L’IL-13 ha effetti sulle cellule immunitarie che sono simili a quelli della citochina IL-4. Tuttavia, si sospetta che l’IL-13 sia il mediatore centrale dei cambiamenti fisiologici indotti dall’infiammazione allergica in molti tessuti.
Anche se l’IL-13 è associato principalmente all’induzione della malattia delle vie aeree, ha anche proprietà antinfiammatorie. IL-13 induce una classe di enzimi che degradano le proteine, noti come metalloproteinasi di matrice (MMPs), nelle vie aeree. Questi enzimi sono necessari per indurre l’aggressione delle cellule infiammatorie parenchimali nel lume delle vie aeree, dove vengono poi eliminate. Tra gli altri fattori, IL-13 induce queste MMPs come parte di un meccanismo che protegge da un’eccessiva infiammazione allergica che predispone all’asfissia.
IL-13 è noto per indurre cambiamenti nelle cellule ematopoietiche, ma questi effetti sono probabilmente meno importanti di quelli di IL-4. Inoltre, IL-13 può indurre la secrezione di immunoglobulina E (IgE) dalle cellule B umane attivate. La delezione di IL-13 nei topi non influenza in modo marcato né lo sviluppo delle cellule Th2 né le risposte IgE specifiche all’antigene indotte da potenti allergeni. In confronto, la delezione di IL-4 disattiva queste risposte. Così, piuttosto che una citochina linfoide, IL-13 agisce più prominentemente come un ponte molecolare che collega le cellule infiammatorie allergiche alle cellule non immunitarie in contatto con loro, alterando così la funzione fisiologica.
La segnalazione di IL-13 inizia attraverso un recettore condiviso multi-subunità con IL-4. Questo recettore è un complesso recettoriale eterodimero composto da recettore alfa IL-4 (IL-4Rα) e recettore alfa dell’interleuchina-13 (IL-13R1). L’alta affinità dell’IL-13 per l’IL-13R1 porta alla formazione del loro legame che aumenta ulteriormente la probabilità di formazione di un eterodimero all’IL-4R1 e la produzione del recettore IL-4 di tipo 2. L’eterodimerizzazione attiva sia STAT6 che IRS. La segnalazione di STAT6 è importante nell’inizio della risposta allergica. La maggior parte degli effetti biologici dell’IL-13, come quelli dell’IL-4, sono legati a un singolo fattore di trascrizione, il trasduttore di segnale e attivatore della trascrizione 6 (STAT6). L’interleuchina-13 e i suoi recettori associati con la subunità α del recettore IL-4 (IL-4Rα) permettono l’attivazione a valle di STAT6. Le proteine JAK Janus kinase sull’estremità citoplasmatica dei recettori permettono la fosforilazione di STAT6, che poi forma un omodimero attivato e viene trasportato al nucleo. Una volta nel nucleo, la molecola STAT6 eterodimero regola l’espressione genica di tipi cellulari critici per l’equilibrio tra la difesa immunitaria dell’ospite e le risposte infiammatorie allergiche come lo sviluppo di Th2. Questo può essere il risultato di una reazione allergica provocata da un gene Ala. IL-13 si lega anche a un altro recettore noto come IL-13Rα2. IL-13Rα2 (che è etichettato come un recettore esca) deriva dalle cellule Th2 ed è una citochina pleotropica di regolazione immunitaria. IL-13 ha un’affinità maggiore (50 volte) per IL-13Rα2 che per IL-13Ra1. La subunità IL-13Rα2 si lega solo a IL-13 ed esiste sia in forma legata alla membrana che solubile nei topi. Una forma solubile di IL-13Rα2 non è stata rilevata in soggetti umani. Studi sui polmoni di topi transgenici IL-13 con loci nulli IL-13Rα2 hanno indicato che la carenza di IL-13Rα2 ha aumentato significativamente l’infiammazione e il rimodellamento polmonare indotti da IL-13 o ovalbumina. La maggior parte delle cellule normali, come le cellule immunitarie o le cellule endoteliali, esprimono livelli molto bassi o non rilevabili di recettori IL-13. La ricerca ha dimostrato che l’espressione della superficie cellulare di IL-13Rα2 sui fibroblasti asmatici umani delle vie aeree era ridotta rispetto all’espressione sui normali fibroblasti delle vie aeree di controllo. Questo ha sostenuto l’ipotesi che IL-13Rα2 è un regolatore negativo della risposta indotta da IL-13 e ha illustrato una produzione significativamente ridotta di TGF-β1 e la deposizione di collagene nei polmoni dei topi.
L’interleuchina-13 ha un ruolo critico nella metaplasia delle cellule di Goblet. Le cellule di Goblet sono piene di mucina (MUC). MUC5AC La mucina 5AC è un prodotto mucinico simile al gel delle cellule del calice. L’interleuchina-13 induce la differenziazione delle cellule del calice e permette la produzione di MUC5AC nell’epitelio tracheale. La 15-Lipossigenasi-1 (15LO1) che è un enzima del metabolismo degli acidi grassi e il suo metabolita, 15-HETE, sono altamente espressi nell’asma (che portano alla sovraespressione di MUC5AC) e sono indotti da IL-13 nelle cellule epiteliali delle vie aeree umane. Con l’aumento del numero di cellule del calice, c’è la produzione di muco eccessivo all’interno dei bronchi. Le conseguenze funzionali dei cambiamenti nell’accumulo e nella secrezione di MUC contribuiscono ai meccanismi fisiopatologici di varie anomalie cliniche nei pazienti asmatici, tra cui la produzione di espettorato, il restringimento delle vie aeree, l’esacerbazione e la perdita accelerata della funzione polmonare.
Inoltre, è stato dimostrato che IL-13 induce un potente programma fibrogenico nel corso di diverse malattie contrassegnate da citochine di tipo 2 elevate, come la schistosomiasi cronica e la dermatite atopica. È stato suggerito che questo programma fibrogenico è criticamente dipendente dalla segnalazione diretta di IL-13 attraverso IL-4Rα sui fibroblasti PDGFRβ+.