La IL-13 tiene efectos sobre las células inmunitarias que son similares a los de la citocina estrechamente relacionada IL-4.Sin embargo, se sospecha que la IL-13 es el mediador central de los cambios fisiológicos inducidos por la inflamación alérgica en muchos tejidos.
Aunque la IL-13 se asocia principalmente con la inducción de la enfermedad de las vías respiratorias, también tiene propiedades antiinflamatorias. La IL-13 induce una clase de enzimas que degradan proteínas, conocidas como metaloproteinasas de la matriz (MMP), en las vías respiratorias. Estas enzimas son necesarias para inducir la agresión de las células inflamatorias del parénquima hacia la luz de las vías respiratorias, donde luego son eliminadas. Entre otros factores, la IL-13 induce estas MMP como parte de un mecanismo que protege contra la inflamación alérgica excesiva que predispone a la asfixia.
Se sabe que la IL-13 induce cambios en las células hematopoyéticas, pero estos efectos son probablemente menos importantes que los de la IL-4. Además, la IL-13 puede inducir la secreción de inmunoglobulina E (IgE) a partir de células B humanas activadas. La supresión de la IL-13 en los ratones no afecta notablemente ni al desarrollo de las células Th2 ni a las respuestas de IgE específicas de antígeno inducidas por alérgenos potentes. En comparación, la supresión de la IL-4 desactiva estas respuestas. Por lo tanto, más que una citocina linfoide, la IL-13 actúa de forma más destacada como un puente molecular que vincula a las células inflamatorias alérgicas con las células no inmunes en contacto con ellas, alterando así la función fisiológica.
La señalización de la IL-13 comienza a través de un receptor multisubunidad compartido con la IL-4. Este receptor es un complejo receptor heterodímero formado por el receptor alfa de la IL-4 (IL-4Rα) y el receptor alfa de la interleucina-13 (IL-13R1). La alta afinidad de la IL-13 con el IL-13R1 conduce a la formación de su enlace, lo que aumenta la probabilidad de que se forme un heterodímero con la IL-4R1 y se produzca el receptor de tipo 2 de la IL-4. La heterodimerización activa tanto la STAT6 como el IRS. La señalización de STAT6 es importante en el inicio de la respuesta alérgica. La mayoría de los efectos biológicos de la IL-13, al igual que los de la IL-4, están vinculados a un único factor de transcripción, el transductor de señales y activador de la transcripción 6 (STAT6). La interleucina-13 y sus receptores asociados con la subunidad α del receptor de la IL-4 (IL-4Rα) permiten la activación descendente de STAT6. Las proteínas JAK Janus quinasa en el extremo citoplasmático de los receptores permiten la fosforilación de STAT6, que luego forma un homodímero activado y es transportado al núcleo. Una vez en el núcleo, la molécula del heterodímero STAT6 regula la expresión génica de tipos celulares críticos para el equilibrio entre la defensa inmunitaria del huésped y las respuestas inflamatorias alérgicas, como el desarrollo de Th2. Esto puede ser el resultado de una reacción alérgica provocada al enfrentarse a un gen Ala. La IL-13 también se une a otro receptor conocido como IL-13Rα2. El IL-13Rα2 (que se denomina receptor señuelo) procede de las células Th2 y es una citocina reguladora inmunitaria pleotrópica. La IL-13 tiene mayor afinidad (50 veces) con la IL-13Rα2 que con la IL-13Ra1. La subunidad IL-13Rα2 se une únicamente a la IL-13 y existe tanto en forma unida a la membrana como en forma soluble en los ratones. No se ha detectado una forma soluble de IL-13Rα2 en seres humanos. Los estudios de los pulmones de ratones transgénicos con loci nulos de IL-13Rα2 indicaron que la deficiencia de IL-13Rα2 aumentó significativamente la inflamación y remodelación pulmonar inducida por IL-13 u ovoalbúmina. La mayoría de las células normales, como las células inmunitarias o las endoteliales, expresan niveles muy bajos o indetectables de receptores de IL-13. Las investigaciones han demostrado que la expresión de la superficie celular de la IL-13Rα2 en los fibroblastos de las vías respiratorias asmáticas humanas se redujo en comparación con la expresión en los fibroblastos de las vías respiratorias normales de control. Esto apoyó la hipótesis de que la IL-13Rα2 es un regulador negativo de la respuesta inducida por la IL-13 e ilustró la reducción significativa de la producción de TGF-β1 y la deposición de colágeno en los pulmones de los ratones.
La interleucina-13 tiene un papel crítico en la metaplasia de las células caliciformes. Las células caliciformes están llenas de mucina (MUC). MUC5AC La mucina 5AC es un producto gelatinoso de las células caliciformes. La interleucina-13 induce la diferenciación de las células caliciformes y permite la producción de MUC5AC en el epitelio traqueal. La 15-Lipoxigenasa-1 (15LO1), que es una enzima del metabolismo de los ácidos grasos, y su metabolito, el 15-HETE, están muy expresados en el asma (lo que conduce a la sobreexpresión de MUC5AC) y son inducidos por la IL-13 en las células epiteliales de las vías respiratorias humanas. Con el aumento del número de células caliciformes, se produce un exceso de moco en los bronquios. Las consecuencias funcionales de los cambios en la estratificación y secreción de MUC contribuyen a los mecanismos fisiopatológicos de varias anomalías clínicas en pacientes asmáticos, incluyendo la producción de esputo, el estrechamiento de las vías respiratorias, la exacerbación y la pérdida acelerada de la función pulmonar.
Además, se ha demostrado que la IL-13 induce un potente programa fibrogénico durante el curso de diversas enfermedades marcadas por la elevación de citoquinas de tipo 2, como la esquistosomiasis crónica y la dermatitis atópica, entre otras. Se ha sugerido que este programa fibrogénico depende críticamente de la señalización directa de la IL-13 a través de la IL-4Rα en los fibroblastos PDGFRβ+.