Untersuchung der Skelettresorption als gewebespezifischer Mechanismus zur Förderung der Integration von Skelettgewebe beim Axolotl (Ambystoma mexicanum).

• Antragstellerin: Rita Aires, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523178173

Die Fähigkeit zur Regeneration ist im Tierreich sehr unterschiedlich ausgeprägt. Bei Säugetieren, einschließlich des Menschen, ist das Regenerationspotenzial sehr begrenzt. Im Gegensatz dazu können Salamander eine Vielzahl von Körperstrukturen nachwachsen lassen, z. B. die Augenlinse, das Herz, das Gehirn und die Gliedmaßen. Der Axolotl (Ambystoma mexicanum) stellt dabei das am häufigsten verwendete Salamandermodell dar. Am besten lässt sich sein Talent an der Regeneration von Gliedmaßen erkennen, die unabhängig von der Amputationsstelle erfolgt. Die Gliedmaße ist eine komplexe Struktur, die aus vielen Gewebetypen besteht, darunter Haut, Bindegewebe, Blutgefäße, Nerven, Muskeln und Skelettgewebe (Knorpel und Knochen). Die strukturelle Integrität von Knorpel und Knochen ist für die Funktion äußerst wichtig, da sie die Last trägt und das Weichgewebe stützt. Bei menschlichen Patienten kann eine unvollkommene Knochenheilung nach einer Verletzung zu chronischen Erkrankungen führen. Im Gegensatz dazu können Axolotl bei der Regeneration von Gliedmaßen nicht nur Knorpel und Knochen neu bilden, sondern diese auch erfolgreich in das vorhandene Gewebe integrieren. Eine Schlüsselfrage ist daher, wie diese Integration des Skeletts erfolgt. Kürzlich hat unser Labor herausgefunden, dass in den Anfangsstadien der Regeneration eine aktive Resorption des vorhandenen Skeletts wichtig für die korrekte Integration von adultem und neu regeneriertem Gewebe ist. Darüberhinaus wird dieser amputationsbedingte Resorptionsprozess nur dann ausgelöst, wenn die Amputation in der verkalkten Region des Gliedmaßenskeletts oder in unmittelbarer Nähe erfolgt, nicht aber, wenn Knorpelgewebe betroffen ist. Dies bedeutet, dass die Skelettresorption eine wichtige regenerative Reaktion ist, die spezifisch aktiviert wird, wenn mineralisierte Bereiche des Skeletts verletzt werden. Dieser Prozess fördert die Integration neu gebildeter knorpeliger Bereiche in das kalzifizierte adulte Skelett. Der Auslöser für die Resorption, die Förderung der Integration sowie ob auch andere mineralisierte Strukturen nach einer Verletzung von der Resorption und anschließenden Integration profitieren, ist derzeit unbekannt. Dieses Projekt versucht diese Fragen zu beantworten, indem es 1) die Faktoren untersucht, die für die Auslösung der Skelettresorption in resorptionsinduzierten Amputationsebenen verantwortlich sind; 2) die Mechanismen, durch die die Skelettresorption die Integration von adulten und neu regeneriertem Gewebe während der Regeneration steuert; und 3) ihre Bedeutung während der Regeneration und/oder Heilung anderer mineralisierter Strukturen. Zu diesem Zweck werde ich die neusten räumlichen Transkriptomtechniken, modernste Mikroskopie und transgene Axolotl-Linien einsetzen. Diese Studie wird die Mechanismen aufdecken, die für eine erfolgreiche Integration des regenerierten Skelettgewebes im Axolotl unerlässlich sind, und damit neue Wege der Forschung zum Thema Skelettregeneration eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen