Das Protein PiT1, das vom Gen SLC20A1 codiert wird, wurde zunächst als natriumabhängiger Transporter für anorganisches Phosphat beschrieben, der in den meisten Geweben exprimiert wird und dem lange eine erhaltende Funktion in der Phosphathomöostase zugeschrieben wurde. Inzwischen sind ihm weitaus spezifischere Rollen bekannt: Regulation der TNFα-induzierten Apoptose, Erythropoese, Zellproliferation, Differenzierung von Osteoblasten und Chondrozyten, Leberentwicklung sowie Insulinsignalgebung. Die vollständige Inaktivierung des Gens Pit1 führt im Übrigen bei der Maus zu embryonaler Letalität, trotz der kompensatorischen Zunahme der Boten-RNA von PiT2, was das Fehlen einer funktionellen Redundanz zwischen diesen beiden Transportern unterstreicht. Mehrere Beobachtungen deuteten darüber hinaus auf einen Zusammenhang zwischen PiT1 und dem Transkriptionsfaktor NF-κB hin, dem Eckpfeiler der Entzündungsreaktionen: Die Expression von Pit1 nimmt bei der Aktivierung des NF-κB-Signalwegs zu, während die Transkription der Zielgene von NF-κB in Abwesenheit von PiT1 abnimmt. Diese Hinweise veranlassten die Autoren dazu, die Rolle von PiT1 bei der durch Lipopolysaccharid (LPS) ausgelösten Entzündung zu untersuchen, einem Bestandteil der Zellwand gramnegativer Bakterien.
Zu diesem Zweck kombinierte das Team In-vitro- und In-vivo-Modelle. Aus Knochenmark abgeleitete Makrophagen von PiT1-defizienten Mäusen (Modell Mx1-Cre; Pit1lox/lox) wurden mit LPS stimuliert, und Mäuse desselben Genotyps erhielten LPS intraperitoneal. Die Zytokinproduktion, die Wundheilung, die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies sowie die molekularen Schritte der NF-κB-Aktivierung wurden mit verschiedenen Ansätzen verfolgt: Immunoassays, Durchflusszytometrie, In-vitro-Wundheilungstests, Messung der Chemilumineszenz, Luciferase-Assays am Pit1-Promotor und Chromatin-Immunpräzipitation.
Die Ergebnisse zeichnen eine wechselseitige Regulationsschleife nach. In Abwesenheit von PiT1 ist die Sekretion von MCP-1 und IL-6 durch stimulierte Makrophagen vermindert, ebenso wie die Serumkonzentrationen dieser Zytokine bei den mit LPS behandelten Mäusen. Die PiT1-Defizienz geht zudem mit einer verminderten Wundheilung in vitro und einer geringeren Bildung reaktiver Sauerstoffspezies einher. Auf mechanistischer Ebene zeigen die Zellen ohne PiT1 einen abgeschwächten Abbau von IκB und eine verminderte Kerntranslokation der p65-Untereinheit von NF-κB. Umgekehrt induziert die Stimulation mit LPS die Expression von PiT1, ein Effekt, der durch einen NF-κB-Inhibitor aufgehoben wird. Die Autoren zeigen darüber hinaus, dass p65 den Pit1-Promotor aktiviert und in Reaktion auf LPS direkt an ihn bindet.
Diese Arbeiten belegen eine bislang unbekannte Funktion von PiT1 in der Reaktion auf LPS und beleuchten den Mechanismus, über den NF-κB seine Expression reguliert: Durch LPS aktiviert, induziert NF-κB PiT1, das seinerseits die Aktivierung von NF-κB und die Transkription proinflammatorischer Gene wie Mcp-1, Tnfα und Il-6 fördert.