肠道微生物群作为一个虚拟内分泌器官的概念来源于许多重要的观察结果。直接作用的证据来自其产生和调节多种化合物的代谢能力，这些化合物进入循环并影响远端器官和系统的功能。例如，碳水化合物的代谢会产生短链脂肪酸，如丁酸和丙酸，这是营养素的重要来源，也是宿主消化系统的调节控制。这种对宿主代谢的影响还表现在益生元菊糖影响相关激素（如胰高血糖素样肽-1、肽YY、ghrelin和瘦素）产生的能力上。此外，产生共轭亚油酸的益生菌鼠李糖乳杆菌PL60已被证明可以减少体重增加和白色脂肪组织，而不影响食物摄入。控制胃肠道的微生物成分可调节色氨酸的血浆浓度，色氨酸是一种必需氨基酸，也是5-羟色胺的前体，5-羟色胺是肠道和中枢神经系统中的关键神经递质。肠道微生物群通过目前未知的机制间接控制下丘脑-垂体-肾上腺轴。从对无菌环境中饲养的动物的研究中可以清楚地看到，这些动物对心理应激反应过度，而心理应激在某些细菌物种（包括婴儿双歧杆菌）单菌落后会恢复正常。人们很容易推测，肠道微生物群的治疗靶向可能有助于治疗应激相关疾病和代谢性疾病
