现已研究表明，TLRs是天然免疫系统中最为重要的识别分子，能识别包括细菌、支原体、病毒等各种微生物，一旦病原菌侵入体内，同其他PRRs 一样，迅速告知宿主，发挥重要的预警作用。在静脉内注射细菌的模型中，TLR2缺陷小鼠对金黄色葡萄球菌感染高度敏感，说明早期识别细菌产物（TLR2识别金黄色葡萄球菌的肽聚糖）对于清除细菌至关重要。

感染早期，虽然主要依靠天然免疫反应，识别病原微生物，快速启动宿主的防御反应，TLR激活巨噬细胞，诱导其促炎细胞因子和抗微生物小分子产生，如NO，发挥清除病原菌的作用。然而，周围组织内天然免疫反应的激活对清除病原菌的作用是有限的。更有效的宿主防御只有通过激活获得性免疫反应才能实现。研究表明，获得性免疫系统的激活需依赖于天然免疫，这种作用在很大程度上依赖于TLRs的调节。树突细胞（DCs）是沟通外周组织和淋巴组织的重要细胞。DCs主要位于外周组织内，是能够激活原初（naive）T细胞的唯一细胞群。

不同于巨噬细胞，DCs感知人侵病原菌，进而指令适应性免疫系统，使其发挥抵御感染的作用。首先，周围组织内未成熟DCs通过其细胞表面上的TLRs或细胞内吞作用识别病原菌，TLRs的信号使DC成熟，同时，使其表面的趋化因子受体表达发生变化，即 CCR5下调，和CCR7上调，进而使DCs离开周围组织，移位到淋巴结。同时，成熟的DCs 能产生多种募集NK细胞和原初T细胞的趋化因子。此外，捕获的病原菌在DCs内加工，其加工的产物以抗原-MHC复合物的形式提呈给原初T细胞，使其激活。单纯的抗原提呈只能刺激病原菌特异性T细胞，不能有效地启动效应T细胞扩增。克隆化T细胞扩增需要共刺激分子如CD80/86的信号刺激。TLRs受体的激活不仅能增强DC的MHC表达，也促进DC表达共刺激分子。

除T细胞扩增外，T细胞的分化对于建立有效的适应性免疫也十分重要。T细胞能分化为两个不同的亚群：即T_H1和T_H2。T_H1主要分泌细胞因子IFN-γ，参与细胞免疫。T_H2产生细胞因子IL-4、IL-10、和IL-13，参与体液免疫。

DCs能介导T细胞的分化，取决于DC的特定亚群、DC成熟期或DC/T细胞的比例。细胞及其产物通过TLRs诱导DC产生IL-12，后者则指令原初T细胞分化为T_H1。目前尚不清楚DCs 能否诱导T细胞分化为T_H2。总之，上述结果显示，TLRs不仅在感染早期发挥关键作用，同时在宿主防御反应的整个过程中发挥连接天然和适应性免疫的关键作用。