IL-13 har effekter på immunceller som liknar effekterna av det närbesläktade cytokinet IL-4. IL-13 misstänks dock vara den centrala mediatorn för de fysiologiska förändringar som induceras av allergisk inflammation i många vävnader.
Och även om IL-13 i första hand förknippas med induktion av luftvägssjukdom har det också antiinflammatoriska egenskaper. IL-13 inducerar en klass av proteinnedbrytande enzymer, så kallade matrixmetalloproteinaser (MMP), i luftvägarna. Dessa enzymer krävs för att inducera aggression av parenkymala inflammatoriska celler till luftvägslumen, där de sedan rensas bort. Bland andra faktorer inducerar IL-13 dessa MMPs som en del av en mekanism som skyddar mot överdriven allergisk inflammation som predisponerar för kvävning.
IL-13 är känt för att inducera förändringar i hematopoetiska celler, men dessa effekter är troligen mindre viktiga än de av IL-4. Vidare kan IL-13 inducera immunoglobulin E (IgE) sekretion från aktiverade humana B-celler. Deletion av IL-13 från möss påverkar inte markant vare sig Th2-cellsutveckling eller antigenspecifika IgE-svar som induceras av potenta allergener. Deletion av IL-4 inaktiverar däremot dessa reaktioner. I stället för att vara en lymfoid cytokin agerar IL-13 således mer framträdande som en molekylär bro som förbinder den allergiska inflammatoriska cellen med de icke-immuna celler som är i kontakt med dem, och förändrar därmed den fysiologiska funktionen.
Signalering av IL-13 börjar genom en gemensam multi-subunitreceptor med IL-4. Denna receptor är ett heterodimerreceptorkomplex som består av alfa IL-4-receptorn (IL-4Rα) och alfa interleukin-13-receptorn (IL-13R1). Den höga affiniteten hos IL-13 till IL-13R1 leder till att de bildar bindningar, vilket ytterligare ökar sannolikheten för att en heterodimer bildas till IL-4R1 och att IL-4-receptorn av typ 2 bildas. Heterodimeriseringen aktiverar både STAT6 och IRS. STAT6-signalering är viktig för initieringen av det allergiska svaret. De flesta av de biologiska effekterna av IL-13, liksom de av IL-4, är kopplade till en enda transkriptionsfaktor, signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6). Interleukin-13 och dess associerade receptorer med α-underenhet av IL-4-receptorn (IL-4Rα) möjliggör nedströmsaktivering av STAT6. JAK Janus kinaseproteinerna på receptorernas cytoplasmatiska ände möjliggör fosforylering av STAT6, som sedan bildar en aktiverad homodimer och transporteras till kärnan. Väl i kärnan reglerar STAT6-heterodimermolekylen genuttrycket hos celltyper som är kritiska för balansen mellan värdens immunförsvar och allergiska inflammatoriska reaktioner, t.ex. utvecklingen av Th2. Detta kan vara ett resultat av en allergisk reaktion som uppstår när man ställs inför en Ala-gen. IL-13 binder också till en annan receptor som kallas IL-13Rα2. IL-13Rα2 (som betecknas som en lockreceptor) härrör från Th2-celler och är en pleotropisk immunreglerande cytokin. IL-13 har större affinitet (50 gånger) till IL-13Rα2 än till IL-13Ra1. Underenheten IL-13Rα2 binder endast till IL-13 och finns i både membranbunden och löslig form hos möss. En löslig form av IL-13Rα2 har inte påvisats hos människor. Studier av IL-13 transgena mösslungor med IL-13Rα2-noll loci visade att IL-13Rα2-brist signifikant ökade IL-13- eller ovalbumininducerad lunginflammation och remodellering. De flesta normala celler, t.ex. immunceller eller endotelceller, uttrycker mycket låga eller odetekterbara nivåer av IL-13-receptorer. Forskning har visat att uttrycket på cellytan av IL-13Rα2 på humana astmatiska luftvägsfibroblaster var reducerat jämfört med uttrycket på normala kontrollluftvägsfibroblaster. Detta stödde hypotesen att IL-13Rα2 är en negativ regulator av IL-13-inducerat svar och illustrerade signifikant minskad produktion av TGF-β1 och avlagring av kollagen i mössens lungor.
Interleukin-13 har en kritisk roll i Gobletcellmetaplasi. Gobletceller är fyllda med mucin (MUC). MUC5AC Mucin 5AC är en gelliknande mucinprodukt från gobletceller. Interleukin-13 inducerar gobletcellsdifferentiering och möjliggör produktion av MUC5AC i trakealepitelet. 15-Lipoxygenas-1 (15LO1), som är ett enzym i fettsyrametabolismen, och dess metabolit, 15-HETE, uttrycks i hög grad vid astma (vilket leder till överuttryck av MUC5AC) och induceras av IL-13 i humana luftvägsepitelceller. Med det ökande antalet gobletceller sker en överdriven produktion av slem i bronkerna. De funktionella konsekvenserna av förändringarna i MUC-lagring och sekretion bidrar till de patofysiologiska mekanismerna för olika kliniska avvikelser hos astmapatienter, inklusive sputumproduktion, förträngning av luftvägarna, exacerbation och accelererad förlust av lungfunktionen.
Det har dessutom visats att IL-13 inducerar ett potent fibrogenskt program under förloppet av olika sjukdomar som kännetecknas av förhöjda typ 2-cytokiner, såsom kronisk schistosomiasis och atopisk dermatit med flera. Det har föreslagits att detta fibrogena program är kritiskt beroende av direkt IL-13-signalering genom IL-4Rα på PDGFRβ+ fibroblaster.