SIBO可能通过以下几种机制产生IBS症状。
1.产气过多 正常饮食中含有大量碳水化合物和含硫蛋白质，经过消化吸收后肠道中也存在一定量的淀粉、乳糖、多肽、氨基酸等底物，它们在肠道细菌的作用下可发酵产生氢、二氧化碳、甲烷、硫化氢等气体，而SIBO可导致上述气体生成过多并在肠道中蓄积，进而产生胃肠胀气、管腔扩张过度及腹胀，如产气量过大，也可引起腹部胀痛。
2.降低肠道动力 动物实验表明乳杆菌和双歧杆菌可显著缩短大鼠小肠移行运动复合波（MMC）的周期，促进小肠动力；而微球菌和大肠埃希菌则会明显延长MMC周期，降低小肠动力。SIBO降低肠道动力的机制可能是通过代谢终产物实现的，小肠细菌发酵产物中的甲烷可降低肠道蠕动性，硫化氢可抑制肠道平滑肌的收缩。SIBO导致甲烷及硫化氢等代谢产物生成过量，从而导致肠道动力降低。
3.增加肠道敏感 SIBO增加内脏敏感性的机制可能是通过影响神经递质、激素、免疫分子的平衡来实现的。一方面，小肠细菌可通过多种复杂途径影响色氨酸和5-羟色胺的代谢，5-羟色胺可通过肠神经系统传递肠道痛觉信号，从而影响内脏的敏感性。另一方面，小肠细菌发酵产生的代谢产物、特殊气体及异常受体通道均可提高内脏的敏感性。研究表明肠道内短链脂肪酸含量的变化、细菌内毒素脂多糖、硫化氢气体等均可提高IBS患者的内脏敏感性，引起腹部不适及腹痛等IBS症状。动物研究也发现肠道菌群的代谢产物可直接刺激肠黏膜感受器，并激活肠黏膜免疫细胞，进而提高肠道敏感性。
4.脂肪吸收障碍 肠道细菌可将肠道中的结合胆汁酸脱去牛磺酸或甘氨酸，转变为游离性胆汁酸，SIBO可使肠腔内的结合胆汁酸大量分解为游离胆汁酸，游离胆汁酸可刺激肠道分泌过多水分，进而引起IBS患者腹泻症状。
（二）肠道菌群失调导致肠黏膜屏障障碍
当肠道菌群失调时，致病菌可通过竞争性结合肠黏膜上皮、产生内毒素等机制，引起肠壁充血水肿、肠绒毛受损脱落、肠黏膜通透性增加等后果，从而破坏肠黏膜的机械屏障与生物屏障。菌群失调还可通过改变肠道动力来破坏化学屏障。研究发现，肠道菌群失调可导致条件致病菌和致病菌过度增殖，产生大量内毒素和外毒素，侵袭并破坏肠黏膜，致病型大肠埃希菌的上升可抑制肠上皮细胞紧密连接蛋白ZO-2的表达，造成肠黏膜屏障受损。另外一项研究发现，肠道感染诱发IBS模型小鼠的肠道Cajal间质细胞增生，导致肠道传输时间明显缩短，这会大大减少胃酸、胆盐等消化液的肠道驻留时间，削弱其杀伤致病菌的作用，从而破坏肠道化学屏障。肠道菌群失调还可引起肠黏膜炎症反应，破坏肠黏膜固有层分泌SIgA的作用，从而破坏肠道免疫屏障。(www.xing528.com)
（三）肠道菌群失调诱发肠黏膜免疫异常
肠道菌群失调时，致病性细菌、真菌、病毒等作为抗原物质能够引起宿主免疫防御反应，激活肠道黏膜免疫过程。肠道免疫活性细胞主要有肥大细胞（mast cell，MC）和嗜铬细胞，这些细胞活化后可释放多种炎症因子与神经递质，肠道感觉神经元与这些释放物相互作用，引起内脏感觉-运动异常，导致IBS发病。肠嗜铬细胞能够释放5-羟色胺，后者作用于肠黏膜外神经、黏膜下神经及平滑肌间神经，导致肠道蠕动加快、肠上皮分泌增加、平滑肌收缩、肠道敏感性增加等一系列生物学效应，并将各种不适症状上传至皮质中枢，引起腹痛、腹部不适、排便习惯改变等一系列典型IBS临床症状。肠道免疫细胞一般消退较慢，即使菌群失调已经纠正，肉眼已观察不到黏膜炎症的表现，病理仍可观察到黏膜及黏膜下T细胞、淋巴细胞增多现象。
（四）肠道菌群失调导致脑肠轴异常
肠道运动功能受肠神经系统（enteric nervous system，ENS）、椎前神经节和中枢神经系统（central nervous system，CNS）共同调控，它们之间相互影响、相互作用，这一调控系统称为脑-肠轴。其中ENS由胃肠道的感觉神经元、中间神经元和效应神经元组成，效应神经元包括控制肠道运动的肠肌间神经丛和调节肠道分泌、血流的黏膜下神经丛。ENS可以自行调节肠道血流量、肠道上皮物质转运以及胃肠免疫反应和炎症过程，对肠平滑肌运动的调节作用尤为突出。致病菌通过上述途径破坏肠道的水、电解质平衡并提高肠道敏感性，引起腹泻、腹部不适等IBS症状。ENS还可和中枢神经系统相互作用，在对方受到刺激时自身呈现高反应性。
肠道菌群的改变受大脑功能的影响，菌群改变反过来也可以影响大脑的功能和宿主的行为。有证据表明IBS患者常伴有心理障碍，如焦虑或抑郁，有心理压力的人更容易患上感染后IBS（postinfections IBS，PI-IBS）。肠道菌群、肠-脑轴之间的联系是一个假设存在的双向调节，是一个自我平衡的网络。肠道菌群失调后，肠道免疫细胞或炎症细胞激活黏膜免疫，上皮屏障功能受到破坏，刺激肠神经元释放神经递质，释放促炎因子，从而提高神经元的兴奋性并影响神经元的传导，并通过多种生物活性物质作用于IBS患者的ENS，导致内脏敏感性升高和蠕动功能障碍。此外，肠道菌群可能不仅释放代谢产物，也可诱导宿主产生免疫介质，从而直接或间接地影响肠道神经系统。然而，还有许多关于肠道菌群在IBS中的作用仍然知之甚少。致病菌通过上述途径影响肠道的水、电解质平衡及肠道敏感性，导致腹泻、腹部不适等IBS症状。ENS还可以和CNS相互作用，在对方受到刺激时自身呈现高反应性。肠道感染产生的细胞因子以及细菌内毒素影响下丘脑促肾上腺皮质激素释放因子（corticotropin-releasing factor，CRF）神经元，活化下丘脑-垂体-肾上腺轴，通过儿茶酚胺激素影响胃肠道的运动和分泌。IBS人群乳酸杆菌和韦荣球菌等产SCFA的细菌含量增多，肠道内醋酸、丙酸及总体有机酸含量显著升高。SCFA能够刺激肠道和交感神经系统并增加肠道转运，还可通过增加酪氨酸羟化酶基因的表达而影响多巴胺和去甲肾上腺素的合成。肠道微生物群通过SCFA作用于肠嗜铬细胞，并且主要在远端肠道中增加5-HT的产生。而5-HT既可以通过ENS影响肠道的运动和分泌，传递肠道疼痛症状，又可以作为CNS中重要的信号分子，在控制情绪方面起到重要的作用。粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）的发展进一步揭示了IBS肠道微生物菌群组成的变化与神经系统功能紊乱之间的因果联系。将IBS患者的粪样移植至无菌小鼠肠道内，引起小鼠肠道蠕动加快、黏膜屏障功能失调，同时还导致小鼠焦虑行为的产生。此外，有研究表明小鼠出生早期使用低剂量青霉素引起了肠道微生物菌群持续性的改变，额叶皮质免疫应答激活，血脑屏障完整性受损，小鼠成年后焦虑样、侵略性等行为增加。
越来越多的研究证实了微生物-肠-脑轴的存在，微生物-肠-脑轴的相关研究在近10年取得了巨大进展，然而，肠道微生物与宿主神经系统间互相作用的机制还需要进一步的研究和探索。
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