Wrodzona odpowiedź immunologiczna jest uniwersalnym mechanizmem obrony gospodarza przed zakażeniem. Funkcjonuje ona w oparciu o specjalne receptory zwane PRRs (pattern-recognition receptors), które rozpoznają konserwatywne struktury mikrobiologiczne zwane PAMPs (pathogen-associated molecular patterns). Dzięki PRRs organizm ludzki jest w stanie rozróżnić antygeny własne od obcych. Receptory Toll-podobne (TLRs) są grupą PRR, które odgrywają kluczową rolę w rozpoznawaniu „zagrożenia” i indukcji odpowiedzi immunologicznej. Komórki układu odpornościowego (makrofagi, komórki dendrytyczne, mastocyty, eozynofile, neutrofile, limfocyty B), komórki nabłonka, śródbłonka, kardiomiocyty i adipocyty rozpoznają patogeny za pośrednictwem TLR. Stymulacja TLR przez produkty mikrobiologiczne aktywuje wrodzoną odpowiedź immunologiczną. Skutkuje to zwiększoną syntezą substancji antybakteryjnych i cytokin prozapalnych, jak również aktywacją dojrzewania komórek dendrytycznych (zwiększona ekspresja cząsteczek ko-stymulujących i antygenów MHC), dzięki czemu stają się one bardziej efektywne w prezentacji antygenów. W niektórych przypadkach, wrodzona odpowiedź immunologiczna nie jest w stanie wyeliminować infekcji i wymaga indukcji adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej. Po aktywacji przez TLR, komórki prezentujące antygen (APC) uwalniają podwyższone poziomy cytokin prozapalnych (TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-8 i IL-12), chemokin i tlenku azotu (NO) oraz wykazują zwiększoną ekspresję cząsteczek ko-stymulujących (CD40, CD80, CD86). Wszystkie te zmiany w funkcji APC pozwalają na indukcję adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej, w której kluczową rolę odgrywają zarówno limfocyty T, jak i B. TLR odgrywają również rolę w regulacji odpowiedzi immunologicznej poprzez bezpośredni lub pośredni wpływ na funkcję komórek regulatorowych CD4+ CD25+ T (Tregs), co skutkuje ich indukcją i następową supresją odpowiedzi immunologicznej lub odwróceniem supresji (kontrasupresja).