机体时刻都在接触病原微生物，侵入机体的病原微生物，绝大多数可被宿主的非特异性固有免疫防御清除。机体体表的皮肤、分布在胃肠道、呼吸道以及泌尿生殖道黏膜表面的上皮细胞是防止病原微生物侵入身体的自然屏障。如果病原微生物成功突破自然屏障，将会遇到上皮下层的吞噬细胞（phagocytes）和天然杀伤细胞（natural killer cell, NK）。上述细胞通过细胞表面表达的受体，识别、结合不同的病原微生物，通过形成吞噬体、释放多种细胞因子、酶、氧氮中间物等，介导抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（antibody-dependent cellmediated cytotoxicity, ADCC），杀伤和清除病原微生物。抵挡住上述防御的微生物进入血液，激活补体系统，从而产生多种具有炎性介质活性的片段，如C3a、C4a、C5a等，与其在肥大细胞、嗜碱性粒细胞、中性粒细胞、单核/巨噬细胞及内皮细胞表面的相应受体结合，激活细胞脱颗粒，释放组胺、细胞因子等，刺激内脏平滑肌收缩，增加血管通透性，使更多的效应细胞进入感染组织；C3a、C5a还可趋化粒细胞进入感染部位。

研究发现，固有淋巴细胞（innate lymphoid cells, ILC）、γδ T细胞等，也参与早期的固有免疫反应，发挥抗感染的作用。

吞噬细胞（phagocytes）包括单核/巨噬细胞（monocytes/macrophages）、中性粒细胞（neutrophil）、嗜酸性粒细胞（eosinophilia）。

单核细胞（monocytes）是一种单个核吞噬细胞，长期以来被认为是骨髓前体细胞分化为组织巨噬细胞的过渡形态。巨噬细胞（macrophages）由血液中的单核细胞分化而来，几乎分布于机体各组织中，一部分巨噬细胞定居于组织器官中，成为组织特异性的巨噬细胞并被赋予特定的名称：例如，肺中的肺泡巨噬细胞、结缔组织中的组织细胞、肝中的库普弗细胞、脑组织中的小胶质细胞以及骨组织中的破骨细胞等。

单核/巨噬细胞通过自身表面受体与病原体结合后，能够形成吞噬体和吞噬溶酶体，释放活性氧和一氧化氮、水解酶、溶菌酶，分泌白细胞介素（interleukin, IL）和肿瘤坏死因子（TNF-α）等细胞因子杀伤和清除病原体。还能通过其表面的Fc段受体，介导ADCC效应，在防御微生物，包括真菌、细菌、病毒等感染中发挥重要作用。

中性粒细胞是血液中数量最多的白细胞。当接触病原微生物时，中性粒细胞伸出伪足，包裹病原体形成吞噬体，产生过氧化氢进行杀伤。还可释放嗜天青颗粒和特异性颗粒，介导ADCC效应，是机体防御入侵微生物必不可少的固有免疫细胞。

嗜酸性粒细胞可释放组胺酶、通过机体分泌的IgE介导ADCC效应。主要参与机体对抗寄生虫、结核杆菌、衣原体等的感染。

天然杀伤细胞（natural killer cell, NK）是一群来源多样、分布广泛的异质性固有免疫细胞，以多种细胞表型出现在中枢和外周免疫器官及多个非免疫器官如肝脏、子宫和肺脏等。NK细胞能够通过释放穿孔素和颗粒酶、干扰素γ（IFN-γ）和肿瘤坏死因子（TNF-α）等细胞因子，表达FasL诱导凋亡、表达Fc段受体介导ADCC效应等方式，是机体抗感染的重要免疫防护因素。

补体系统包括多种免疫效应分子，参与机体的抗感染及免疫调节，并能放大免疫效应，是抗胞外致病菌的主要防御系统。细菌表面分子，如革兰氏阴性菌的脂多糖（lipopolysaccharides, LPS）、革兰氏阳性菌的肽聚糖、链球菌表面的M蛋白等，能通过旁路途径或甘露糖结合凝集素（mannose-binding lectin, MBL）途径激活补体，发生直接溶菌作用；补体活性片段C3b和C4b等，与病原微生物结合，再通过吞噬细胞表面的补体片段受体C3bR、C4bR，促进巨噬细胞及中性粒细胞的吞噬和杀菌作用，发挥补体的调理作用。

ILC也称固有淋巴细胞，是新近研究发现的一类不同于T细胞和B细胞的淋巴细胞亚群，无克隆性的抗原受体，在分化过程中亦没有经历 Rag基因的重排过程，分布于肠道、肺脏等直接与环境接触的黏膜层。在病原微生物感染之后的短时间之内，ILC就能够活化产生保护性的效应。根据细胞因子表达谱的不同，ILC分为三大类群：ILC1、ILC2和ILC3，其中ILC1类似于Th1，主要表达IFN-γ，主要针对胞内细菌与寄生虫感染；ILC2与Th2类似，表达IL-5、IL-13等细胞因子，对于寄生虫感染以及过敏反应能够产生有效的保护；ILC3表达IL-17A与IL-22，它们参与了肠道的细菌感染反应。

γδT细胞是淋巴细胞中数量较少的一个亚群，对抗原的识别无需处理和提呈，也无主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex, MHC）限制性，主要富集于上皮黏膜系统。γδT细胞可以直接识别并杀伤靶细胞，参与早期抗HIV的天然免疫，分泌的各类细胞因子有助于诱发获得性免疫反应，在机体的抗肿瘤、抗感染、抗过敏及自身免疫性疾病中发挥重要作用。

有相当一部分病原微生物能够抵抗固有免疫，侵入机体的细胞和组织中。抵抗这些病原微生物，需要更强更特异性的特异性免疫。获得性免疫反应主要通过三种方式抵抗感染：分泌抗体结合病原微生物，阻止其感染宿主细胞，并促进吞噬细胞对病原微生物的消化和清除；辅助性T细胞（helper T cell, Th）增强吞噬细胞的抗菌抗病毒能力；细胞毒性T细胞（cytotoxic T cell, CTL或Tc）破坏病原微生物感染的细胞。

细菌的结构不同，感染宿主的方式亦各不相同。

除了前面提及的补体，抗体亦能够清除许多胞外菌的感染。细菌的多糖和脂类抗原，能够通过结合B细胞抗原受体（B cell receptor, BCR）活化B淋巴细胞；蛋白质抗原则需要Th细胞的辅助来活化B淋巴细胞。活化的B淋巴细胞增殖、分化，成为浆细胞，分泌不同功能的抗体。多糖和脂类抗原刺激机体产生IgM型抗体，蛋白质抗原刺激机体产生IgG、IgA和IgE型抗体。

体液免疫中，部分抗体可以结合致病微生物，阻止其感染细胞，发挥“中和”作用（neutralizing），防止感染；比如接种疫苗产生的抗体。此外，IgG抗体（特别是IgG1和IgG3）的Fc（fragment crystallizable, Fc）段可与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，增强吞噬细胞对病原微生物的吞噬，发挥调理作用（opsonization）。IgG和IgM抗体还能够与微生物抗原，形成免疫复合物，通过补体的经典通路活化补体系统，促进对病原微生物的吞噬和清除。IgG还是唯一能通过胎盘屏障的抗体，因而是抗感染的主要抗体，是新生儿抗感染免疫的重要防线。黏膜上皮分泌的IgA，在呼吸道、胃肠道和泌尿生殖道的抗感染中起重要作用。

固有免疫中，中性粒细胞、NK细胞、单核-巨噬细胞和γδT细胞能够及时有效地抵抗胞内菌的感染。在细胞免疫中，活化的CD4 ⁺ T细胞增殖分化为不同亚群的Th细胞，如Th1、Th2、Th17等，成为效应T细胞，离开淋巴器官，迁徙至感染部位。Th1效应细胞主要分泌细胞因子IL-2和IFN-γ，促进CTL、NK细胞及巨噬细胞的活化和增殖，介导细胞毒效应。Th2效应细胞分泌因子IL-4和IL-5刺激B细胞增殖及分化产生IgE，活化嗜酸性粒细胞，抵抗寄生虫感染。

活化的CD8 ⁺ T细胞增殖分化为CTL细胞。CTL细胞可特异性杀伤含病原微生物，如能够感染多种细胞的病毒，或者逃避巨噬细胞吞噬的细菌的靶细胞，发挥细胞毒作用。

病毒是专性胞内感染的病原微生物。大多数情况下机体的物理屏障可以阻挡病毒进入宿主体内，当物理屏障功能减弱或破损的时候，少量病毒乘虚而入，机体的固有免疫细胞，如浆细胞样树突状细胞（plasmacytoid dendritic cells, pDC）、吞噬细胞、NK细胞等，和效应分子如Ⅰ型干扰素等，对侵入的病毒进行免疫应答。尽管固有免疫系统对控制病毒的早期复制很重要，但并不能完全清除，病毒的最终清除依赖于后续的适应性免疫反应。

髓样树突状细胞（myeloid dendritic cells, mDC）吞噬病毒后，加工和提呈病毒抗原并分泌一些促炎症因子，迁移至淋巴组织，活化naïve T细胞，形成效应性CD4和CD8 ⁺ T细胞。在淋巴结的生发中心，在病毒抗原和CD4 ⁺ T细胞的作用下，B细胞被激活并分泌抗体，效应性T细胞和抗体通过血液循环运送到感染部位，CD4 ⁺ T细胞通过分泌细胞因子发挥免疫调节效应，CD8 ⁺ T细胞通过诱导病毒感染的靶细胞凋亡发挥效应功能。在清除病毒后，机体还会建立针对该种病毒的特异的免疫记忆细胞库，包括病毒特异的记忆性T细胞和B细胞。但有的病毒，如乙型肝炎病毒和人类免疫缺陷病毒，难以被机体的免疫清除，感染持续存在而产生慢性疾病。

以疱疹病毒和流感病毒的急性感染为例，观测宿主防御机制的动态变化。可看到，感染起始，在感染局部和血液中检测出干扰素和NK细胞；2～3周时，在局部淋巴结和脾脏可检出激活的T细胞及中和抗体；建立的T细胞记忆可持续很长时间，以阻止病毒的再次感染。

血液传播对于游离的病毒，抗体通过中和作用，阻断病毒和受体的结合；并通过抗原-抗体复合物，激活补体；对病毒感染的细胞，抗体能激活补体，形成膜攻击复合物，溶解感染细胞；还能够激活NK细胞，产生抗体依赖的ADCC效应，杀伤病毒感染的细胞。此外，黏膜表面的IgA能有效地阻止病毒的再感染。

辅助性Th细胞均表达CD4，通常CD4 ⁺ T即指Th细胞。Th细胞并非终末细胞，尚未分化的Th细胞称为Th0细胞，是不同Th细胞功能亚群的共同前体。在细胞因子、抗原和激素等因素刺激下，Th0可进一步分化为Th1、Th2、Th17等。

Th1细胞通过促进CTL、NK细胞及巨噬细胞的活化和增殖，介导细胞毒效应，在防御胞内病原体如胞内寄生菌、真菌、病毒感染时发挥至关重要的作用。Th1细胞与多种自身免疫性疾病、炎症性疾病的发病机制密切相关。

Th2细胞刺激B细胞增殖及分化，参与体液免疫应答。Th2细胞与寄生虫感染、哮喘和过敏症发生的气道特应性和高反应性有关。

Th17细胞募集、激活和趋化中性粒细胞至炎症感染部位，清除病原体并介导炎性反应。

CD8 ⁺ T细胞也并非均一的细胞群体，包括CTL、CD8 ⁺ Treg细胞。CTL细胞是机体发挥特异性细胞毒作用的主要效应细胞，可特异性杀伤靶细胞，并为主要组织相容性复合体所约束，主要参与抗胞内感染、抗肿瘤及参与移植排斥反应。

B淋巴细胞是体液免疫的主要效应细胞，其来源于造血干细胞。在抗原刺激下，初始B细胞进入原始淋巴滤泡及其他淋巴组织，进一步扩增、形成生发中心以及类别转换为分泌IgG、IgA或IgE的B细胞。在生发中心中，一部分B细胞分化成为分泌特异性抗体的浆细胞。根据B淋巴细胞定位和功能特点的不同，B细胞可分为B-1a（B220 ^lower CD5 ⁺）、B-1b（B220 ^higher CD5 ^-）以及B-2（B220 ^lower CD5 ^- CD11b ⁺）细胞，B-2细胞即为传统意义的能分泌特异性抗体的B细胞。