Axolotl hat Super-Stammzellen im Schwanz – sie wechseln ihre Identität

Der menschliche Körper kann viel reparieren, aber nicht alles. Wunden schließen sich, Knochen heilen, doch einmal verlorene Gewebe bleiben verloren. Beim Axolotl gilt diese Regel nicht. Er kann sowohl seinen Schwanz als auch seine Beine nachwachsen lassen. Neu ist jedoch, was dabei im Inneren der Zellen passiert. Regeneration setzt nicht automatisch ein, wie eine neue Studie zeigt, sondern folgt klaren biologischen Auslösern.

Erst eine Verletzung zwingt bestimmte Muskel-Stammzellen, ihre festgelegte Aufgabe aufzugeben. Im Schwanz kehren die Zellen vorübergehend in einen frühen, embryonalen Zustand zurück und entscheiden sich neu: für Muskel oder für stützendes Gewebe. Gesteuert wird dieser Schritt durch ein internes Signalsystem, das bislang kaum beachtet wurde.

Stammzellen reagieren je nach Körperregion unterschiedlich

Im Schwanz des Axolotls sitzen Muskelstammzellen mit einer klaren Aufgabe. Sie erneuern Muskelfasern. Nach einer Amputation ändert sich ihr Verhalten deutlich. Die Zellen verlieren einen Teil ihrer Spezialisierung und werden vorübergehend flexibler. In dieser Phase entstehen nicht nur neue Muskeln, sondern auch Knorpel, Bindegewebe und Bestandteile von Blutgefäßen. Dieser Zustand bleibt zeitlich begrenzt. Sobald der Schwanz nachgewachsen ist, endet er wieder.

In den Beinen des Tieres fehlt diese Flexibilität. Dort erneuern Stammzellen auch nach einer Amputation ausschließlich Muskelgewebe. Der Unterschied liegt nicht in der Verletzung selbst, sondern im Körperbereich. Schwanz und Gliedmaßen folgen unterschiedlichen biologischen Programmen. Deshalb läuft Regeneration im Körper nicht überall gleich ab.

Die Gewebeart folgt einem klaren Signalsystem

Ein einzelner Wachstumsfaktor steuert diesen Prozess. Dabei handelt es sich um TGF-Beta, einen Signalstoff, der in vielen Organismen vorkommt. Seine Konzentration entscheidet über das Ergebnis. Hohe Werte fördern die Bildung von Bindegewebe und Knorpel. Niedrige Werte begünstigen den Aufbau von Muskelgewebe. Der Vorgang folgt festen Regeln und keinem Zufallsprinzip.

Dieser Effekt lässt sich gezielt beeinflussen. Wird das Signal abgeschwächt, entstehen kaum noch Bindegewebszellen. Bei einer Verstärkung dominieren sie. Muskelzellen treten dann in den Hintergrund. Regeneration folgt damit klaren biologischen Anweisungen. Sie verläuft geordnet und kontrolliert.

Zellgedächtnis prägt die Regenerationsfähigkeit

Versuche mit einzelnen Stammzellen lieferten weitere Hinweise. Die Forschenden verfolgten markierte Zellen über mehrere Wochen. Dabei zeigte sich, dass nur ein Teil der Zellen verschiedene Gewebetypen bilden konnte. Andere blieben strikt auf eine Linie festgelegt. Die Stammzellpopulation ist also nicht einheitlich.

Noch deutlicher wurde der Unterschied bei Transplantationen. Stammzellen aus dem Schwanz behielten ihre Flexibilität selbst im Bein. Umgekehrt blieben Bein-Stammzellen auch im Schwanz unflexibel. Diese Eigenschaft steckt in der Zelle selbst. Sie trägt eine Art biologisches Gedächtnis ihres Ursprungs.

Regeneration beim Axolotl ließ sich im Labor beobachten

Diese Erkenntnisse stammen aus einer umfassenden Untersuchung, an der unter anderem das Wiener Institut für Molekulare Biotechnologie beteiligt war. Ein internationales Team um die Biologin Elly Tanaka analysierte tausende Einzelzellen über verschiedene Zeitpunkte hinweg. Moderne Sequenzierverfahren machten sichtbar, wann sich Zellen verändern und welche Richtung sie einschlagen.

Die Ergebnisse liefern keinen direkten Weg zu nachwachsenden Armen oder Beinen. Sie erklären jedoch, warum Regeneration grundsätzlich möglich bleibt und zugleich stark begrenzt ist.

Kurz zusammengefasst:

• Der Axolotl kann Körperteile ersetzen, weil seine Muskelstammzellen nach einer Verletzung vorübergehend wieder flexibel werden und dann nicht nur Muskeln, sondern auch Knorpel, Bindegewebe und Blutgefäße bilden.
• Diese Regeneration unterscheidet sich je nach Körperregion beim Axolotl: Im Schwanz entstehen Muskeln, Knorpel und Blutgefäße neu, in den Beinen bleiben Stammzellen auf Muskeln beschränkt.
• Ein einzelnes biologisches Signal steuert die Regeneration beim Axolotl, indem es festlegt, welches Gewebe aus den Stammzellen entsteht.

Übrigens: Die neuen Einsichten zur Regeneration beim Axolotl bekommen eine überraschende Parallele in der Medizin, denn in Brasilien beginnt erstmals eine Studie mit einem Protein, das frisch verletztes Rückenmark wieder „heilungsbereit“ machen soll. Ob daraus ein neuer Ansatz gegen dauerhafte Lähmungen entstehen kann, mehr dazu in unserem Artikel.

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