在胃肠的黏膜层内存在有40多种内分泌细胞，这些细胞分泌的激素统称为胃肠激素（gastrointestinal hormone）。胃肠激素在化学结构上都是由氨基酸残基组成的肽类，分子量大多数在5000以内。
胃肠内分泌细胞分散地分布在胃和肠黏膜层内的非内分泌细胞之间。由于胃肠黏膜的面积巨大，胃肠内分泌细胞总数远远超过体内全部内分泌腺中内分泌细胞的总和，因此，消化道不仅仅是消化器官，也是体内最大最复杂的内分泌器官。
胃肠内分泌细胞在形态上有两个明显的特点:
一个特点是细胞内的分泌颗粒均分布在核和基底之间，故属于基底颗粒细胞。 不同的内分泌细胞的分泌颗粒大小、形状和密度均不同。
| 主要胃肠内分泌细胞的名称、分布和分泌产物 | ||
| 细胞名称 | 分泌产物 | 分布部位 |
| A细胞 | 胰高血糖素 | 胰岛 |
| B细胞 | 胰岛素 | 胰岛 |
| D细胞 | 生长抑素 | 胰岛、胃、小肠、结肠 |
| G细胞 | 胃泌素 | 胃窦、十二指肠 |
| I细胞 | 胆囊收缩素 | 小肠上部 |
| K细胞 | 抑胃肽 | 肠上部 |
| Mo细胞 | 胃动素 | 小肠 |
| N细胞 | 神经降压素 | 回肠 |
| PP细胞 | 胰多肽 | 胰岛、胰腺外分泌部分、胃、小肠、大肠 |
| S细胞 | 促胰液素 | 肠上部 |
| A/X细胞 | ghrelin | 胃部 |
另一特点是大部分细胞呈锥形，其顶端有微绒毛突起，伸入胃肠腔内，微绒毛可直接感受胃肠腔内食物成分和pH的刺激而引起细胞的分泌活动。只有少数胃肠内分泌细胞无微绒毛，它们与胃肠腔无直接接触， 它们的分泌可由神经兴奋或局部内环境的变化而引起，而与胃肠腔内的食物成分无关。
这两种类型的细胞，前者被称为开放型细胞，后者被称为闭合型细胞。
胃肠内分泌细胞在代谢方面都具有摄取胺前体，进行脱羧而产生肽类或活性胺的能力。具有这种能力的细胞统称为APUD（amine precursor uptake and decarboxylation）细胞。除胃肠和胰腺的内分泌细胞外，神经系统、甲状腺、肾上腺髓质、垂体等组织中也含有APUD细胞。
胃肠激素与神经系统一起，共同调节消化器官的运动、分泌和吸收功能。此外，胃肠激素对体内其它器官的活动也具有广泛的影响。其作用有三个主要方面。
主要表现为对唾液腺、胃腺、胰腺、肠腺、肝细胞、食管-胃括约肌、胃肠平滑肌及胆囊等的促进或抑制作用。几种主要胃肠激素的调节作用见下表。
| 五种胃肠激素对消化器官的作用 | ||||||||
| 激素名称 | 胃酸 | 胰液 | 肝胆汁 | 小肠液 | 胃运动 | 小肠运动 | 胆囊收缩 | 食管-胃括约肌 |
| 胃泌素 | ++ | + | + | + | + | + | + | + |
| 促胰液素 | - | ++ | + | + | - | - | + | - |
| 胆囊收缩素 | + | ++ | + | + | + | + | + | - |
| 生长抑素 | - | - | ? | - | - | - | - | ? |
| 血管活性肠肽 | - | + | ? | ++ | - | - | - | ? |
| 十 兴奋，即分泌增多或运动增强 | 一 抑制，即分泌减少或运动减弱 | ？ 不详 |
生长抑素、胰多肽、血管活性肠肽等，它们对生长激素、胰岛素、胰高血糖素、胃泌素等的释放均有调节作用。如从胃肠释放的抑胃肽（gastric inhibitory polypeptide，GIP）有很强的刺激胰岛素分泌的作用。因此，口服葡萄糖比静脉注射相同剂量的葡萄糖引起的胰岛素分泌效应不同。进餐时，除因葡萄糖的经血行作用于胰岛B细胞外，而且还可通过抑胃肽引起胰岛素较早的分泌。
许多胃肠激素具有刺激消化道组织的代谢和促进其生长的作用，统称为营养作用（trophic action）。如胃窦切除的病人，血清胃泌素水平下降，同时可发生胃粘膜萎缩；而患有胃泌素瘤的病人，血清胃泌素水平很高，多伴有胃粘膜增生、肥厚。动物实验证明，胃泌素能刺激胃泌酸部位粘膜和十二指肠粘膜的RNA、DNA和蛋白质的合成，从而促进其生长。给动物长期注射五肽胃泌素（一种人工合成的胃泌素，含有胃泌素活性的最小片段--羧基端的5个氨基酸片段），可引起壁细胞增生。胆囊收缩素可能引起胰腺内DNA、RNA和蛋白质的合成增加，促进胰腺外分泌组织的生长。
由胃肠内分泌细胞释放的激素主要是通过血液循环运送到靶细胞起作用的，这些出现在血液中的激素，可用放射免疫方法从血液中测定出来。但有一些胃肠激素释放后并不进入血液循环，而是通过细胞外液弥散至邻近的靶细胞，这种传递局部信息的方式称为旁分泌（paracrine）。由胃窦部或胰岛内的D细胞释放的生长抑素， 很可能是以这种方式发挥其对邻近的胃泌素细胞（G细胞）或胰岛B细胞的抑制性调节作用的。
许多胃肠道激素具有细胞保护作用，它们可通过阻止或减轻有害因素对消化器官的损伤而发挥其细胞保护作用。如给大鼠脑室注射神经降压素或蛙皮素，均可明显降低应激引起的大鼠胃溃疡发病率。生长抑素、神经降压素等对实验性肝细胞损伤、胰岛β细胞损伤具有保护作用。生长抑素、降钙素基因相关肽等对胃和十二指肠粘膜损伤也具有明显保护作用。
一些产生于胃肠道的肽，不仅存在于胃肠道，也存在于中枢神经系统内；而原来认为只存在于中枢神经系统的神经肽，也在消化道中发现。这些双重分布的肽被统称为脑-肠肽（brain-gut peptide）。
已知的脑-肠肽有胃泌素、P物质、胆囊收缩素、生长抑素、神经降压素等20余种。这些肽类双重分布的生理意义已引起人们的重视，例如胆囊收缩素在外周对胰酶分泌和胆汁排放的调节作用及其在中枢对摄食的抑制作用，提示脑内及胃肠内的胆囊收缩素在消化和吸收中具有协调作用。 最近从胃组织中提取出一种具有促进生长素分泌、增加摄食等作用的28个氨基酸组成的新脑-肠肽，命名为ghrelin，分子量为3300，其N端第3位丝氨酸上具有一个辛酰基，此辛酰基对于ghrelin的生物活性十分重要。如去除或用其他基团取代，ghrelin均丧失活性。因此，ghrelin也是目前知道的第一个酰基化脑-肠肽。现发现ghrelin不仅存在于胃肠组织中，也存在于下丘脑、肾等多种组织中，正常人血浆ghrelin含量为100～120pmol/L。ghrelin的生物学作用及生理学意义正在深入研究中。