小肠与结肠的肠腔表面存在一层由肠上皮细胞分泌的黏液，其主要成分是糖蛋白聚合物——黏蛋白，这种糖基化的蛋白相互联结，是肠道化学屏障的主要组成部分，AIEC需要跨过这层相对不可渗透的化学屏障才能完成黏附定植的第一步。相关研究表明，AIEC能分泌一种蛋白水解酶Vat-AIEC，它可以促进黏蛋白的降解及黏液黏度的降低，破坏糖基聚合物的多聚体结构，从而在局部形成黏液层空洞，为AIEC提供了与肠上皮细胞接触的通路。Gibold等^[7]在AIEC定植的大鼠模型中检测到了这一蛋白水解酶的存在，并通过基因敲除验证了这一现象。

AIEC突破黏液层靠近肠上皮细胞后，需要依靠自身的1型菌毛（FimH）与肠上皮细胞表面的细胞黏附分子受体6（CEACAM6）结合^[8,9,10]，从而通过微管聚合和肌动蛋白招募作用来侵入肠道上皮细胞（IEC）。而介导AIEC黏附侵袭IEC的CEACAM6受体表达水平在CD患者中明显上调，这一特征性的改变大大增加了AIEC黏附IEC的几率；另一方面，AIEC的定植会进一步上调CEACAM-6的表达水平，从而强化AIEC自身的定植^[11]。其次，AIEC黏附于IEC后会进行生物膜的构建，AIEC分泌的多糖基质将菌体群落包裹其中而形成细菌聚集体膜状物，不仅作为屏障为AIEC创造了稳定的内环境，而且对抗生素和宿主免疫防御机制有很强的抗性，造成AIEC的持久性定植。AIEC除了通过自身的生物学结构黏附IEC以外，还可以通过识别M细胞顶端的糖基化蛋白受体特异性地被M细胞摄入转运跨越肠屏障进入派氏结（Peyer′s pathes），而派氏结被认为与CD初期的口疮样溃疡发生有关^[12]。

虽然目前还没有发现AIEC存在已知的致病毒力簇，然而无论是不同人群中AIEC分布的差异（IBD患者明显多于健康对照组，CD患者多于UC患者），还是在CD患者肠腔中的分布差异（炎症部位多于非炎症部位）都提示CD患者自身肠道的免疫异常在AIEC的黏附定植中起到了重要作用^[13]。CD异常的免疫应答导致Toll受体的异常活化，引起下游NF-κB、NOD2、IL23R炎症通路的激活，并释放大量的IFN-γ、TNF-α等促炎因子，从而破坏肠上皮细胞间的紧密连接，使得紧密连接蛋白表达出现移位及重新分布，肠上皮紧密连接受到破坏，进而导致肠黏膜屏障结构和功能损伤^{[14,15,16,17]}。

巨噬细胞是肠道固有免疫的关键组成部分，其通过吞噬作用限制微生物的传播，刺激下游免疫细胞产生免疫应答从而清除有害细菌。巨噬细胞内为酸性环境，且存在组织蛋白酶D水解蛋白，不适宜微生物的生存。AIEC能够在如此恶劣的环境中存活并大量复制主要依靠自身的3种抗酸体系，第一种耐酸机制需要σ因子RpoS，RpoS作为一种主要的环境应激调节因子可以减弱AIEC对于氧化应激的反应，有研究证实，RpoS基因突变的AIEC菌株对于氧化、酸、热、辐射的抗性明显降低^[18]。其余两种耐酸机制需要特定的氨基酸如谷氨酸、精氨酸、赖氨酸的脱羧作用来增强AIEC的抗酸能力^[19]。早在1996年Lin等^[20]就发现大肠杆菌在富含氨基酸的培养液中能够在pH小于2的环境中长期存活，由此发现了氨基酸介导的抗酸机制。因此，AIEC自身存在的耐酸特性帮助其在巨噬细胞的酸性环境中存活下来。

有研究表明AIEC不仅能在巨噬细胞中长期存活，而且能在不引起巨噬细胞凋亡的情况下大量复制，48 h内就可在巨噬细胞内扩增74倍^[21]。帮助AIEC在巨噬细胞内存活与复制的基因除了大肠杆菌中较为常见的htrA基因和dsbA基因外，AIEC还存在一种特有的GipA基因。有研究表明CD患者肠腔中的AIEC菌株GipA基因表达要比健康对照组中的大肠杆菌高1.6倍^[22]，同时Vazeille等^[22]发现，GipA突变的AIEC菌株在巨噬细胞内复制活力明显降低，而GipA敲除的AIEC菌株在巨噬细胞内则不进行繁殖复制，证明GipA基因参与了AIEC在巨噬细胞内的复制，且起到了主要调控作用。同时MyD88基因可以通过激活TLR4通路使得AIEC分泌甘露聚糖来抑制巨噬细胞的杀伤能力^[23]。AIEC菌株通过自身特殊基因的表达获得了在巨噬细胞内繁殖复制的能力。

AIEC除了可以特异性侵袭巨噬细胞并在巨噬细胞内复制外，还可以侵袭中性粒细胞，诱导中性粒细胞发生自噬凋亡从而无法在细胞内长期存活，这个过程被称为NETosis^[24]，因此感染AIEC的中性粒细胞主动进入细胞凋亡程序以防止组织损伤是一种主动的免疫选择。另外，AIEC也可以感染单核巨细胞，但是功能正常的单核巨细胞可以在感染AIEC的20 h内将细胞内的AIEC菌株清除^[25]。

存在AIEC黏附定植的CD肠道中促炎因子水平明显增高，特别是TNF-α、IFN-γ和IL-8转录水平明显提高，这与AIEC参与CD患者免疫应答有着密切联系。首先，黏附于肠上皮细胞的AIEC可以通过IκB-α的磷酸化以及NF-κBp65核转位激活NF-κB信号通路从而引起下游促炎因子（TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8等）的释放，引起肠道炎症^[26]。同时，AIEC还可以下调NF-κB调节因子CYLD的表达来降解IκB-α从而导致泛素—蛋白酶系统的异常，泛素—蛋白酶参与了全身几乎所有蛋白质的分解，它的功能异常会引起一系列连锁反应，比如新陈代谢的失调，细胞修复失败^[27]。其次，AIEC的鞭毛能够诱发促炎因子IL-8以及趋化因子CCL20分泌，从而导致巨噬细胞和树突状细胞募集到感染部位，造成炎性细胞局部浸润^[28]。另一方面，机体巨噬细胞吞噬AIEC后会表达TNF-α和IFN-γ因子，而这些促炎因子会反过来刺激肠道上皮细胞表达CEACAM6分子，从而强化AIEC的定植^[29]。

CD患者已出现的肠道炎症为AIEC的特异性定植提供了有利条件。有研究表明，AIEC的黏附定植只发生在用DSS诱导结肠炎小鼠、用广谱抗生素破坏原有肠道菌群的小鼠或存在免疫缺陷，如IL-10敲除小鼠中，并且在CD患者的肠黏膜标本中也发现炎症部位的肠黏膜含有AIEC的浓度远高于非炎症部位的肠黏膜^[11,30]。肠道的菌群异常与炎症状态可导致AIEC的扩增以及后续的慢性炎性损伤，肠道炎症导致AIEC定植率增加的一个可能原因是肠道长期炎症导致肠上皮细胞间紧密连接结构出现异常，成孔连接蛋白Claudin2含量明显增加，而闭合蛋白含量明显减少，使得肠上皮的通透性质完成了"密闭性"向"渗漏性"的转变^[31]，肠上皮通透性的增加导致AIEC更容易穿透肠道的机械屏障，将自身抗原暴露于免疫细胞引起免疫应答，产生炎症反应。同时如上文所述炎症因子会刺激肠上皮细胞高表达CEACAM6分子，而CEACAM6分子是AIEC黏附的最主要的黏附分子受体。

AIEC除了影响机体的免疫应答引起肠道炎症反应以外，本身也存在一定的致病性。Chassaing等^[32]对鞭毛受体基因TRL5缺乏的小鼠进行AIEC特异性感染，研究结果发现，在短暂感染AIEC菌株后，这种缺乏对AIEC菌株正常清除能力的小鼠相比于正常小鼠，炎症指标IL-6水平明显提高，同时具有促炎潜能的LPS和鞭毛蛋白的水平也明显增加。Small等^[33]研究发现使用链霉素处理的小鼠在感染AIEC菌株后表现出与CD相似的组织学表现（透壁性炎症以及肠腔纤维化改变），证明AIEC感染诱发了与CD相似的免疫学应答。此外，CD患者没有病变的肠道黏膜中也发现了AIEC的定植，表明AIEC的黏附侵袭可能不依赖于炎症反应以及肠屏障的损伤。