W układzie odpornościowym wyróżniamy 2 rodzaje odporności.
Odporność nieswoista działająca w pobliżu miejsc inwazji drobnoustrojów i jest zawsze w pełnej gotowości. Gdy zawiedzie wkracza odpowiedź swoista przeprowadzając opóźniony, precyzyjny atak na patogeny.
W odpowiedzi nieswoistej biorą udział przede wszystkim cząsteczki przeciwmikrobowe i komórki fagocytujące pożerające i niszczące drobnoustroje. Są to komórki dendrytyczne i makrofagi które za pośrednictwem wydzielanych rozpuszczalnych białek zwanych cytokinami mogą aktywować odpowiedź zapalną.
Makrofagi patrolują tkanki ciała w poszukiwaniu oznak infekcji. Jeśli wykryją obce białko, pożerają i niszczą jego nosicieli, a następnie wydzielają cytokiny, które alarmują i przyciągają do miejsca infekcji inne komórki obronne z naczyń krwionośnych. Są to kolejne fagocyty, przede wszystkim monocyty, które mogą dojrzewać i przekształcać się w makrofagi oraz neutrofile.
Komórki dendrytyczne natomiast wytwarzają cytokiny oraz pochłaniają drobnoustroje a następnie migrują do węzłów chłonnych, gdzie prezentują fragmenty białek patogenów limfocytom T.
Podczas odpowiedzi swoistej aktywowane limfocyty B wydzielają przeciwciała, które wiążą się z antygenami i niszczą patogeny bezpośrednio lub znakują je jako przeznaczone do zabicia.
Limfocyty T natomiast rozpoznają antygeny prezentowane na powierzchni komórek i atakują zakażone komórki.
Limfocyty T i B dają początek pamięci immunologicznej, dzięki której wcześniej napotkane drobnoustroje są błyskawicznie eliminowane.
Jeszcze kilka lat temu wydawało się że najważniejsza jest odporność swoista, ponieważ w trakcie infekcji rozwija się i dostosowuje aby uporać się z intruzem. A do tego wytwarzana jest pamięć immunologiczna.
Tymczasem okazało się, że odporność nabyta nie rozwija się bez uprzedniej aktywacji odporności nieswoistej, czyli wytworzenia cytokin, które nie tylko wywołują reakcję zapalną ale również pobudzają limfocyty T i B niezbędne dla odpowiedzi swoistej.
Okazało się że pierwsza reakcja zapalna inicjowana jest przez receptory Toll-podobne (TLR)
Są to receptory transbłonowe. Część zewnątrzkomórkową stanowią domeny LRR bogate w leucynę, część cytoplazmatyczną domena TIR.
Receptory te zostały pierwszy raz odkryte u muszki owocowej. Ich brak powoduje brak odporności na zakażenia powłok ciała grzybami i bakteriami. A prócz tego warunkują rozwijanie się strony ciała, brzusznej i grzbietowej.
Dotychczas najlepiej poznany został receptor TLR4.
Receptor TLR4 wiąże się z lipo polisacharydem, związkiem cukrowym charakterystycznym dla bakterii gram ujemnych. Po jego rozpoznaniu zewnętrzna część TLR4 przekazuje informację 4 cząsteczkom wewnątrzkomórkowym. Te z kolei włączają skomplikowany łańcuch reakcji prowadzących do aktywacji nadrzędnego regulatora procesów zapalnych- NFkB. Włącza on ekspresję genów kodujących cytokiny. Cytokiny te indukują proces zapalny i przyczyniają się do aktywacji limfocytów T i B czyli odpowiedzi swoistej.
Każdy receptor Toll-podobny wykrywa obecność pewnych niezbędnych składników charakterystycznych dla całych grup bakterii, wirusów i grzybów. Łącznie rodzina białek Toll-podobnych może rozpoznać każdy patogen.
Występują różne kombinacje tych receptorów. Pary charakterystyczne są dla błon komórkowych zewnętrznych i wiążą zazwyczaj substancje budujące błony komórek bakterii i pasożytów. Natomiast receptory pojedyncze charakterystyczne są dla błony jądrowej i wiążą RNA wirusów i bakterii.
Dotychczas odkryto 10 ludzkich receptorów Toll-podobnych i poznano wiele cząsteczek z którymi mogą się wiązać. Z tym że zadania i partnerzy dla receptora Toll10 nie są jeszcze znane.