益生菌被定义为活的微生物，当给予足够的量时，它会给宿主带来健康益处。20 世纪初，诺贝尔奖获得者埃莉·梅奇尼科夫首次提出假设，益生菌被描述为改变肠道菌群组成，并用有益微生物取代“腐败”细菌。

随着我们对益生菌的理解不断发展，益生菌现在被认为不仅能调节微生物群，而且还能诱导宿主的生理和代谢变化。益生菌是一个术语，用于描述对人体有益作用的健康细菌；乳酸菌和双歧杆菌是肠道中最常见的类型。乳酸菌（Lactic acid bacteria  LAB）是常见的肠道益生菌之一，具有多种功能。在这些功能中，由乳酸菌产生的胞外多糖（EPS）具有抗肿瘤特性。结直肠癌患者在肠道生态系统中，乳酸杆菌的数量明显低于正常人。

益生菌预防和治疗结直肠癌的潜在作用机制是：改变肠道微生物群；改善结肠理化条件；产生抗癌和抗氧化代谢物；减少肠道炎症；以及降低产生有害酶。研究表明乳酸菌可增强 Bax 等参与细胞周期的促凋亡蛋白的作用，并下调 Bcl-2 等抗凋亡蛋白。由于益生菌产生的短链脂肪酸（SCFA），特别是丁酸对非癌细胞有抗凋亡的作用，并被证明可以防止癌细胞的增殖。在分子水平上，丁酸被认为是癌细胞中组蛋白脱乙酰化酶抑制剂。

组蛋白和非组蛋白的脱乙酰化可调控细胞凋亡、增殖、细胞代谢、分化和 DNA 修复等过程。因此，组蛋白脱乙酰基酶抑制剂（HDACis）被认为是一类有希望抑制肿瘤细胞增殖或凋亡的抗癌药物。双歧杆菌中的某些细菌具有促进肠道上皮完整性和防止 TNF-α引起的肠道上皮屏障破坏的能力，乳酸菌菌株加强了紧密连接和肠屏障的完整性，同时，益生元可以提高益生菌（尤其是双歧杆菌）的生物活性，并改变免疫反应，从而降低结直肠癌的发生。

肠道微生物群失衡导致大量β-葡萄糖醛酸酶、β-葡萄糖苷酶、偶氮还原酶和硝基还原酶的释放，并产生致癌物质，益生菌通过各种机制降低这些酶的活性，例如，乳酸菌通过降低β-葡萄糖醛酸酶的活性来抑制细菌酶的能力。大量研究证明，益生菌在结直肠癌预防和治疗中的意义重大。