衡性（“Th”代表“T辅助细胞”）。Th1细胞是帮助杀伤性细胞的，而Th2细胞则是帮助制造抗体B细胞的。两者的平衡是免疫系统能力的重要标志，即争强对危险的病原体的清除而不过度作用以致产生过敏或自身免疫的问题。研究还发现有几种乳杆菌菌种能够提升Th2抗体生产的反应和抑制炎症性Th1反应。
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