呼吸系统最基本的功能是气体交换以支持组织新陈代谢，每天肺组织需要进出大约10 000L气体以完成气体交换。随着呼吸吸入气体中的颗粒物质和微生物是呼吸过程中不可避免的，呼吸系统精准的宿主防御功能在微生物复制和侵袭宿主之前就已经将吸入的微生物清除。

肺部免疫功能分布于整个呼吸道，细胞之间或者细胞与可溶性因子相互作用的协调，是肺部抵抗力最主要的部分。肺部防御功能分为四个部分：结构上的防御功能、先天性免疫功能、炎症反应和特异性免疫功能。

鼻腔可以完整捕捉直径>10mm的颗粒，并且有效滤过直径>5mm的颗粒。并且可以吸收可溶性气体，比如二氧化硫。随着气流冲进的颗粒通过打喷嚏、咳嗽或者吞咽动作被清除出鼻咽道。

包括黏液纤毛的清除作用和气道分泌物的抗菌作用实现。

直径>2mm的颗粒进入通气气道，被黏液捕捉，通过纤毛运动和咳嗽动作将进入气道的颗粒和微生物清除。气道分泌物包含两层，上层的黏液层包含黏蛋白，下层是浆液层，构成纤毛拍打运动的基础。在正常黏液纤毛清除作用下细菌与黏蛋白结合可能增加细菌清除率。

气道上皮细胞分泌各种参与重要免疫反应的非黏蛋白成分，包括乳铁蛋白、抗氧化物和抗蛋白酶。乳铁蛋白限制细菌繁殖，其通过螯合铁的能力实现，铁是许多细菌基础生长因子。溶菌酶是人气道分泌量较大的酶，每天产量为10～20mg，可在气道抵抗细菌和真菌感染，抗感染机制是催化大多数细菌细胞壁成分中的水解键。白细胞和细菌是人气道分泌物中蛋白酶的主要来源，蛋白酶可以降解各种细胞外基质成分，包括弹力蛋白、粘连蛋白、纤维结合蛋白和胶原蛋白等。为了抗衡这些蛋白酶的破坏作用，气道分泌物包括血清衍生蛋白酶（抗胰蛋白酶α1-α2和抗巨球蛋白α2）和气道上皮细胞衍生蛋白酶（分泌物性白细胞蛋白酶抑制因子）保护通气气道免受降解。

免疫系统分为先天性和获得性两个部分，两个系统间的根本差别在于它们对微生物的识别方式不同。

先天性免疫反应可以识别存在于大量微生物种群上的少量高度保守的结构，这是受体识别分子模式而非特殊结构，因此被称为病原体识别受体。由病原体识别受体的模式称为病原体相关的分子模式（PAMPs）。特征性PAMPs包括共享革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌上的脂多糖（LPSs）、磷壁酸、甘露聚糖（真菌细胞壁保守成分）和未甲基化的CpG序列（细菌有而哺乳动物没有的DNA）。

肺部巨噬细胞的定居为抵抗肺泡表面微生物的第一道防线。肺部巨噬细胞定居出现在间质内、肺泡内衬、气道管腔和上皮细胞内衬里。肺部巨噬细胞由血液循环进肺内单核细胞分化而来。其杀菌功能取决于4个关键步骤：信号识别、对刺激反应的移动、微生物摄取和消化、介质因子的分泌。脂多糖是细菌细胞壁上的成分，是重要的巨噬细胞激活信号。识别微生物后吞噬作用出现，颗粒吞饮作用需要受体-配体相互作用，氧化和非氧化程序通常出现于肺泡巨噬细胞杀死摄入的微生物，一般认为定居的巨噬细胞抗菌活性低于单核细胞，呼吸暴发等级低和颗粒过氧化物缺失是抗菌活性降低的原因。

肺内含有NK细胞，巨噬细胞和NK细胞相互作用在先天免疫反应期间可能是激活巨噬细胞的关键。

补体是先天免疫的重要可溶性蛋白效应因子，补体激活产生C3b，C3b是一个促进受体介导巨噬细胞吞噬微生物的调理素。完整的补体通路激活导致C5b-C9复合物在细菌表面装配，随后发生细菌溶解和死亡。

肺泡上皮细胞分泌物的表面活性物质在先天免疫反应中起到重要作用。表面活性物质也具有细胞外杀死微生物的作用。

大多数细菌清除需要双重吞噬系统，即定居肺内巨噬细胞和集合来的多核白细胞。当细菌量低和毒素量少时，肺泡巨噬细胞能有效吞噬和杀死侵袭的细菌，然而当细菌量大和毒素量高时，或者有荚膜革兰氏阴性菌（比如铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯杆菌）进入下呼吸道时，募集来的多核白细胞就起到有效容纳和清除细菌的作用，产生炎症反应。

当中性粒细胞与微生物接触时，细菌颗粒被吞噬细胞摄入，然而吞噬细胞空泡内的酸性环境能限制某些细菌生长，有效的杀菌作用则需要氧分子产物。多核白细胞产生过氧化氢及高度反应不稳定的中介物，帮助巨噬细胞杀灭微生物。

特异性免疫反应从功能上由两个主要效应系统组成：抗体和细胞介导的免疫系统，两者分别是由B和T淋巴细胞产生。

T细胞介导的免疫出现对宿主抵抗真菌、分枝杆菌和病毒尤为重要。宿主抵抗新型隐球菌取决于CD4、CD8 T细胞。抗原特异性CD8细胞毒性T细胞是抵抗肺部病毒感染的关键。

免疫球蛋白产生是B细胞介导免疫反应的标志。抗原进入下呼吸道诱导肺部抗体产生，抗原从肺部转移到引流淋巴结，淋巴结是肺叶间抗原诱导抗体反应的初级场所。抗体形成细胞（AFCs）在肺门淋巴结产生并释放到输出淋巴管和血液中，进而到达肺实质，肺部炎症促进AFCs向肺部募集。

免疫球蛋白是正常呼吸道分泌物的主要蛋白成分，支气管灌洗液蛋白中的20%由IgG、IgM、IgA组成。肺通过刺激定居的抗原特异性记忆B细胞对某些致病菌产生快速反应。抗原特异性IgG和IgA的产生有助于清除入侵的致病菌，减少病菌在呼吸道上皮细胞的定居。

小儿呼吸道的非特异性和特异性免疫功能均较差。新生儿、婴幼儿咳嗽反射弱，纤毛运动功能差，肺泡巨噬细胞功能欠佳。婴幼儿的SIgA、IgA、IgG和IgG亚类含量均低，乳铁蛋白、溶菌酶、干扰素、补体等的数量和活性不足，故容易患呼吸道感染。

上述特点使小儿容易发生呼吸道感染、气道狭窄、肺气肿、肺不张。由于各项呼吸功能储备能力均较低，缺氧时其代偿呼吸量最多不超过正常的2.5倍，较易发生呼吸衰竭。