IL-13 hat ähnliche Wirkungen auf Immunzellen wie das eng verwandte Zytokin IL-4. Es wird jedoch vermutet, dass IL-13 der zentrale Vermittler der physiologischen Veränderungen ist, die durch allergische Entzündungen in vielen Geweben hervorgerufen werden.
Obwohl IL-13 in erster Linie mit der Auslösung von Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht wird, hat es auch entzündungshemmende Eigenschaften. IL-13 induziert eine Klasse von proteinabbauenden Enzymen, die als Matrix-Metalloproteinasen (MMPs) bekannt sind, in den Atemwegen. Diese Enzyme werden benötigt, um die Aggression parenchymatöser Entzündungszellen in das Lumen der Atemwege zu induzieren, wo sie dann beseitigt werden. Neben anderen Faktoren induziert IL-13 diese MMPs als Teil eines Mechanismus, der vor übermäßiger allergischer Entzündung schützt, die zur Erstickung neigt.
IL-13 induziert bekanntermaßen Veränderungen in hämatopoetischen Zellen, aber diese Effekte sind wahrscheinlich weniger wichtig als die von IL-4. Außerdem kann IL-13 die Sekretion von Immunglobulin E (IgE) aus aktivierten menschlichen B-Zellen anregen. Die Deletion von IL-13 bei Mäusen beeinträchtigt weder die Entwicklung von Th2-Zellen noch antigenspezifische IgE-Reaktionen, die durch starke Allergene ausgelöst werden. Im Vergleich dazu deaktiviert die Deletion von IL-4 diese Reaktionen. IL-13 ist also kein lymphatisches Zytokin, sondern fungiert eher als molekulare Brücke, die allergische Entzündungszellen mit den nicht-immunen Zellen, die mit ihnen in Kontakt stehen, verbindet und dadurch die physiologische Funktion verändert.
Die Signalübertragung von IL-13 beginnt über einen gemeinsamen Mehruntereinheiten-Rezeptor mit IL-4. Bei diesem Rezeptor handelt es sich um einen heterodimeren Rezeptorkomplex, der aus dem alpha IL-4 Rezeptor (IL-4Rα) und dem alpha Interleukin-13 Rezeptor (IL-13R1) besteht. Die hohe Affinität von IL-13 zum IL-13R1 führt zu deren Bindungsbildung, was die Wahrscheinlichkeit einer Heterodimerbildung zum IL-4R1 und die Bildung des IL-4-Rezeptors vom Typ 2 weiter erhöht. Die Heterodimerisierung aktiviert sowohl den STAT6 als auch den IRS. Die STAT6-Signalisierung ist wichtig für die Auslösung der allergischen Reaktion. Die meisten biologischen Wirkungen von IL-13 sind wie die von IL-4 mit einem einzigen Transkriptionsfaktor verbunden, dem Signal Transducer and Activator of Transcription 6 (STAT6). Interleukin-13 und seine assoziierten Rezeptoren mit der α-Untereinheit des IL-4-Rezeptors (IL-4Rα) ermöglichen die nachgeschaltete Aktivierung von STAT6. Die JAK-Janus-Kinase-Proteine am zytoplasmatischen Ende der Rezeptoren ermöglichen die Phosphorylierung von STAT6, das dann ein aktiviertes Homodimer bildet und in den Zellkern transportiert wird. Im Zellkern reguliert das STAT6-Heterodimer-Molekül die Genexpression von Zelltypen, die für das Gleichgewicht zwischen der Immunabwehr des Wirts und allergischen Entzündungsreaktionen wie der Entwicklung von Th2 entscheidend sind. Dies kann die Folge einer allergischen Reaktion sein, die durch das Auftreten eines Ala-Gens ausgelöst wird. IL-13 bindet auch an einen anderen Rezeptor, der als IL-13Rα2 bekannt ist. IL-13Rα2 (der als Decoy-Rezeptor bezeichnet wird) stammt von Th2-Zellen und ist ein pleotropes immunregulatorisches Zytokin. IL-13 hat eine größere Affinität (50-mal) zu IL-13Rα2 als zu IL-13Ra1. Die IL-13Rα2-Untereinheit bindet nur an IL-13 und kommt in Mäusen sowohl in membrangebundener als auch in löslicher Form vor. Eine lösliche Form von IL-13Rα2 wurde beim Menschen nicht nachgewiesen. Untersuchungen der Lungen von IL-13-transgenen Mäusen mit IL-13Rα2-Null-Loci zeigten, dass ein IL-13Rα2-Mangel die IL-13- oder Ovalbumin-induzierte Lungenentzündung und den Lungenumbau signifikant verstärkte. Die meisten normalen Zellen, wie Immunzellen oder Endothelzellen, exprimieren sehr geringe oder nicht nachweisbare Mengen an IL-13-Rezeptoren. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Zelloberflächenexpression von IL-13Rα2 auf menschlichen asthmatischen Atemwegsfibroblasten im Vergleich zur Expression auf normalen Kontroll-Atemwegsfibroblasten reduziert war. Dies unterstützte die Hypothese, dass IL-13Rα2 ein negativer Regulator der IL-13-induzierten Reaktion ist, und veranschaulichte eine deutlich verringerte Produktion von TGF-β1 und die Ablagerung von Kollagen in der Lunge von Mäusen.
Interleukin-13 spielt eine entscheidende Rolle bei der Becherzellenmetaplasie. Becherzellen sind mit Mucin (MUC) gefüllt. MUC5AC Mucin 5AC ist ein gelartiges Mucinprodukt der Becherzellen. Interleukin-13 induziert die Differenzierung der Becherzellen und ermöglicht die Produktion von MUC5AC im Trachealepithel. 15-Lipoxygenase-1 (15LO1), ein Enzym des Fettsäurestoffwechsels, und sein Metabolit, 15-HETE, werden bei Asthma stark exprimiert (was zu einer Überexpression von MUC5AC führt) und durch IL-13 in menschlichen Atemwegsepithelzellen induziert. Mit der zunehmenden Anzahl von Becherzellen kommt es zur Produktion von übermäßigem Schleim in den Bronchien. Die funktionellen Folgen der veränderten MUC-Bildung und -Sekretion tragen zu den pathophysiologischen Mechanismen für verschiedene klinische Anomalien bei Asthmapatienten bei, darunter Sputumproduktion, Verengung der Atemwege, Exazerbation und beschleunigter Verlust der Lungenfunktion.
Außerdem hat sich gezeigt, dass IL-13 im Verlauf verschiedener Krankheiten, die durch erhöhte Typ-2-Zytokine gekennzeichnet sind, wie z.B. chronische Bilharziose und atopische Dermatitis, ein starkes fibrogenes Programm auslöst. Es wurde vermutet, dass dieses fibrogene Programm entscheidend von der direkten IL-13-Signalisierung durch IL-4Rα auf PDGFRβ+ Fibroblasten abhängt.