肝再生機制的研究進展*

吳雄偉　鄭永霞　藺紅梅　陳宇婷　黃興望　黃珍婷　徐琴　林敏　肖燕萍

(嘉興學院醫學院，浙江 嘉興　314001)

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肝再生機制的研究進展*

吳雄偉鄭永霞藺紅梅陳宇婷黃興望黃珍婷徐琴林敏肖燕萍△

(嘉興學院醫學院，浙江 嘉興314001)

摘要肝再生(Liver regeneration，LR)是肝臟損傷后，殘余肝細胞受到各種反饋信號的刺激下，通過迅速增值來代償受損肝細胞以及恢復肝臟的正常的生理功能。肝臟再生分為肝實質細胞再生以及肝臟組織結構的重建。再生的過程中，包括啟動階段、增值階段以及終止階段都有多種細胞因子參與調控。本文就近幾年對肝臟再生的調控機制做一綜述。

關鍵詞：肝臟；再生；調控；機制

1前言

我國肝臟疾病發病率越來越高，而肝臟疾病失代償后會發展成為肝硬化或者進一步發展為肝癌。雖然現在的外科肝臟切除手術的科技手段在不斷進步，但是由于我國的肝癌患者多合并有肝炎或者一些其他的肝臟疾病，使得切除后的肝臟自我再生能力差，難以維持正常的肝臟生理功能，這也大大的限制了臨床對于手術治療肝病。在體外動物模型的肝臟損傷后的切除模型中發現一些原來靜止狀態的早期基因表達活躍，這些基因的表達產物參與了正常的代謝以及參與細胞的增值與分化。因此，對于肝再生機制的調控的研究能夠豐富我們對肝臟再生機制的認識以及為肝臟終末期患者的肝臟移植帶來新的前景。

2肝臟再生的特點

硬化后的肝臟再生的過程非常緩慢。有研究顯示，當肝硬化大鼠的肝臟被切除70%時，一般需要30d才能恢復到原來肝臟的大小。并且，這些再生的肝細胞有時難以發育成熟，并且有些可以發生變性壞死。Nishie等[1]將大鼠的肝臟硬化的組織提取肝細胞轉移到正常的健康的大鼠個體中發現這些肝細胞能增殖，說明這些硬化后的肝臟細胞具有再生能力，可見這些肝細胞并沒有失去再生能力，而是被抑制其再生的能力。

3肝臟的再生調控

肝臟再生是一個由多種因素共同調節控制的肝細胞群 “靜止—增殖—再靜止”的復雜精密過程。再生過程主要包括三個階段：(1)啟動階段：通過白細胞介素-6(Interleukin-6，IL-6)和腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)等細胞因子的作用下進入G1期。(2)增殖階段：IL-6/STAT3信號通路和一些表皮生長因子(Epidermal growth factor，EGF)、肝細胞生長因子(Human growth factor，HGF)和轉化生長因子-α(Transforming growth factor-α，TGF-α)等在肝細胞的增殖生長中發揮著重要作用。其中STAT3能控制細胞周期從G1期向為S期的進展[2]。(3)終止階段：細胞停止生長。主要通過腫瘤壞死因子-β(Tumor necrosis factor-β，TNF-β)和一些細胞因子信號通路的反饋抑制和許多抑制因子對肝臟再生的負性調控從而使細胞停止生長。

3.1肝再生階段的啟動調控

體內多種細胞因子和生長因子通過不同機制進行調控肝再生。TNF-α及IL-6可激活G0期的肝細胞。當前認為肝臟再生的啟動是由于TNF-α及IL-6的共同作用[3]。TNF-α通過結合TNF-αI型受體(TNFR-I)受體后，順序誘導NF-κB→IL-6→STAT3，從而影響核內眾多基因表達，激活肝臟再生的啟動。

3.1.1IL-6

部分肝切除術，許多立即早期基因轉錄因子激活潛伏于靜止的肝臟[3]。IL-6是一種單鏈蛋白質，大約負責40%轉錄基因的激活，氨基酸的排列順序與細胞集落刺激因子G-CSF(Granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF)同源性最大。IL-6被TNF-α所控制，無數的研究提供了相關的證據這一途徑的起始肝臟再生。IL-6在肝再生包括多種功能在急性期反應，其保護肝臟作用和有絲分裂發生。許多基因敲除小鼠的研究已經證實IL-6需要正常肝臟再生。受體亞基gp130對IL-6和IL-6R沒有可測量的親和力[4]。因此，IL-6只能綁定和刺激細胞，表達IL-6R[5]。在綁定后，gp130亞基被激活導致酪氨酸激酶活性。這導致的STAT3允許易位激活和二聚核激活靶基因的轉錄[6]。IL-6 / STAT3通路調節肝細胞擴散中扮演關鍵的角色，至少在急性肝肝部分切除術后反應后的嚙齒動物研究[7]。小鼠肝臟特異性以PH為例，IL-6信使RNA在PH后6-12 h也都保持在相當低的水準，之后才緩慢上升，直到72 h后才達高峰。但是IL-6也并非沒有壞處，譬如長期的IL-6表達和骨髓來源的抑制性細胞(Myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)積累在肝臟可能負面影響在促進肝臟疾病進展如肝纖維化和肝細胞癌的發展[8]。

3.1.2TNF-α

TNF-α被認為是肝切除和損傷后的肝再生的初始相位的調節器，因為它能夠增加的肝細胞中的DNA聚合酶-α的活性和胸腺嘧啶的摻入[9]。IL-1和TNF-α，這是由活化的Kupffer細胞和肝竇內皮細胞產生[10]。在PH值后，TNF和IL-6等細胞因子啟動，緊隨其后的是刺激肝細胞增殖的生長因子。TNF-αI與TNFRI在肝內非實質細胞相結合，這導致激活NF-κB和促使IL-6釋放，IL-6繼而激活STAT3以及細胞外調節蛋白激酶1和2(ERK1/2)通路。而TNFR1脫落被認為調節TNF信號，平衡抗細菌感染和隨后的炎癥[11]。在表達的細胞因子調節PH值后30～120 min，通過核轉錄因子激活κB(NF-κB)并啟動NF-κB-STAT信號通路，使核因子從細胞質轉位到細胞核，從而啟動“及早應答基因”(c-jun、c-fos、c-myc等)的表達，使G0期的肝細胞激活進入G1期，開始細胞分裂。若沒有激活NF-κB，TNF能導致肝細胞凋亡。目前的概念，NF-κB抑制的程度決定了肝細胞凋亡細胞死亡的敏感性。TNF-α和EGF聯合能促進體內肝再生過程中DNA的復制。抑制細胞因子SOCS3，能促進TNF-α誘導[12]。

3.2肝再生階段的增殖調控

影響肝細胞細胞周期的主要為促有絲分裂的生長因子，主要包括表皮生長因子(Epidermal growth factor，EGF)、腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)和轉化生長因子-α(Transforming growth factor-α，TGF-α)。在生理狀態下，肝臟為相對靜止的器官。但是在肝葉部分切除或者某些其他原因所產生的殘缺肝細胞后，余下的肝實質細胞及非實質細胞(包括內皮細胞、枯否氏細胞、成纖維細胞等)將會按一定的先后順序依次進入增值狀態以此來補充肝細胞的數量及代償肝臟的功能[13,14]。輔有絲分裂原也參與再生增殖階段的調節，如血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)、肝再生增強因子(Augmenter of liver regeneration，ALR)等。

3.2.1促有絲分裂的生長因子

HGF是一種強效生長因子，它主要來自于活化的肝星狀細胞HSC(Hepatic stellate cell，HSC)，以旁分泌的方式來促進肝細胞的增值和DNA合成[15]。據有關結果表明，HGF表達間充質干細胞可破壞肝細胞的再生潛能[16]。肝臟再生調控中另一個重要的生長因子為TGF-α，它可以通過直接刺激的方式來促進肝細胞DNA合成[17]。TGF-α是表皮生長因子(Epidermal growth factor，EGF)家族中的一份子，由肝細胞分泌產生的，主要通過自分泌和旁分泌的方式來發揮功效的。HGF能促進肝細胞的產生和TGF-α的分泌。與c-Met類似，表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor，EGFR)也可以作為酪氨酸激酶受體促進細胞的增殖及其生長。EGF作為組織修復和細胞保護作用的內源性物質，在人類的胃腸道、十二指腸粘膜潰瘍愈合過程中扮演者十分重要的角色[18]。EGF具有促進細胞增殖和上皮細胞再生的功能，可以促進細胞的有絲分裂及糖、蛋白質、DNA、RNA的合成，在臨床上與免疫性皮膚病、創面組織修復及牙周炎等許多疾病的治療密切相關[19]。

3.2.2輔有絲分裂原

輔有絲分裂原包括VEGF、ALR等。ALR除了能刺激肝細胞的增殖外，還能通過抑制肝內NK細胞的活性來促進肝細胞的再生。研究表明內源性和外源性VEGF可以促進肝血竇內皮細胞的增殖、分裂以及啟動血管再生。而血管再生是肝再生過程中的一個重要組成部分[20]。因此，VEGF在肝再生過程中起著非常重要的作用。通過阻止VEGF與內皮細胞表面的VEGFR-1和VEGFR-2兩種受體結合的方式來降低內源化VEGF的生物活性從而達到抑制內皮細胞分裂，進一步來達到抑制新生兒血管的生成和降低血管通透性的目的[21]。在調節VEGF的表達方面中NO也發揮著重要作用。當阻滯NO合成時，VEGF蛋白的表達能力下降，而且還具有與VEGF協調調節肝竇內皮細胞分裂與增殖的作用[22,23]。當切除大鼠70%到90%的肝臟術后，若發現通路被ERK/MEK阻滯劑阻斷那么會導致肝臟的再生速度下降[24]。核受體PXR(Pregnane X receptor，PXR)是外源性誘導基因表達的、與各種肝功能相關的關鍵轉錄因子。PXR通過顯性激活FOXO3(Forkhead box O3，FOXO3)在體外表達的抑制作用來介導肝細胞增殖從而使其增強。目前的結果表明，PXR的活化刺激生長因子介導的小鼠肝細胞的增殖，至少部分通過抑制FOXO3來加速細胞周期進程[25]。

3.2.3miRNA及代謝

RNA基因是一類非編碼的高度保守的非編碼基因大家族。各種miRNA都能在其他種系中找到同源體，可以調控肝再生。據相關研究表明miRNA-21和miRNA-378均具有促進DNA合成的功能。其中miRNA-21是大部分肝被切除后，合成肝細胞DNA所必須的，miRNA-378 則以抑制鳥氨酸脫羧酶(或odcl)的方式來促進DNA的合成。由于肝部分被切除后，其再生過程需要有足夠的能量來滿足DNA復制以及細胞的分裂。mTOR作為關鍵的調控蛋白，調控著許多促進細胞周期進程的蛋白質的翻譯。mTOR信號通路協同磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)信號通路，兩者根據能量需求來調節細胞的體積和增殖等從而來調節肝再生[26]。

3.3終止階段的調控

由于目前對肝硬化再生的終止階段調控的研究較少，因此，據現研究得此階段主要涉及TGF-β和細胞因子信號通路的反饋抑制以及一些負性抑制因子。任何肝臟損傷在肝臟修復愈合的過程中都有肝纖維化的過程。肝纖維化發生的核心和始動環節是HSC的激活[27]。據研究表明，細胞周期素抑制因子、細胞周期依賴性激酶抑制素(CDK inhibitor，CKI)以及下調IL-6/STAT3信號通路活性的抑制劑(Suppressor of cytokine signaling，SOCS)等在肝再生的進程中均作為負性調節信號[28]。

3.3.1TGF-β和SOCS

肝硬化進展中一個關鍵調節因子為TGF-β，它可以誘導上皮-間質轉化及成纖維細胞的激活、細胞外基質(Extracellular matrix，ECM)沉積從而影響肝硬化進展[29]。TGF-β可通過以調節細胞周期蛋白D1(Cyclin D1)、細胞周期蛋白E(Cyelin E)的表達的方式來阻斷生長因子信號傳導的，進而達到抑制細胞DNA合成的目的[30]。因此，可認為TGF-β可以抑制肝細胞的增殖。TGF-β抗體經過預處理后，可觀察到明顯增加部分肝切除后的肝細胞DNA復制[31]。有研究發現β-catenin信號也可能和酒精性肝病相關，Wnt/β-catenin信號通路在對肝癌細胞的生長和滅活中也發揮重要作用[32]。Wnt信號通路的抑制物組氨酸三聚體核苷酸結合蛋白-1，通過引起 Smad7和β-catenin/cyclin D1的基因表達水平的改變，降低肝臟組織中α-SMA從而改善肝硬化及其進程[33]。Wnt信號通路能促進成纖維細胞生長，參與HSC活化以及通過調控TGF-β從而影響肝硬化的發生。據采用帶有抗病毒蛋白的質粒進行基因轉染 CCl-4誘導的肝纖維化大鼠的研究表明β-catenin信號的下調能明顯改善肝硬化的進展[34]。SOCS對細胞因子信號轉導級聯反應的調控為負調控。

3.3.2其他調控因子

研究還表明，Hippo信號通路可以通過YAP(Yes-associated protein，YAP)所誘導的miR-29來抑制PTEN(Phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten，PTEN)，從而激活PI3K-TOR通路來達到調控細胞大小的目的，而在此前Hippo信號通路都僅僅只是作為發現能夠調控細胞數量[35]。活化的 HSC 轉化為成纖維細胞在肝硬化的發生及發展過程中的作用[36]。活化后的肝星形細胞具有高增殖和遷移能力，表達兩類蛋白即α-平滑肌肌動蛋白和各種細胞外信號轉導通路蛋白，并產生了大量以膠原為主的細胞外基質成、細胞因子，從而導致肝組織微環境及結構的改變[37,38]。IL-10在肝臟的再生中也扮演著一個抑制劑的角色，它可以以限制炎癥應答和調節肝臟 STAT3 的活性的方式起到抑制作用。在臨床上各種類型的肝病患者的血清和其肝組織中均可發現有 IL-10的升高現象[39,40]。因此，IL-10可不僅有降低肝臟炎癥的作用，還可參與調控由于炎癥應答而導致的肝臟的過度增生。在肝硬化動物模型實驗中表明，成纖維細胞因子(Fibroblast growth factor-4，FGF4)轉導骨髓間充質干細胞為肝再生通過移植的微環境提供可能性[41]。

4總結

肝臟再生的調控機制非常復雜，是由多步驟，多種細胞因子以及多種信號通路共同調控的結果。近年來對肝臟再生的研究也為臨床上的治療肝病患者提供了理論依據，但是由于對其調控機制的研究還未具體了解，也限制了臨床上用肝臟細胞增殖治療肝硬化的廣泛應用。因此，對肝再生機制的調控研究和其治療的方案仍需繼續探討。

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Study progress on the mechanism of liver regeneration*

Wu Xiong-wei,Zheng Yong-xia, Lin Hong-mei, Chen Yu-ting,Huang Xing-wang, Huang Zhen-ting, Xu Qin, Lin-min, Xiao Yan-ping△

(MedicalCollege, Jiaxing University, Zhejiang Jiaxing 314001)

基金項目：國家大學生創新創業計劃(編號：201510354024)；嘉興學院大學生SRT項目(編號：SRT2015B004)。

作者簡介：吳雄偉，男，嘉興學院醫學院臨床醫學醫本134班，Email：675799083@qq.com。 △通訊作者：肖燕萍，女，講師，主要從事肝再生機制的研究，Email：zhengyongxia@163.com。

(收稿日期：2016-4-20)