大肠的粘膜表面由柱状上皮细胞覆盖，其中含有许多隐窝，隐窝和上皮内都有高度密集的杯状细胞，杯状细胞可分泌浓稠的粘液。由于在吸收Cl-的过程中与HCO-3交换，所以肠粘膜分泌碳酸氢盐碱性物质，使大肠液呈碱性，pH8.3～8.4。碳酸氢盐可中和食物残渣中被细菌分解所产生的酸，这样，粪便的中心呈酸性，pH约4.8，接触肠壁的粪块表面却为中性，对肠粘膜有保护作用。大肠粘液中的粘液蛋白，能保护粘膜和润滑粪便，使粪便易于下行，保护肠壁防止机械损伤，免遭细菌侵蚀。大肠分泌物中还含有溶菌酶、二肽酸和微量的淀粉酶，但它们对物质的分解作用不大。大肠粘膜在吸收钠时排出钾，使钾离子从组织液中进入肠腔，从而Na+—K+在肠腔内得到交换。粪便K+的浓度高于血浆，所以用自来水灌肠，重复清洗，会造成K+的大量丢失。
大肠的分泌主要是由食物残渣对肠壁的机械性或化学性刺激所引起，这种作用是通过局部反射来完成，与外来神经无关。副交感神经兴奋，大肠分泌增加，同时大肠运动增强和血流量增加；交感神经兴奋引起相反的变化，大肠分泌减少，运动减弱，血管收缩使血流量减少。因此，人在情绪不好时，会出现排便次数和粪便内容物的相应改变。
近年来研究发现，大肠的分泌活动可能与胃肠激素有关。大肠粘膜中含有较高浓度的血管活性肠肽，能刺激大肠分泌，调节肠腔水电解质的转运。粘膜中的前列腺素与结肠中水和电解质的转运变化也有关，前列腺素可能是引起结肠分泌的许多刺激的中介，所以抑制前列腺合成的药物能有效地治疗溃疡性结肠炎。
大肠粘膜不仅能分泌粘液，还能分泌以下数种内分泌激素。
(1)血管活性肠肽：由D1细胞分泌，作为神经传递的介质起作用，对大肠转运水和电解质有很强的作用，能松弛肠肌，促进肠液分泌。含血管活性肠肽的神经纤维，起源于结肠粘膜下神经丛内的神经节，分布在肠壁各层。
(2)5-羟色胺：大部分存在于肠粘膜的EC细胞(亲银细胞)内，小部分存在于肌间神经丛和纵行肌中；其靶细胞是神经元和平滑肌细胞。5-羟色胺能激活腺苷酸环化酶，该酶多附于细胞内面，可促使细胞内ATP形成cAMP，刺激平滑肌，调节结肠的分节活动。
(3)P物质：由亲银细胞分泌，结肠壁内肌间神经丛的纤维含有P物质，可引起肠肌收缩，给予阿托品仍不能阻止其收缩反应。P物质还能使血管扩张和肠高血糖素的释放。有人发现巨结肠症和Chaqas’s病，结肠内P物质纤维数均减少。
(4)肠高血糖素：主要存在于结肠和直肠粘膜的淋巴细胞内，与大肠的运动有关。在无神经支配的巨结肠症的肠壁内，肠高血糖素的细胞数明显减少。
(5)生长抑素：由D细胞分泌的一种多肽物质，对肠、胃及胰的许多功能均有抑制作用。
(6)蛙皮素：在人的结肠主要存在于植物神经内，由P细胞分泌，较P物质和血管活性肠肽都少。它能促使胃肠激素的释放。该激素是最先从欧洲的一种蛙的皮肤提取，故得其名。
(7)脑啡肽：主要作用于肌间神经丛和环肌，不能直接作用于结肠纵肌，该激素作为神经递质存在于结肠神经纤维内。
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