Det medfödda immunsvaret är en universell mekanism för värdens försvar mot infektioner. Det fungerar på grundval av speciella receptorer som kallas PRRs (pattern-recognition receptors) som känner igen konserverade mikrobiella strukturer som kallas PAMPs (pathogen-associated molecular patterns). Tack vare PRRs kan den mänskliga organismen skilja mellan egna och icke egna antigener. Toll-liknande receptorer (TLR) är en grupp PRR som spelar en avgörande roll för att känna igen ”faror” och utlösa immunsvar. Celler i immunsystemet (makrofager, dendritiska celler, mastceller, eosinofiler, neutrofiler, B-lymfocyter), epitelceller, endotel, kardiomyocyter och adipocyter känner alla igen patogener via TLR. TLR-stimulering via mikrobiella produkter aktiverar det medfödda immunsvaret. Detta resulterar i en uppreglerad syntes av antibakteriella ämnen och proinflammatoriska cytokiner samt aktivering av dendritiska cellers mognad (ökat uttryck av co-stimulerande molekyler och MHC-antigen), vilket gör att de blir effektivare vid antigenpresentation. I vissa fall kan det medfödda immunsvaret inte eliminera infektionen och kräver att det adaptiva immunsvaret induceras. När de aktiveras via TLR:er frisätter antigenpresenterande celler (APC:er) förhöjda nivåer av proinflammatoriska cytokiner (TNF-alfa, IL-1, IL-6, IL-8 och IL-12), kemokiner och kväveoxid (NO) och uppvisar ett ökat uttryck av co-stimulerande molekyler (CD40, CD80, CD86). Alla dessa förändringar i APC-funktionen gör det möjligt att inducera det adaptiva immunsvaret, där både T- och B-lymfocyter spelar en avgörande roll. TLR spelar också en roll i regleringen av immunsvaret genom direkt eller indirekt påverkan på funktionen hos CD4+ CD25+ T-regulatoriska celler (Tregs), vilket resulterar i deras induktion och efterföljande undertryckande av immunsvaret eller en reversering av undertryckandet (kontrasuppression).