Reparatur nach Maß: Wie sich Axolotl auf das Nachwachsen einer perfekten Gliedmaße vorbereiten

Axolotl lassen verlorene Gliedmaßen nahezu perfekt nachwachsen, egal wie groß die Verletzung ist. Forschende am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) und an der Medizinischen Fakultät der TU Dresden zeigen nun einen weiteren Schlüssel zu dieser Präzision: Regeneration folgt nicht einem festen Muster. Bei Knochen rufen Axolotl spezialisierte Zellen herbei, die das vorhandene Knochengewebe abbauen und Platz für das neue Skelett schaffen. Bei Knorpel überspringen sie diesen Schritt weitgehend. Die Ergebnisse könnten helfen, Behandlungsansätze für komplizierte Knochenbrüche und Skelett-Transplantate zu verbessern. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

Verliert ein Axolotl eine Gliedmaße, muss das neu gebildete Gewebe möglichst nahtlos mit dem Stumpf verwachsen. Dabei besteht das Skelett je nach Ort der Verletzung aus ganz unterschiedlichen Geweben.

„Ob ein Axolotl den Arm ab der Mitte des Unterarms oder nahe am Handgelenk nachwachsen lassen muss: Es bekommt es immer richtig hin, und am Ende ist die neue Gliedmaße kaum vom Original zu unterscheiden”, sagt Dr. Sandoval-Guzmán, Forschungsgruppenleiterin am CRTD und an der Medizinischen Fakultät der TUD. „Wir wollten wissen: Läuft die Regeneration immer gleich ab, oder passt sie sich dem Gewebe an der Verletzungsstelle an?”

Knochen wird abgebaut, Knorpel bleibt

Um das herauszufinden, beobachteten die Forschenden in der Gruppe von Dr. Sandoval-Guzmán unter der Leitung von Dr. Rita Aires die Regeneration einer Axolotl-Gliedmaße Schritt für Schritt. Dabei zeigten sich zwei unterschiedliche Szenarien: Der Regenerationsprozess verlief anders, je nachdem, ob die neue Gliedmaße aus knöchernem oder aus knorpelreichem Gewebe herauswachsen musste.

Bei Verlätzungen an Knochen rücken spezialisierte Zellen an, die Knochen abbauen, sogenannte Osteoklasten, und bauen einen großen Teil des vorhandenen Knochengewebes ab bevor die Gliedmaße normal regeneriert wird. In knorpelreichem Gewebe fehlen Osteoklasten weitgehend, deshalb findet dieser osteoklastenabhängige Abbau vor dem Nachwachsen nicht statt.

„Dieser anfängliche Knochenabbau ist entscheidend”, sagt Dr. Sandoval-Guzmán. „Unser Team hat bereits gezeigt: Fehlt dieser Schritt, wächst die Gliedmaße zwar nach, aber das Skelett verbindet sich nicht richtig mit dem ursprünglichen Knochen. Der Abbau bereitet das alte Gewebe darauf vor, mit dem neuen zu verwachsen.”

Umgekehrt war es überraschend, dass Osteoklasten im Knorpel kein Gewebe abbauen. „Wir hatten erwartet, dass der Körper alle Skelettverletzungen ähnlich behandelt. Knorpel scheint aber fast sofort bereit zu sein, neues Wachstum aufzunehmen”, sagt Dr. Rita Aires.

Ein einzigartiges molekulares Signal

Das Team hat auch den molekularen Auslöser dieser gewebespezifischen Reaktion aufgespürt: ein Signalmolekül namens Loc483. Es wird gezielt an Knochenverletzungen aktiviert und wirkt wie ein Leuchtfeuer, das Osteoklasten an den Ort lockt. Interessanterweise scheint Loc483 unter den Vierfüßern nur bei Amphibien vorzukommen

Um dieses Signal zu finden, arbeitete das Team mit dem DRESDEN-concept Genome Center zusammen, das auf hochmoderne Spatial-Transcriptomics-Technologie spezialisiert ist. Mit dieser Methode lässt sich die Aktivität tausender Gene an bestimmten Stellen im Gewebe abbilden, ohne dessen Struktur zu zerstören. Das ist ein großer Vorteil bei Zellen, die in hartem Knochen oder Knorpel eingebettet sind.

Was wir vom Axolotl lernen können

Jede Studie zur Regeneration beim Axolotl fügt dem Verständnis, wie erfolgreiche Regeneration funktioniert, ein weiteres Puzzleteil hinzu.

„Vom Axolotl lernen wir immer wieder neue Aspekte dieses komplexen Regenerationsprozesses. Auch wenn die Ergebnisse von einem Salamander stammen, dessen Fähigkeiten weit über unsere hinausgehen, sind die Erkenntnisse weiterhin hilfreich. Die unterschiedlichen Abläufe, mit denen Axolotl Knochen und Knorpel heilen, könnten neue, maßgeschneiderte Ansätze für komplizierte Knochenbrüche beim Menschen liefern und dabei helfen, komplexe Gewebetransplantate besser zu integrieren”, sagt Dr. Aires.

Tierversuche an der TUD

In der wissenschaftlichen Forschung sind Tierversuche nach wie vor notwendig. Vor allem in den Lebenswissenschaften und in der Medizin werden an der TUD Tierversuche durchgeführt, um wirksame Therapien zu entwickeln oder Grundlagen zu erforschen, ohne Menschen Risiken auszusetzen. Die Forschenden, die Tierversuche durchführen, bewegen sich dabei immer in einem ethischen Spannungsfeld zwischen Tierschutz und wichtigen wissenschaftlichen Erkenntnissen, die z. B. Grundlagen für die Entwicklung neuer lebensrettender Medikamente und Therapien sein können. Allen Tierversuchen liegen strenge gesetzliche Regularien und hohe ethische Standards wie das 3R-Prinzip zugrunde. Auf der folgenden Webseite sind relevante Informationen zum Thema verfügbar: https://tud.link/tfbwcc

Originale Veröffentlichung

Rita Aires, Sean D. Keeley, Kerstin Brandt, Mário Carreira, Doğa Berşan Güneş, Yağız Savcı, Pedro Capucho, Ulrike Anne Friedrich, Andreas Dahl, Can Aztekin and Tatiana Sandoval-Guzmán: Tissue composition shapes differential skeletal integration strategies during axolotl limb regeneration. Nature Communications (Oktober 2026)
Link: https://doi.org/10.1038/s41467-026-78607-5

Wissenschaftliche Ansprechpartnerin:

Dr. Tatiana Sandoval-Guzmán
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