3-肝脏再生

肝脏再生

ANNA MAE DIEHL

重要观念

●肝脏是成年人体内唯一的在损伤后具有明显再生能力的重要器官。遗憾的是，这种再生反应常常被干扰，或者难于发生，或者以一种无序的或不完全的方式再生。肝脏再生异常对暴发性肝衰竭、肝硬化及肝癌的病理发生过程起促进作用。

●一般而言，肝脏再生的启动是由于肝损伤后肝脏微环境发生改变，增强了对即将死亡的受损细胞的清除和对损伤较轻细胞的修复，以及通过存活细胞的增殖来取代死亡细胞。●针对促进肝脏再生的细胞内外信号系统的研究，提示如何将有害的肝脏微环境转变成有利于其再生的微环境，从而能够预防肝硬化的发生，减少对肝移植的需求。

在许多不同类型的肝损伤发生后，肝脏再生是一非常明显的过程，这种再生可以使肝脏的框架结构和组织特异性功能得到完全恢复（1）。肝脏再生发生于肝脏细胞增殖代替已死的亡的肝脏细胞时。成年人肝脏这种巨大的再生能力明显区别于体内其它重要器官，这些器官的再生能力相当有限。在健康成年人的肝脏中，每天会有一些肝细胞发生程序性化死亡，即凋亡，因此除了参与损伤肝脏的修复之外，肝脏再生还是维持肝脏存活所必需的。如果凋亡细胞不被取代，肝脏将逐渐萎缩。肝脏体积保持恒定是因为死亡细胞被一些存活细胞的增殖所取代。最终肝脏体积的大小取决于肝细胞增殖与死亡之间的比率。但肝脏损伤后，由于坏死及凋亡增加，致使肝细胞死亡速率增加。这种损伤启动了肝脏的增殖反应，最终使肝脏恢复到原有的健康状态。在再生过程中，为了恢复组织的完整性，需要平衡肝脏重建的几种细胞群，如肝细胞、胆管上皮细胞、内皮细胞、星状细胞、淋巴细胞、巨噬细胞以及支持上述细胞的细胞外基质。在过去的30多年中，对肝脏再生调节机制已经有了相当多的了解，这些知识为各种肝脏疾病提供了新的治疗策略。

健康成人保持肝脏体积的机制

总结相关机制见表3.1。

肝脏祖细胞介导下的连续复活

肝脏祖细胞（即干细胞）在维持健康肝脏体积中的作用一直以来是争论的焦点，争论之所以激烈原因在于至今未能确定肝脏干细胞的特有标志物（2），因此得到确认的此类细胞数量有限。一般认为这些细胞包括靠近门脉三联处的小型卵圆细胞（3），这种卵圆形的细胞群可能是异质性的，包含一组属于肝脏族系的相对大量的细胞，这些细胞可分化为肝细胞、胆管上皮细胞以及一个多潜能的细胞亚群，此亚群中的细胞含有少数真正的干细胞，它们可分化为上皮细胞（例如，肝脏及胰腺上皮细胞）或者血液生成细胞的细胞组群（4）。正常健康成年人的肝脏具有极低的增殖指数（在任何时点上复制其DNA的肝细胞不足1：1000个）（5），因此认为只有相对少的祖细胞定位于该处。然而，来源于成人骨髓的干细胞能定位于成年受体的肝脏中（6），并分化为肝细胞（7），为肝脏祖细胞在成年人体中持续存在提供了证据。

这些细胞产生于骨髓，或者只是通过血液循环途经骨髓（8）。这表明存在于成年肝脏内的少量干细胞可能不断地通过骨髓内的干细胞池得以补充和更新。然而，对于促使干细胞向肝脏募集的信号，以及诱导其扩增、继而分化的因子了解甚少。

表3.1 健康成人保持肝脏体积的机制

肝脏祖细胞的不断复活

骨髓起源的多能干细胞定位于肝脏

分化为肝脏祖细胞

幼稚的肝细胞及胆管细胞的扩增

成熟肝细胞的复制

受门静脉因素调控

可想而知，在胚胎生成时规定成为肝细胞系的一些机制也同样可以调控成人肝脏中祖细胞的分化。在胚胎发育过程中，肝细胞祖细胞来源于前肠腹侧的内胚层( foregut ventral endoderm),而胰腺的腹侧也同样起源于此。来源于心脏间叶细胞的信号如纤维母细胞生长因子可以诱导其它一些可溶性因子的释放，包括sonic hedgehog(Shh蛋白)，后者与位于内胚层的双向潜能干细胞上的受体相互作用，抑制胰腺分化，同时诱导肝细胞系生成（9）。在小鼠胚胎发育过程中，属于肝脏的祖细胞出现于第8天左右。通常当胚胎发育到12.5天时，包含有大量肝脏及造血祖细胞的肝芽已发育完全（10）。

对小鼠胚胎细胞进行基因操作可确定调控肝脏祖细胞扩增及其向成熟肝细胞分化的特异性因子。例如，这项技术已显示肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor,HGF）及其受体c-met对于肝脏生长是必需的,因为其中任何一个基因被破坏，胚胎将缺少正常的肝芽，并死于胎儿期的第9到12.5天之间（11-13）。相似的研究结果提示，一般性的存活机制对于此期肝脏生成中祖细胞池的扩增也是必需的。通过阻断小鼠广泛表达的各种编码应激活化蛋白激酶的基因（如MKK4、SEK-1、raf-1及IKKβ）（14-18）、NEMO/IKKγ（IκB激酶复合物中的一种非催化成分），以及调节凋亡的转录因子（如c-jun、NFκB p65[RelA]、MTF-1及XBP-1）等(19-22)，会使肝脏发育停滞。阻断肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα,TNF-α）（23）或TNF受体1（24）的基因可恢复Rel A缺失胚胎中肝脏的发生。此发现显示，肝脏祖细胞生成过程中的扩增需要避开TNF-α所介导的凋亡反应。这些发现具有特别的相关之处，因为即便TNF-α可以引起生后多种肝脏损伤，但是它在启动部分肝切除术（partial hepatectomy, PH）后的肝脏再生反应中也起关键性作用(参见后文)。

通过基因破坏(gene disruption)的研究也试图阐明调节胎儿肝脏中不同类型祖细胞分化成新生儿肝脏中的不同细胞群（包括免疫系统的细胞成分）的机制。这项工作很可能为了解由先天性免疫反应所控制的成年人肝脏疾患（如慢性肝炎）提供有价值的信息。其结果也可用于解释为什么各种类型的慢性肝脏疾病伴有全血细胞减少。例如，破坏小鼠Hex基因可以引起由于肝脏生成障碍导致的胚胎死亡。在Hex+/-异质结合体中单核细胞生成障碍，提示这因子在肝细胞祖细胞及单核细胞祖细胞分化过程中均起主要作用（25）。基于新生儿的肝脏是具有造血能力的器官（26）及骨髓起源的干细胞能够在成年小鼠和人类（7）中分化成肝细胞，因此就需要更好地了解Hex及其调节因素。

成熟肝细胞的复制

健康成年肝脏中成熟肝细胞的低增殖指数与其低的肝细胞凋亡率相匹配。健康人肝小叶