急性辐射暴露通常会导致急性放射综合征，包括造血、消化、皮肤、心血管和神经系统等组织广泛的细胞凋亡、坏死和自噬。在肿瘤细胞中，凋亡机制受到抑制或者丧失，其增殖能力便会显著增强，与其能力相关的途径包含有p53和NF-κB途径。Toll样受体(toll-like receptors，TLR)是一类参与机体非特异性免疫的蛋白质分子，激活后能够上调NF-κB途径，使得细胞放射抵抗能力显著增加。TLR4具有基础的细胞辐射损伤防护效应。传统的TLR4激动剂拥有较多的不良反应限制了其临床应用，近来相继发现了一些具有低不良反应率和高效辐射防护作用的TLRs激动剂。相比于其他亚型，TLR2、TLR4、TLR5和TLR9在细胞辐射损伤防护中的效果表现得更为明显，其相关配体包括细菌脂蛋白(BLP)、热灭活的鼠伤寒沙门氏菌(HKST)、细菌鞭毛蛋白和TLR9受体激动剂等。不过，不同的TLR识别病原体的特定组分并启动不同的下游信号传导途径，其防护效应也随之不同。