Ieder organisme is uitgerust met een immuunsysteem voor de bestrijding van potentiële bedreigende micro organismen. Bij de gewervelde dieren is dit geëvolueerd naar een complex immuunsysteem voor de bestrijding van schadelijke agentia of antigenen, zoals giftige stoffen, virussen, bacteriën, schimmels en parasieten. Het immuunsysteem bestaat uit twee belangrijke takken: het aangeboren immuunsysteem en het adaptieve immuunsysteem.
Leukocyten (witte bloedlichaampjes) staan centraal in alle immuunresponsen, maar ook alle andere weefselcellen zijn uitgerust met een eigen systeem om (1) hun eigen infectie, (2) microbiële agentia en (3) andere geïnfecteerde of aangedane weefsel cellen in hun omgeving te kunnen detecteren. De centrale uitvoerders van het aangeboren immuunsysteem zijn de fagocytaire cellen, zoals de monocyten, macrofagen en granulocyten. Deze cellen zijn in staat om direct een indringer zoals een bacterie te fagocyteren (te internaliseren en te vernietigen). Lymfocyten staan centraal in het adaptieve immuunsysteem en herkennen specifiek individuele antigenen zoals giftige stoffen en micro organismen. De T-lymfocyten of T-cellen en de B-lymfocyten of B-cellen zijn de twee belangrijkste categorieën van lymfocyten die specifiek individuele antigenen kunnen herkennen. Elke lymfocyt kloon is uitgerust met een unieke, willekeurig gegenereerde, receptor (T-cel-receptor of B-cel-receptor). Deze antigeen receptoren zijn in staat om één specifiek antigeen (b.v. virus, bacterie, schimmel of parasiet) te herkennen. Dus een antigeen receptor kan zich specifiek aan een bepaald antigeen vast binden. Als er een infectie optreedt binden de antigeen-specifieke lymfocyten zich aan het betreffende antigeen en worden ze vervolgens gestimuleerd om zich te gaan delen (vermenigvuldigen) en te differentiëren tot cellen die het antigeen kunnen gaan aan vallen (effector cellen). Bovendien ontstaan er ook geheugen lymfocyt cellen.
Bij een infectie met hetzelfde antigeen kunnen de geheugen lymfocyten sneller reageren en zo zorgen ze voor een sterkere immuun respons. Dit kenmerk van de adaptieve immuun respons wordt ook wel immunologisch geheugen genoemd en op dit principe berusten ook vaccinaties, die voor bepaalde ziekten gegeven worden zoals: difterie, kinkhoest, tetanus, poliomyelitis, bof, mazelen, rodehond en hersenvliesontsteking . Een derde categorie van lymfocyten heet Natural Killer (NK) (natuurlijke doder) cellen. Dat zijn lymfocyten die niet beschikken over een unieke specifieke antigen receptor. Deze NK-lymfocyten kunnen direct lichaamseigen geïnfecteerde of zieke cellen doden (lyseren). NK-cellen kunnen de geinfecteerde cellen herkennen met specifieke (niet variabele) receptoren die op hun cel membraan aanwezig zijn. De functie van NK-lymfocyten is met name in de eerste stadia van de afweer van infecties met intracellulaire pathogenen.
T-lymfocyten kunnen worden onderverdeeld in cellen die het CD4 molecuul en cellen die het CD8 molecuul op hun membraan tot expressie brengen. De CD4 T cellen hebben helper en regulatieve functies in een immuunreactie. De CD8 T cellen hebben een cytotoxische functie wat inhoud dat geïnfecteerde cellen specifiek dood gemaakt kunnen worden (specifieke lysis). CD4 T-cellen herkennen antigeen wat is gedegradeerd tot peptiden (eiwitfragmenten afkomstig van het antigeen) en wat vervolgens gepresenteerd wordt door het weefsel histo compatibiliteit complex klasse-II (major histocompatibility complex class II, MHC-II) aan hun T-cel antigeen receptoren (TCR). Histo compatibiliteit complex klasse-I (MHC-I) moleculen zijn betrokken bij de presentatie van peptiden aan CD8 T-cellen. MHC-II wordt tot expressie gebracht door alle cellen van het immuunsysteem en MHC-I wordt tot expressie gebracht door vrijwel alle cellen van het lichaam. Resumerend, T-cellen herkennen met hun T-cel antigeen receptoren antigene peptiden in MHC complexen.
Aan de andere kant, B-cellen herkennen onbewerkte totale antigenen met hun B-cel antigeen receptor (BCR). Na deze herkenning worden de antigeen specifieke B-cellen gestimuleerd en kunnen vervolgens differentiëren tot cellen die uitscheidbare antistoffen (ook wel immunoglobulinen of anti-lichamen genaamd) produceren. In feite is een antistof een oplosbare vorm van een membraan gebonden B-cel receptor. De antistof moleculen kunnen specifiek aan de antigenen binden en op die manier zijn de antigenen herkenbaar voor andere cellen van het immuunsysteem. De antistoffen zijn van cruciaal belang voor het specifiek onschadelijk maken of de neutralisatie van potentieel schadelijke antigenen. De uiteindelijke opruiming wordt uitgevoerd via een grote diversiteit aan effector mechanismen. Aan microbiële indringers (bv. bacteriën) binden antstoffen en die kunnen vervolgens gedood worden door de activatie van zogenaamde complement eiwitten of via fagocytose (opeten) door granulocyten (een witte bloedcel type uit het aangeboren immune systeem).
