干細(xì)胞移植治療肝衰竭的研究進(jìn)展

白 露，余祖江

(鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院感染科 河南鄭州 450052)

肝臟是一個(gè)承擔(dān)眾多生理功能的臟器，肝衰竭時(shí)，將導(dǎo)致解毒各種毒性物質(zhì)、合成白蛋白等必需物質(zhì)、分泌細(xì)胞因子、防御細(xì)菌病毒入侵等功能都受到嚴(yán)重創(chuàng)傷。病情常于短時(shí)間內(nèi)迅猛進(jìn)展，且因?yàn)橹委熤行璐罅渴褂媚蜃印⑷搜椎鞍椎龋瑢?dǎo)致治療費(fèi)用極高，故是一種臨床上高死亡率的疾病。20世紀(jì)60年代至今，與肝功能衰竭相關(guān)的研究，為肝功能衰竭的臨床治療及肝移植時(shí)機(jī)選擇，提供了重要的指導(dǎo)意義。其中有關(guān)干細(xì)胞的研究，熱點(diǎn)頻發(fā)，干細(xì)胞治療肝臟疾病也已成為被關(guān)注的要點(diǎn)。

干細(xì)胞以多種形式存在于人體內(nèi)，他們具有的共同特點(diǎn)是增殖能力極強(qiáng)并且可以分化為其他多種細(xì)胞。胚胎中的干細(xì)胞稱為胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell，ESC)，成人人體中的干細(xì)胞稱為成體干細(xì)胞(adult stem cell，ASC)，可分為骨髓干細(xì)胞(bone marrow stem cell，BMSC)和胎肝細(xì)胞(fetal hepatocytes，F(xiàn)H)兩種，前者又可再分為造血干細(xì)胞(hematopoietic stem cell，HSC)和骨髓間充質(zhì)細(xì)胞(bone marrow stem cell，BMSC)。本文旨在將與肝功能衰竭后肝臟再生相關(guān)的各種類型干細(xì)胞的研究現(xiàn)狀逐一介紹。

1 胚胎干細(xì)胞

胚胎干細(xì)胞可進(jìn)一步分化成中胚層細(xì)胞，從而成為一個(gè)身體組織或器官的細(xì)胞，包括肝細(xì)胞。因此，從理論上講，它們可用于肝再生。胚胎干細(xì)胞目前的研究工作大多數(shù)集中在探索有效的方法來誘導(dǎo)其分化，如何使胚胎干細(xì)胞分化成有功能的肝細(xì)胞，科學(xué)、客觀地確定這種分化的完整性，從而為肝損傷帶來修復(fù)。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)［1］小鼠單層細(xì)胞培養(yǎng)條件下，根據(jù)生長因子，可確定是否有胚胎干細(xì)胞向肝細(xì)胞分化。胚胎干細(xì)胞分化的判斷標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)非常重要的工作。現(xiàn)在，確定是否成功誘導(dǎo)分化出有功能性肝細(xì)胞，不僅在于白蛋白的合成和分泌，也在于吲哚花青綠的吸收和釋放，糖原儲(chǔ)存，細(xì)胞色素P450氧化代謝功能等。已經(jīng)有報(bào)道指出［2］胚胎干細(xì)胞可以被一種特定手段誘導(dǎo)成為外形特點(diǎn)、表面標(biāo)記十分類似肝細(xì)胞的細(xì)胞。當(dāng)這些從人類胚胎內(nèi)胚層分化而來的胚胎干細(xì)胞，移植給急性肝損傷小鼠后，他們可以在小鼠體內(nèi)分化成肝細(xì)胞，完成肝細(xì)胞的功能［3］。

2 成體干細(xì)胞

2.1 骨髓干細(xì)胞 骨髓干細(xì)胞是現(xiàn)在干細(xì)胞研究的重點(diǎn)及熱點(diǎn)，原因可能是不論體內(nèi)還是體外實(shí)驗(yàn)，骨髓干細(xì)胞的獲得都相對(duì)更加容易。骨髓干細(xì)胞主要有以下兩種，即可生成各種血細(xì)胞的造血干細(xì)胞及位于骨髓間質(zhì)的間充質(zhì)細(xì)胞，它們都具有能在一定條件下誘導(dǎo)分化為其他細(xì)胞的能力，因此理論層面中，在特定的條件及環(huán)境誘導(dǎo)下，它們一定可以逐步分化為肝臟再生所需的細(xì)胞，即可完成肝臟原有功能，幫助壞死肝臟完成功能，達(dá)到治療目的。所以，如何有效、準(zhǔn)確的誘導(dǎo)骨髓干細(xì)胞向期望的肝細(xì)胞分化，一直是各研究機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)。

2.1.1 造血干細(xì)胞:現(xiàn)在大量研究均已證實(shí)，通過一些手段誘導(dǎo)出動(dòng)物肝衰竭模型后，造血干細(xì)胞可以向肝臟的細(xì)胞分化。Petersen等［4］的研究就證實(shí)，高度純化的造血干細(xì)胞不僅能補(bǔ)充多種造血系統(tǒng)成分，還可以在添加酪氨酸的肝損傷動(dòng)物模型中分化為肝細(xì)胞，治療肝衰竭。雖然目前干細(xì)胞的肝臟修復(fù)機(jī)制尚不清楚，但一些學(xué)者指出，在肝臟中的肝干細(xì)胞通過與肝細(xì)胞融合，完成此修復(fù)功能，但也已經(jīng)有報(bào)道指出，再生與修復(fù)是由細(xì)胞橫向分化引起［5］。然而，并不是所有的研究進(jìn)展都很樂觀，近期一些機(jī)構(gòu)的研究就曾證實(shí)，由造血干細(xì)胞分化而來的肝臟細(xì)胞沒有像所預(yù)期的那樣，擁有理想的自我復(fù)制能力［6］。

2.1.2 骨髓間充質(zhì)細(xì)胞:根據(jù)研究現(xiàn)狀，相對(duì)于造血干細(xì)胞而言，骨髓間充質(zhì)細(xì)胞顯然是更好的研究方向。這是一種多向分化能力極強(qiáng)的干細(xì)胞，在不同條件刺激性下可分化成各種臟器。20年代末，Peter等［7］第一次大膽猜測(cè)并驗(yàn)證，大鼠骨髓間充質(zhì)細(xì)胞能夠分化成為肝臟內(nèi)的干細(xì)胞，在此基礎(chǔ)上，甚至可以最終成為肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞。在那之后，Theise等［8］在人體實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了這一現(xiàn)象的發(fā)生，研究人員在肝移植病人身上發(fā)現(xiàn)，骨髓來源的干細(xì)胞歸巢可到肝臟，分化為肝細(xì)胞。在此基礎(chǔ)上，Mike等人［9］將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞用一種特殊染色的熒光蛋白標(biāo)記，然后給鼠注射，之后進(jìn)行跟蹤，通過這種方法得出結(jié)論，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞能夠歸巢至肝臟。通過骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞再生研究的深入，骨髓間充質(zhì)細(xì)胞遷徙至有損傷或者炎癥病變部位的能力［10］，以及參與組織再生的能力［11］已經(jīng)得到認(rèn)可，但確切作用機(jī)制還沒有得到完全清楚的闡述。關(guān)于此機(jī)制，目前主要有幾個(gè)熱點(diǎn)研究方向，包括細(xì)胞融合、轉(zhuǎn)分化成肝細(xì)胞、啟動(dòng)內(nèi)源性肝細(xì)胞增殖、促進(jìn)肝臟膠原基質(zhì)的降解等。通過近20年來研究者們的一步步探索，現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可參與肝臟再生這一觀點(diǎn)達(dá)成了共識(shí)，且認(rèn)識(shí)到骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的生理作用與其分泌的多種細(xì)胞因子密切相關(guān)［12］。就如肝衰竭后肝臟高表達(dá)的腫瘤壞死因子α［13］，就能夠促進(jìn)MSC遷徙至肝臟，參與肝臟再生。現(xiàn)在，有關(guān)此方面的研究已經(jīng)逐步向相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)開展，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞用于臨床治療已經(jīng)指日可待。

2.2 胎肝細(xì)胞 人胎肝細(xì)胞是肝細(xì)胞的前體，研究者們觀察到胎兒的肝細(xì)胞有很強(qiáng)的增殖和分化能力，在移植到免疫缺陷動(dòng)物后，可進(jìn)一步生成成熟的肝細(xì)胞［14］。大鼠的肝部分切除后，發(fā)現(xiàn)胎肝細(xì)胞能呈現(xiàn)500～1 000個(gè)細(xì)胞的聚集狀態(tài)，而這些胎肝細(xì)胞移植后6個(gè)月內(nèi)繼續(xù)膨脹，甚至到達(dá)肝臟總體積的6%～10%。如果大鼠被惹卓堿預(yù)處理后，阻礙了成熟肝細(xì)胞的增殖，可以觀察胎肝細(xì)胞的再生和修復(fù)能力有了很大的提高，可以修復(fù)肝臟體積的80%［15］。胎肝細(xì)胞被移植到誕生14～20 d的尿激酶型纖溶酶原缺陷的小鼠體內(nèi)，然后致亞急性肝功能衰竭，可以發(fā)現(xiàn)在4周后，小鼠胎肝細(xì)胞出現(xiàn)增長，形成結(jié)節(jié)。在這些結(jié)節(jié)中，胎肝細(xì)胞分化成成熟的肝細(xì)胞，肝細(xì)胞表達(dá)一個(gè)特定的基因和蛋白質(zhì)的光譜［16］。這些新體肝細(xì)胞和原肝細(xì)胞有機(jī)地結(jié)合起來，可形成一個(gè)完整的功能。胎肝細(xì)胞的細(xì)胞膜表面有獨(dú)特的表面標(biāo)記物，可被用于進(jìn)行各種相關(guān)的研究。Tanaka等人［17］就從胎肝中分離和收集標(biāo)志EpCAM的DLK-陽性細(xì)胞，這些單胎肝細(xì)胞可以在體外分化和雙向誘導(dǎo)。

3 結(jié)語及展望

目前，無論是基礎(chǔ)機(jī)制研究還是臨床應(yīng)用研究，各種圍繞干細(xì)胞的研究早已成為熱點(diǎn)。雖然此基礎(chǔ)上的研究已經(jīng)越發(fā)深入，但還有更多未知的問題等待研究［18］，有許多新老問題需要解決。

從胚胎干細(xì)胞方面來說，如何控制其生長能力和誘導(dǎo)其分化方向，仍然沒有得到解決。而且，當(dāng)前人類胚胎僅限于在體外和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究。由于胚胎干細(xì)胞應(yīng)用涉及人類胚胎的破壞，一直存在的社會(huì)倫理，甚至是政治爭議，這些非科學(xué)的技術(shù)因素在很大程度上阻礙了胚胎干細(xì)胞的研究和使用。

從骨髓干細(xì)胞方面來說，最近的研究［19］中指出，一定概率下骨髓干細(xì)胞可以分化為可生成膠質(zhì)纖維的肝星狀細(xì)胞和成纖維細(xì)胞，使肝臟內(nèi)生成了無法逆轉(zhuǎn)的瘢痕樣組織。所以，當(dāng)其移植到患者體內(nèi)后，在慢性肝損傷的條件下，或者更有可能促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展。而且，最近的一些機(jī)構(gòu)證實(shí):由于骨髓來源的肝細(xì)胞樣細(xì)胞再生非常有限(＜0.01%)［20-22］。在胎肝細(xì)胞領(lǐng)域，盡管胎肝細(xì)胞能于體外培養(yǎng)，但自我更新能力的缺乏［23］阻礙了進(jìn)一步的臨床應(yīng)用開展。因此，胎肝細(xì)胞可否用于移植或人造肝等問題，仍然需要大量進(jìn)一步的研究來解決。

迄今為止，盡管存在上述一些問題，但干細(xì)胞相關(guān)研究仍為肝衰竭的臨床治療注入了新鮮血液，極有可能為眾多肝病患者帶來福音。雖然其具體作用機(jī)制仍亟待深入研究和探討，且干細(xì)胞真正應(yīng)用于臨床治療肝衰竭還有漫長的道路要走，但相信不久的將來，經(jīng)過一代代科研人員的不懈努力，干細(xì)胞移植有望在未來挽救更多肝病患者的生命。

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