Тучные клетки представляют собой лейкоциты, которые образуются из кроветворных клеток-предшественников. В кровь они поступают в незрелой форме, и мигрируют в хорошо васкуляризированные ткани, где они с помощью фактора стволовых клеток и других цитокинов, которые локально выделяется эндотелиальными клетками и фибробластами, подвергаются окончательной дифференцировке и созреванию. Тучные клетки заселяют большинство тканей тела, располагаясь в местах, которые тесно контактируют с внешней средой, — кожа, дыхательные пути и кишечник, тучные клетки. Таким образом, тучные клетки идеально подходит для участия в раннем распознавании патогенов. Активация тучных клеток приводит к высвобождению ими различных растворимых факторов. В течение секунд после стимуляции, тучные клетки могут освобождать цитоплазматические гранулы (дегранулировать) с высвобождением предварительно сформированных посредников, в том числе гистамина, протеаз, триптазы и химазы и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α). Вскоре после начала дегрануляции тучные клетки секретируют вновь синтезированные производные арахидоновой кислоты эйкозаноиды ( простагландин D 2) и лейкотриен C 4 (LTC 4 ). Наконец, в течение часа в них осуществляется транскрипция цитокинов и хемокинов, включая TNF-α и интерлейкина-4.
Важно отметить, что каждая из этих реакций может протекать самостоятельно или в комбинации, в зависимости от стимулов.
Расположение тучных клеток в тканях, пластичность, способность к синтезу различных посредников, определяют важность тучных клеток как эффекторных клеток иммунной системы, так и клеток модуляторов врожденного и адаптивного иммунитета в борьбе с патогенами.