Die Regenerationsfähigkeit des Axolotls ist unter den Wirbeltieren unübertroffen: Kommen ihm Gliedmaßen oder Bestandteile lebenswichtiger Organe abhanden, wächst dem mexikanischen Schwanzlurch Ambystoma mexicanum das fehlende Gewebe einfach nach. Die in der freien Wildbahn so gut wie ausgestorbene Spezies, die Zeit ihres Lebens im Larvenstadium verharrt, kann sogar zerstörtes Gehirngewebe und Rückenmark nachwachsen lassen.
Was sich in den ersten Tagen nach einer Verletzung des Schwanzes tut, haben Forscher nun genauer untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Stammzellen im Rückenmark nicht wild wuchern, sondern sich synchronisiert an die Reparatur machen und über weite Strecken abstimmen.
In ihrer im Fachjournal "eLife" erschienenen Arbeit analysierten Wissenschafter um Elly Tanaka vom Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien und Kollegen vom Argentina National Scientific and Technical Research Council (CONICET) die Abläufe um die Stelle der Verletzung. Sie konzentrierten sich dabei vor allem auf die ersten Tage nach der Amputation. Denn bisher konnte erst rund vier Tage nach der Verletzung festgestellt werden, wie sich die im Rückenmark befindlichen Stammzellen an die Arbeit machten, das Körperteil wieder neu zu aufzubauen.
Gemeinsamer Aufbau
Im Umfeld der Wunde muss sich aber auch vorher schon etwas tun, denn während sich im Normalfall viele der Stammzellen in einem Ruhestadium befinden und nicht teilen, müssen sie im Ernstfall irgendwie auf Betriebstemperatur gebracht werden. Das zeigte auch eine Computersimulation der Wissenschafter, die ergab, dass die Regeneration nur funktioniert, wenn die Zellen gemeinsam und abgestimmt ihre Zellteilung stark ankurbeln.
Zudem entwickelten die Forscher eine Methode, mit der die ruhenden und aktiven Zellen im Labor mit jeweils verschiedenen Farben gekennzeichnet wurden. Das erlaubte dem Team am IMP "unter dem Mikroskop nachzuverfolgen, wie weit und wie schnell die Zellvermehrung abläuft", so Leo Otsuki aus der Forschungsgruppe Tanakas. Sowohl in der Simulation als auch im Labor ergab sich ein ähnliches Bild: Die Zellen teilten sich äußerst koordiniert und im Gleichklang – und das über den relativ großen Umkreis von fast einem Millimeter. Diese Distanz entspreche in etwa der fünfzigfachen Größe einer einzelnen Zelle.
Rätselhafter Startschuss
Dementsprechend müsste es eines oder gleich mehrere biologische Signale geben, die sich ähnlich einer Welle von der verwundeten Stelle aus im verbliebenen Gewebe weiterverbreiten. Wie dieser Startschuss zur verzögerten Regeneration aber erfolgt, ist noch nicht klar. Da die Wissenschafter jetzt aber wissen, wo und zu welchen Zeitpunkten nach der Verletzung sie suchen müssen, kann das Vorhaben eingegrenzt werden. "Der nächste Schritt ist es, die Moleküle zu identifizieren, die die Regeneration des Rückenmarks anstoßen", so Tanaka. Das könnte dann großes therapeutisches Potenzial bei zukünftigen Behandlungen von Rückenmarksverletzungen haben, hoffen die Wissenschafter. (red, APA, 18.6.2021)