益生菌對人和動物均顯示出有效的益生功效，但其益生功效的具體機制尚未完全清楚。這些益生功效包括增強機體先天性和獲得性免疫，刺激機體免疫器官的成熟，激活免疫系統，增加抗炎細胞因子的產生，降低腸道的滲透性等。 [1]
Liu等最近研究發現，多種人源羅伊氏乳桿菌，包括DSM17938、ATCCPTA4659、ATCCPTA5289和ATCCPTA6475等均可通過單核吞噬細胞系統來刺激免疫調節反應，進而不同程度地減輕人類腸道炎癥。Alak等用因腹腔接種LP-BM5白血病毒而患免疫缺陷癥的C57BL小鼠作為實驗對象，來檢測羅伊氏乳桿菌對小球隱孢子蟲的控制作用。接種LP-BM5病毒后，這些小鼠均會表現出淋巴結腫大，對小球隱孢子蟲易感的癥狀。而先飼喂羅伊氏乳桿菌(108cfu/d)10天后再用小球隱孢子蟲來感染小鼠，發現這些實驗鼠的腸道上皮細胞均未感染小球隱孢子蟲，而未飼喂羅伊氏乳桿菌的小鼠，在受小球隱孢子蟲感染后的糞便中發現了小球隱孢子蟲的卵母細胞。研究結果表明，羅伊氏乳桿菌有助于保護免疫缺陷的個體免受這種原生動物疾病的感染。另一些體內研究顯示CD4+T淋巴細胞和小鼠干擾素-γ在機體抵抗感染中起著至關重要的作用。在飼喂羅伊氏乳桿菌的雞回腸固有層中發現CD4+T淋巴細胞的數量與對照組相比顯著增加，表明飼喂羅伊氏乳桿菌可能是通過提高淋巴細胞數量來促使機體抵抗感染的。 [1]
羅伊氏乳桿菌對T細胞受體-α缺陷的小鼠同樣具有保護作用。T細胞受體-α缺陷小鼠感染了小球隱孢子蟲后，小鼠盲腸會出現炎性損傷，這種盲腸損傷主要是由炎癥細胞滲入固有層致使大量上皮細胞增生所致。先將羅伊氏乳桿菌飼喂此種免疫缺陷型小鼠，再利用小球隱孢子蟲感染，發現飼喂了羅伊氏乳桿菌的小鼠回腸和盲腸中的小球隱孢子蟲數量明顯少于對照組，且上皮細胞增生及盲腸發炎的現象明顯好轉。該研究表明，羅伊氏乳桿菌對維持免疫缺陷小鼠腸道黏膜的完整性，以及提高動物免疫力具有明顯的促進作用。 [1]
Anukum等利用羅伊氏乳桿菌和鼠李糖乳桿菌，觀察其對由尿道共生致病菌引起尿道感染的治愈效果。結果表明，乳桿菌可以通過下調患者神經性膀胱中的TNF-α、IL-6、IL-8、IL-10和IL-12而使患者膀胱炎的癥狀得以減輕。