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对于一个人体细胞来说，让它们感到最为眼花缭乱的情景很可能是由胃、小肠和大肠组成的胃肠道，又称肠道。肠道内皮及其所有褶皱和内陷的表面积至少是我们体表皮肤面积的10倍。
到目前为止，肠道是除皮肤之外的对外界环境暴露程度最高的人体部位。形成肠道内皮的单层细胞必须处理我们摄入的一切物质，包括自然界中前所未见的合成化学物质。这些肠道内皮细胞会与数万亿个微生物进行对话，确定哪些是有益的，哪些是有助于消化的，哪些又是必须消灭的。
我们惊讶地发现，单层内皮细胞竟然可以区分其下方组织中的100万亿个微生物。内皮细胞会运用各种信号来拉近与有益菌群的距离，同时与有害菌群保持一定距离。内皮细胞会确定哪些淋巴组织是必要的，同时监控对抗微生物所需的炎症程度，以免对组织造成伤害。内皮细胞还会向T细胞讲解肠道内的特殊环境，从而构建全身上下最具影响力的免疫中心。了解这些肠道细胞的对话将为我们未来研究益生菌提供极大的帮助。与此相关的更多信息，详见本书讲述肠道微生物的第17章。
肠道内皮细胞发出的信号将决定在这些细胞的正下方构建何种免疫组织，以抵御特定侵袭。肠道内皮细胞会每天向T细胞发出警示信号，确保T细胞不会将每种食物颗粒视作外来入侵者而加以攻击。
肠道内皮细胞、免疫细胞和微生物之间的信号传递必须维持在一种精巧的平衡状态，以确保微生物在消化食物产生维生素的同时抗击敌对细菌。另外，炎症状态也必须加以监控，以免产生癌细胞。有益微生物能够召唤内皮细胞加入自己的抗炎战队，但这种防护可以说是把“双刃剑”，因为癌细胞同样可以借此加强自身的防御。有关癌细胞如何通过与微生物对话来获益，请参阅第21章。
神经元和神经元支持细胞也会参与肠道细胞对话。我们一直将半自主性肠道神经系统称为第二大脑，原因在于这个系统的神经元比除中央大脑以外其他任何人体区域都要多。内皮细胞能够与免疫细胞、组织细胞、血细胞和微生物进行对话，从而帮助神经元发挥其功能。神经元能够感知环境变化，继而提醒内皮细胞适当改变其向免疫细胞和微生物发送的信号。另一方面，神经元还会刺激肌肉来使肠道保持蠕动状态。
在整个胃、小肠和大肠中7米左右的范围内，存在着丰富多样的微环境，其中各种微生物与特定单层内皮细胞之间都有着相互作用。肠道环境会随着肠道直径的变化而有所差异，包括肠道内皮附近、保护性黏液层附近、肠内快速流动中心等位置。肠道内皮细胞会有选择地拉拢一些微生物（每个区域各不相同），使其贴近自己。内皮细胞会召唤有益菌群，要它们搬迁到附近，成为内皮边缘的永久居民。此外，内皮细胞还会在其选定微生物的居所附近分泌形成保护性黏液层，打造出受保护的独特生态位。
算上深入肠道组织的内陷部分和从内表面伸出的凸起部分，肠道内皮的表面积便大大增加。我们将内陷处称为“隐窝”，将凸起处称为“绒毛”。隐窝内的干细胞能够生成肠道内皮细胞。绒毛尖端的内皮细胞最远能够触及肠道内腔中的大量微生物和食物颗粒，而肠道内腔正是人体肠道这一绵延不断的空心管的管芯部分。绒毛最外层的成熟内皮细胞最远能伸入内腔，继而最大限度地发挥其作用。这些内皮细胞经过不断进修，即可具备最高层次的沟通和决策能力。它们必须应对从肠道内腔流经至肛门末端的各种细胞和物质，这份工作的复杂性不容小觑。
两种肠道内皮细胞长着微绒毛，能够很好地扩大它们的膜表面积，以便吸收营养并向肠道内腔分泌信号分子。同样，我们也可以在这两种细胞中观察到相应的细胞器
（电子显微镜照片，《微景观》/科学图片库）
像T细胞一样，肠道内皮细胞也会逐渐累积知识，在成熟过程中产生大量用于细胞通信的受体和信号。从深藏不露的隐窝攀爬到高度活跃的绒毛，内皮细胞的能力会逐渐提升，变得会应对一系列复杂的相互作用，包括吸收物质、评估情况、分泌信号分子，等等。其间，内皮细胞能够沿着绒毛的表面移动，而不会造成屏障处出现孔洞，导致物质可能从肠道内腔渗入其下方的组织中。成熟细胞在绒毛顶部生活到一定时间后，便会通过程序性自杀来结束自己的生命，并且不会破坏细胞之间紧密的屏障。成熟细胞的生存期不到一周，接着就会被从隐窝踏上“学习之旅”的其他细胞取代。
在肠道中，单层内皮细胞位于结缔组织、淋巴组织、血管、肌肉和神经上方，能够对所有细胞活动起到引导作用。内皮细胞会整合上述所有组织和微生物发出的多种信号。有益菌向肠道内皮细胞发送的信号能够刺激产生更多保护黏液。微生物信号可使细胞之间的紧密连接处发生松动，以便物质通行其间。微生物信号还可以直接传递给免疫细胞，再与内皮细胞保持循环通信。对于内皮细胞正下方的免疫中心，其发育受各种细胞信号的引导。这些信号可以刺激免疫清除细胞将微生物分子呈递给T细胞。
为了参与精细的细胞通信，肠道内皮细胞形成了自己独特的形状和结构。它们呈不对称的矩形，盘踞在与下方组织相连的坚硬屏障上。通过利用底部屏障和与邻近细胞紧密连接的侧面，肠道内皮细胞能够限制物质从自由流动的内腔进入下方的肠道组织。对此，内皮细胞顶部附近的受体会做出一种回应，同时靠近底部的受体会做出另一种回应。内皮细胞可以改变其连接处和基膜的渗漏性，使特定细胞能够在内皮细胞之间通行，就像血管中的毛细血管细胞召唤游走的白细胞并放它们进入组织一样。与毛细血管细胞类似，肠道内皮细胞也会通过来回传递信号来决定哪些细胞或颗粒可以穿过肠道。
干细胞能够生成功能各异的肠道内皮细胞，包括指导所有活动的主导内皮细胞、生成激素的细胞、分泌黏液的细胞，以及生成有消化和抗微生物作用的蛋白质的细胞。所有这些细胞发出的信号与有益微生物一同为构建绒毛和隐窝指明了方向。这些信号不仅控制着干细胞的数量和位置，还控制着组织的血管密度。借助所有细胞之间的信号传递，肠道内皮细胞可以完成从隐窝上移至绒毛这一复杂的过程，同时妥善维系肠道屏障。在营养信号的保护下，内皮细胞在上移至绒毛的过程中不会过早死亡。
有种内皮细胞能够生成具有特殊交联结构的黏液，这让黏液屏障变得更牢固。微生物和黏液生成细胞之间来回的信号传递会指明黏液屏障的破损之处，进而引导杯状细胞产生更多黏液来修复屏障的断裂部分。
黏液就像是一层保护纤维，为有益微生物提供了一个庇护所，让它们能够在肠道内皮附近生活。征得肠道内皮细胞的允许之后，某些微生物和病毒便可在黏液之中及其周围存活。而在黏液生态位中，病毒竟然会与人体细胞并肩作战，一同击退入侵者，这简直不可思议。被允许在肠道内皮附近生存的一些菌群会形成另一种高度结构化的黏液层，我们称之为“生物膜”（详见第15章）。哪些微生物能够接触肠道内皮细胞？这取决于内皮细胞分泌的或以囊泡形式发送的信号分子。这些内皮细胞会不断与其他细胞对话，对话的对象甚至是生物膜中的细胞。
生成激素的内皮细胞能够提供种类最为丰富的分子，用以杀灭微生物。各种酶分子能够破开微生物的细胞膜，而根据出现的微生物种类不同，内皮细胞还会生成特定的毒物。此外，有益菌会向内皮细胞发送信号，要它们生成毒素来杀灭有害微生物。
肠道内皮细胞与T细胞之间的信号传递能够在复杂肠道环境中维持免疫平衡。而在人体的其他部位，T细胞会前往淋巴结和各种类型的组织，在其中搜寻危险性颗粒。如果发现微生物、异物或损伤迹象，T细胞就会变得活跃起来。在肠道中，T细胞位于内皮细胞的底部正下方，它们有时能够包容食物颗粒和微生物，有时又会对其发起攻击。
通过肠道内皮细胞与各种免疫细胞之间的对话，局部T细胞将能够获悉只会在肠道中发生的问题。对于人体的某些部位，微生物的出现是超乎预期的情况，这时受体便会触发强烈的免疫反应。但是在肠道中，免疫细胞会受主导内皮细胞的影响，而对微生物产生各种经过调整的反应，包括完全不反应，甚至为特定微生物提供帮助。
全身大部分T细胞都会在胸腺中接受“教育”。相比之下，肠道环境非常复杂，以至于肠道中的T细胞必须接受临场培训。在调控肠道内皮下方的肠道淋巴组织时，有一类T细胞随之产生，这些T细胞会前往胸腺，进而在全身游走，告知免疫细胞如何与肠道内的有益菌和平共处。
对特殊肠道T细胞的培训，通过各类肠道内皮细胞、毛细血管细胞、神经元与有益微生物之间的对话进行。在肠道内皮细胞与有益微生物之间的相互作用下，T细胞将能够学会如何构建独特的受体和信号分子，以便妥善应对食物和消化过程。一方面，T细胞会持续抑制对食物颗粒产生的不良反应；另一方面，T细胞也会告知细胞分泌一定量的黏液来保护肠道有益菌。
如第3章所述，如果不是经过特殊训练的T细胞和肠道内皮细胞在持续发挥抑制作用，食物过敏反应就会频频发生。肠道T细胞还必须不断向所有其他免疫细胞发送信号，以便控制它们产生免疫反应。要实现这种抑制作用，T细胞需要接收肠道内皮细胞、血细胞乃至微生物发出的增强信号。在这些信号的指示下，T细胞将能够妥善控制其手下的免疫细胞大军，使其可以随时待命攻击任何异常颗粒。在通过刺激特殊T细胞来抑制食物过敏反应方面，很多为人熟知的维生素和食物分子也起着至关重要的作用。如果没有细胞日常对话来增强这种抑制作用，我们每天都会对摄入的每种外来食物颗粒过敏。
多个肠道细胞会同心协力抓取外来颗粒并进行分析，从而决定是否对其做出反应。就在肠道内皮下方，几种特殊免疫细胞会将自己长长的“手臂”伸入肠道内腔，采集一些漂浮其中的颗粒。它们的手臂会从肠道内皮细胞的连接点之间伸出，一直伸到内腔流体中抓取颗粒。另外，采集到的颗粒也可以由主导内皮细胞自己运送到其底部，再呈递给内皮屏障下方的T细胞。不仅如此，内皮下方还有免疫清除细胞，可以发送信号来松弛内皮细胞之间的连接，使免疫细胞的手臂能够伸入内腔来完成捕获。这种清除细胞将决定是让细菌进入组织，还是当场将其吞噬。
肠道内皮细胞还会将肠道屏障下方免疫细胞发出的信号分子送回肠道内腔。这些信号分子专用于对抗危险的微生物，它们会首先依附于屏障底部的受体，促使转运体将其送入内皮细胞底部，接着再抵达内皮细胞顶部，然后通过分泌作用进入肠道内腔。所有这一切合作完成的活动都需要信号来协调，包括屏障维护和必要的调整。如果这些活动因代谢问题和感染而中断，屏障便会功能紊乱，进而导致炎症、糖尿病、多发性硬化症、关节炎和癌症等。
各种肠道细胞之间进行着复杂的交流，决定了需要哪些特定的免疫细胞来形成内皮正下方的特定肠道淋巴组织。其间，多种特异性免疫细胞会收到信号，前来组建和扩充免疫细胞集群，整个过程与淋巴结的形成有些相似。肠道内皮细胞发出的信号会促使细胞生成黏附分子，使细胞凝聚在一起，进而形成独特的肠道淋巴组织结构。这些免疫中心的人员配备充足，能够视情况转变为高效生产源，迅速生成特定细胞来解决问题。