Outra consequência importante da ativação linfocitária é a adoção de um programa metabólico preferencial – a glicólise – que coordena a captação de glicose e de outros nutrientes, evita o estresse oxidativo e, simultaneamente, favorece a expansão clonal do linfócito estimulado. Tal programa é compatível com a função efetora de reconhecimento e eliminação das células-alvo pré-neoplásicas – antes mesmo da aparição da doença, ou seja, dos sinais e sintomas do câncer. A este reconhecimento precoce, chamamos imunovigilância antitumoral – um processo que ocorre continuamente.
Depois de ter eliminado o patógeno no caso de uma infecção, ou destruído as células pré-neoplásicas no contexto da imunovigilância antitumoral, a maioria dos linfócitos T específicos é eliminada por apoptose e somente um pequeno número sobrevive como células de memória. Essas últimas passam a adotar um programa metabólico de fosforilação oxidativa, que é compatível com o estado quiescente da memória imune.
A existência dos organismos multicelulares longevos – como os próprios seres humanos – nos permite inferir a alta eficiência da imunovigilância antitumoral.
Os linfócitos T são particularmente eficazes em reconhecer, através de seu receptor específico, os fragmentos de antígeno apresentados pelas moléculas do MHC na superfície das células alteradas (ou seja, daquelas pré-neoplásicas ou daquelas francamente tumorais) e o fazem de maneira repetida, podendo um único linfócito T eliminar muitas células-alvo. A destruição das células tumorais se dá através de múltiplos mecanismos diretos e indiretos, incluindo a liberação de proteínas imunoefetoras, tais como as citocinas IFN-gama e TNF-alfa.
No caso da ação citotóxica direta, os linfócitos formam uma área de interação íntima com a célula tumoral: a sinapse imunológica – uma estrutura reminiscente daquela neuronal – pela qual são inseridas proteínas capazes de oligomerizar e de formar poros desestabilizadores na membrana do alvo, bem como de permitir a difusão passiva de outras moléculas efetoras capazes de ativar as caspases (que são proteases que promovem a degradação programada do DNA). O resultado final é a morte da célula acoplada.
Após o evento lítico, o linfócito então se desengaja da célula-alvo e parte para um próximo encontro letal.