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饮食相关的胃肠道反应主要是由于食物刺激了肠道的机械感受器、化学感受器（如辣椒素），或改变胃肠道传输功能、渗透压或分泌功能。具体机制如下：
一、 食物过敏

据统计，1％～4％ 的美国人群存在食物过敏。食物过敏的机制可分为 IgE 介导（1 型超敏反应）和非 IgE 介导。IgE 介导的过敏反应起病急，最常发生于花生、坚果、鸡蛋、牛奶、大豆、鱼、贝壳、草莓和小麦等食物。最常见的过敏反应为急性荨麻疹，常见的胃肠道反应包括恶心、吞咽困难、腹痛、呕吐和腹泻。皮肤针刺试验比放射性过敏原吸附试验对诊断 IgE 超敏反应更有价值。非 IgE 介导的过敏反应由 Th2 细胞介导，起病较缓，症状局限在胃肠道。
二、 食物不耐受

食物不耐受反映了多种疾病过程的非免疫性反应，包括非乳糜泻性麸质过敏（NCGS），食物中化学成分的影响（如组胺、谷氨酸盐、咖啡因）、酶缺乏症（如乳糖酶）、运输障碍（如果糖）、食物中的短链碳水化合物的影响。尤其是，IBS中50％～70％ 的患者存在食物不耐受，严重影响了患者的生活质量。食物引起的胃肠道不适症状在女性中高发。常见的不耐受食物包括：高碳水化合物饮食、咖啡、酒精、牛奶、巧克力、豆类、洋葱、卷心菜及脂肪、香料含量高的食物。
三、乳糖酶缺乏

是与食物不耐受关系最密切的酶缺乏症。果糖是一种单糖，常导致 IBS 患者出现腹部不适症状。由于小肠上皮细胞内果糖转运体 GLUT-5 数量有限，导致果糖在小肠的吸收较少。未被吸收的果糖可加快肠道蠕动，增加肠道产气。50％ 的健康自愿者口服 25 g 果糖后出现果糖吸收不良的表现，而口服 50 g 果糖后出现吸收不良者的比例可高达 75％。短链碳水化合物，通常存在于谷物、水果、蔬菜、豆类、坚果中，包括果聚糖、低聚半乳糖（半乳糖体）及多元醇。这些物质在小肠中难以吸收，可使大肠渗透压增加，结肠细菌发酵，导致胃肠道不适。结肠细菌发酵又可产生氢、甲烷、二氧化碳及短链脂肪酸。
四、 肠道渗透压改变

是 IBS 饮食相关症状的潜在致病机制，在腹泻型 IBS（IBS-D）患者中多见。有研究发现食用小麦、大豆、牛奶、酵母的患者，镜下肠黏膜上皮损伤、上皮内淋巴细胞增生、绒毛间隙增宽等表现更为多见。
五、 内脏高敏感性

与健康人群相比，肠道疾病患者可能对某些食物（如辣椒素）的耐受低于正常人群。
六、 小肠细菌过度生长（SIBO）

SIBO 可导致部分 IBS 患者出现胃肠道症状。SIBO 的临床症状并无特异性，与食物不耐受、肠道微生态失调等症状类似。尚缺乏可实践的检验金标准。
七、 肠道微生态

饮食不节，不节制所带来的肠道微生物环境的改变，会导致腹泻，腹胀，便秘等不同表现的临床症状。