天然屏障
皮肤如未受到物理性损伤(外伤,静脉插管,外科手术,昆虫叮咬等)能有效阻止微生物侵入.但也有例外,引起疣的乳头瘤病毒能侵入正常皮肤,某些寄生虫也能穿过完整皮肤(如曼氏血吸虫,粪类圆线虫).但这种情况在细菌尚未发现.
粘膜表面盖有一层分泌物,有抗菌作用(如宫颈粘液,前列腺液和泪液中含有溶菌酶,能使胞壁酸β-[1,4]-N-乙酰葡萄糖苷键断裂,造成革兰氏阳性菌细胞壁损伤),是有效的屏障.局部分泌物中含有的免疫球蛋白,主要是IgG和sIgA,可阻止微生物吸附到宿主细胞上.
在呼吸道,吸入的微生物必须通过上呼吸道和气管支气管的滤过系统.如果微生物到达气管支气管,粘膜纤毛会运送它们远离肺脏,咳嗽也能排出微生物.如果微生物到达肺泡,会遭到肺泡吞噬细胞和组织细胞的吞噬；肺部炎症可吸引中性粒细胞和单核细胞,特异性免疫(如调理素)的存在,可加强它们的吞噬作用.但是,当侵入的微生物数量多或由于空气污染(香烟烟雾),人工呼吸,气管切开等造成上述功能受损时,防御功能就可被打破.
在胃肠道,胃酸,胰酶,胆汁,肠分泌液等的抗菌作用构成了胃肠道屏障.蠕虫和正常的上皮脱落有助于排出有害微生物.用颠茄和阿片碱抑制肠道蠕动减慢了某些病原体的清除,延长了病情,如菌痢.防御机制改变的病人易产生某些感染,如胃酸缺如者易患沙门菌感染和结核病.肠道正常菌群间的竞争也有重要保护作用.抗生素引起的菌群失调可导致病原微生物的过度生长(如鼠伤寒沙门菌)或常见共生菌(如白色念珠菌)的迭加感染.
在泌尿生殖道,长的尿道(成人有20cm)有防护作用.大多细菌很难通过,除非经器械带入.女性阴道酸性pH也有保护作用；肾脏髓质的高渗状态也不利于大多细菌生长；Tamm-Horsfall蛋白是肾脏产生的一种糖蛋白,大量分泌在尿液中,极易与某些细菌结合,使其不能粘附到尿道上.
非特异性免疫
主要由巨噬细胞和活化的淋巴细胞产生的细胞因子是特异性免疫应答的前奏.不管是局部或全身感染,这些炎症细胞因子(白介素-1,白介素-6,肿瘤坏死因子,γ-干扰素)介导了宿主一种非抗原特异性的急性期反应.发热是急性期最显著的症状；由于细胞因子对骨髓的作用,白细胞总数和不成熟的循环白细胞数增加；通过粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和粒细胞集落刺激因子的作用,骨髓细胞向成熟的嗜中性细胞的分化和增殖加强.内皮细胞产生的大量白介素-8,是使嗜中性细胞局限化的重要介质.
炎症反应吸引免疫系统组分进入损伤或感染部位并表现为血供增加和血管通透性提高,导致趋化多肽,嗜中性细胞和单核细胞离开血管而进入组织.微生物被吞噬细胞(嗜中性细胞和巨噬细胞)吞噬,力图使感染局限于最小范围.炎症反应包括在微生物产物的趋化作用下,吸引吞噬细胞(嗜中性细胞和巨噬细胞),使其向炎症部位移动,与微生物接触并吞噬微生物,针对微生物产生氧化爆发,吞噬体和溶酶体融合并伴随溶酶体内容物脱颗粒,最后微生物死亡和降解.当嗜中性细胞有质和量缺陷时,感染时间延长,易反复,对使用的抗微生物药物反应迟缓.葡萄球菌,革兰氏阴性菌和真菌常是引起这种类型感染的病原体.
特异性免疫
一旦被感染,宿主能针对微生物特异性抗原产生多种抗体.抗体---即免疫球蛋白,为一种复杂的糖蛋白---能与特异性抗原相结合,引起宿主一系列生物学反应.抗体与抗原结合后能加强宿主效应细胞功能,活化补体系统有助于清除感染的微生物.补体系统与特异性免疫相结合,可通过经典途径破坏细胞壁溶解微生物.补体的替代途径也能被某些微生物表面成分激活.此外,特异性抗体还可促进调理素类物质(如C3b)粘附到微生物表面,有助于吞噬后的破坏.有荚膜的微生物(如肺炎球菌和脑膜炎球菌)的清除主要靠调理作用,这种作用的缺失会导致对这些微生物易感和病情的加重