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Wenn den Mikroorganismen das Eindringen in den Körper gelingt, erfolgt eine zelluläre Abwehr. Dieses Immunsystem des Körpers besteht vor allem aus den weißen Blutkörperchen (Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten), die die eingedrungenen Krankheitserreger erkennen und damit eine Immunreaktion auslösen, welche im Idealfall die Neutralisation und Zerstörung der Eindringlinge bewirkt.
Substanzen, die spezifische Immunreaktionen auslösen werden Antigene genannt und sind normalerweise keine Bestandteile unseres Körpers. Antigene sind Stoffe wie artfremdes Eiweiß, die nach Berührung mit dem Organismus in Mensch die Bildung von Antikörpern hervorrufen. Zusätzlich zu den Krankheitserregern wie Mikroorganismen und Parasiten, scheint die Auswahl an Stoffen, die als Antigene wirken können, beinahe unendlich zu sein. Proteine, Kohlenhydrate, Lipide, Polynukleotide, organische und anorganische Verbindungen können Immunreaktionen auslösen. Es ist die unausweichliche Folge der Evolution eines anpassungsfähigen Immunsystems, das fähig sein muss, sich ebenso unglaublichen und großen Zahl verschiedener Mikroorganismen zu erwehren.
Die spezialisierten Zellen des Immunsystems, die Antigene erkennen können, werden Lymphozyten genannt. Lymphozyten kann man wiederum in einzelne Gruppen unterteilen, da sie bei der Erkennung von Antigenen auf ganz verschiedene Weise reagieren. Eine Gruppe der Lymphozyten beginnt mit der Produktion von als Antikörper bezeichneten Proteinen und gibt diese ins Blut und in die Körperflüssigkeiten ab. Antikörper können sich mit dem auslösenden Antigen verbinden, was schließlich zur Antigen-Elimination führen kann. Andere Lymphozyten hingegen können Antigene direkt zerstören oder Substanzen produzieren, die ihrerseits weitere Zellen aktivieren, von denen einige wiederum die Aktivität der ursprünglich mit dem Antigen reagierenden Lymphozyten regulieren.
Substanzen, die auch zu diesen Stoffen gehören ist das Lysozym, die sogenannten Akutphasen-Proteine, die Komponenten des Komplement-Systems sowie Interferon. Das Interferon ist ein von virusinfizierten Zellen abgegebenes Protein, das andere Zellen schützt in dem es die Entwicklung von Viren hemmt. Es scheint für eine wirkungsvolle Kontrolle von viralen Infektionen besonders wichtig zu sein, da es während sich Viren innerhalb von Körperzellen vermehren, die dem Angriff spezifischer Antikörper entzogen sind, ist Interferon innerhalb der Zelle durch seine hemmende Wirkung auf die Virusreplikation dort erfolgreich, wo die Antikörper versagen.
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