IL-13 har virkninger på immunceller, der ligner virkningerne af det nært beslægtede cytokin IL-4. IL-13 mistænkes imidlertid for at være den centrale mediator for de fysiologiske ændringer, der induceres af allergisk inflammation i mange væv.
Og selv om IL-13 primært er forbundet med induktion af luftvejssygdomme, har det også antiinflammatoriske egenskaber. IL-13 inducerer en klasse af proteinnedbrydende enzymer, kendt som matrixmetalloproteinaser (MMP’er), i luftvejene. Disse enzymer er nødvendige for at inducere aggression af parenkymale inflammatoriske celler i luftvejslumen, hvor de derefter fjernes. Blandt andre faktorer inducerer IL-13 disse MMP’er som en del af en mekanisme, der beskytter mod overdreven allergisk inflammation, som prædisponerer for kvælning.
IL-13 er kendt for at inducere ændringer i hæmatopoietiske celler, men disse virkninger er sandsynligvis mindre vigtige end IL-4’s virkninger. Endvidere kan IL-13 inducere immunoglobulin E (IgE)-sekretion fra aktiverede humane B-celler. Deletion af IL-13 fra mus påvirker ikke markant hverken Th2-celleudvikling eller antigenspecifikke IgE-responser induceret af potente allergener. Til sammenligning deaktiverer udskillelse af IL-4 disse responser. I stedet for at være et lymfoid cytokin fungerer IL-13 således mere fremtrædende som en molekylær bro, der forbinder allergiske inflammatoriske celler med de ikke-immune celler, der er i kontakt med dem, og derved ændrer den fysiologiske funktion.
Signalering af IL-13 begynder gennem en fælles multi-subunit-receptor med IL-4. Denne receptor er et heterodimerreceptorkompleks bestående af alfa IL-4-receptor (IL-4Rα) og alfa-interleukin-13-receptor (IL-13R1). Den høje affinitet af IL-13 til IL-13R1 fører til deres bindingsdannelse, hvilket yderligere øger sandsynligheden for dannelse af en heterodimer til IL-4R1 og produktion af type 2-IL-4-receptoren. Heterodimerisering aktiverer både STAT6 og IRS. STAT6-signalering er vigtig for initieringen af det allergiske respons. De fleste af IL-13’s biologiske virkninger er ligesom IL-4’s virkninger knyttet til en enkelt transkriptionsfaktor, signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6). Interleukin-13 og dets tilknyttede receptorer med α-underenheden af IL-4-receptoren (IL-4Rα) giver mulighed for downstream-aktivering af STAT6. JAK Janus kinaseproteinerne på den cytoplasmatiske ende af receptorerne muliggør fosforylering af STAT6, som derefter danner en aktiveret homodimer og transporteres til kernen. Når STAT6-heterodimeren først er i kernen, regulerer STAT6-homodimeren molekylet genekspressionen af celletyper, der er kritiske for balancen mellem værtens immunforsvar og allergiske inflammatoriske reaktioner som f.eks. udvikling af Th2. Dette kan være et resultat af en allergisk reaktion, der opstår, når man står over for et Ala-gen. IL-13 binder også til en anden receptor kendt som IL-13Rα2. IL-13Rα2 (der er betegnet som en decoy-receptor) stammer fra Th2-celler og er et pleotropisk immunregulerende cytokin. IL-13 har større affinitet (50 gange) til IL-13Rα2 end til IL-13Ra1. IL-13Rα2-underenheden binder kun til IL-13, og den findes både i membranbundne og opløselige former hos mus. En opløselig form af IL-13Rα2 er ikke blevet påvist hos mennesker. Undersøgelser af IL-13 transgene muselunger med IL-13Rα2-null loci viste, at IL-13Rα2-mangel signifikant øgede IL-13- eller ovalbumin-induceret lungeinflammation og remodellering. De fleste normale celler, såsom immunceller eller endothelceller, udtrykker meget lave eller ikke påviselige niveauer af IL-13-receptorer. Forskning har vist, at ekspression af IL-13Rα2 på celleoverfladen på humane astmatiske luftvejsfibroblaster var reduceret sammenlignet med ekspressionen på normale kontrolfibroblaster i luftvejene. Dette understøttede hypotesen om, at IL-13Rα2 er en negativ regulator af IL-13-induceret respons og illustrerede signifikant reduceret produktion af TGF-β1 og aflejring af kollagen i lungerne hos mus.
Interleukin-13 har en kritisk rolle i Gobletcellemetaplasi. Gobletceller er fyldt med mucin (MUC). MUC5AC Mucin 5AC er et gel-lignende mucinprodukt fra gobletceller. Interleukin-13 inducerer gobletcelledifferentiering og giver mulighed for produktion af MUC5AC i trachealepitelet. 15-Lipoxygenase-1 (15LO1), som er et enzym i fedtsyremetabolismen, og dets metabolit, 15-HETE, er stærkt udtrykt i astma (hvilket fører til overekspression af MUC5AC) og induceres af IL-13 i humane luftvejsepitelceller. Med det stigende antal gobletceller sker der en overdreven produktion af slim i bronkierne. De funktionelle konsekvenser af ændringerne i MUC-lagring og -sekretion bidrager til de patofysiologiske mekanismer for forskellige kliniske abnormiteter hos astmapatienter, herunder sputumproduktion, luftvejsforsnævring, eksacerbation og accelereret tab af lungefunktion.
Dertil kommer, at IL-13 har vist sig at inducere et potent fibrogent program under forløbet af forskellige sygdomme, der er præget af forhøjede type 2-cytokiner, såsom kronisk schistosomiasis og atopisk dermatitis blandt andre. Det er blevet foreslået, at dette fibrogene program er kritisk afhængigt af direkte IL-13-signalering gennem IL-4Rα på PDGFRβ+ fibroblaster.