肝硬化與骨髓造血

文良志，熊 吉，孫文靜，陳東風

肝硬化與骨髓造血

文良志，熊 吉，孫文靜，陳東風

·專家論壇·

肝硬化；造血干細胞；骨髓間充質干細胞；造血調控因子

肝硬化是常見的慢性肝病，是進行性肝纖維化的后期階段，其特征是肝臟結構破壞、纖維間隔和再生結節形成。失代償期肝硬化以肝功能減退及門脈高壓形成為特點，臨床上常出現食管胃底靜脈曲張、自發性細菌性腹膜炎、肝性腦病、肝腎綜合征和肝肺綜合征等并發癥[1]。近年來，肝硬化與骨髓造血系統之間的關系也逐漸受到重視。目前，國內外大量基礎研究及臨床試驗已證實骨髓間充質干細胞移植治療肝硬化取得確切的療效，提示骨髓細胞可影響肝硬化的發生和發展，兩者關系密切[2，3]。同時，肝硬化也常導致骨髓造血系統功能紊亂。

1 肝硬化患者外周血和骨髓細胞學改變情況

肝硬化患者往往表現為外周血細胞及骨髓細胞數量及分化等出現異常。何剛[4]等檢測了556例肝硬化患者外周血及骨髓，發現519例（93.35%）肝硬化患者出現血小板降低，480例（86.33%）出現白細胞降低，413例（74.28%）出現血紅蛋白降低，同時發現骨髓細胞增生活躍。路光生[5，6]等進行的一項隨機對照試驗研究亦發現失代償期肝硬化患者血紅蛋白、白細胞、血小板、白蛋白和白球比均明顯低于健康人或代償期肝硬化組，而球蛋白水平則明顯高于健康人和代償期肝硬化組。同時，紅系祖細胞（CFU-E）、粒系祖細胞（CFU-GM）、巨核系祖細胞（CFU-F）等生長不良，出現骨髓病態無效造血。楊日東[7]發現肝硬化患者骨髓增生明顯活躍者顯著多于對照健康人。骨髓細胞學診斷結果顯示肝硬化組脾功能亢進者占58.09%，缺鐵性貧血者占19.05%，骨髓細胞學異常者占86.67%。以上研究證實肝硬化患者外周血細胞減少，同時骨髓細胞增生異?；钴S，出現病態無效造血，提示肝硬化影響或改變了骨髓造血系統的造血功能。有人提出該現象是由于肝硬化患者門脈壓力的升高，引起脾靜脈回流受阻、脾臟淤血腫大，繼而發生脾功能亢進癥，后者則會導致一種或數種血細胞成分減少，骨髓造血細胞則代償性增生[8，9]。但是陸光生[6]等的后續研究卻發現肝硬化所致外周血細胞減少和骨髓增生活躍不全是由于脾功能亢進所致。該研究選取320例代償期和失代償期肝硬化患者，根據脾臟腫大情況將其分為脾腫大組和無脾腫大組，每組160例，并隨機選取脾腫大組和無脾腫大組各30例患者，進行骨髓祖細胞體外培養及骨髓血細胞形態學觀察，結果顯示肝硬化患者外周血細胞減少與骨髓病態造血及脾功能亢進具有相關性，原因是由于血細胞生成減少、成熟障礙以及破壞增多所致。但是，該研究所見肝硬化脾腫大組與無脾腫大組外周血紅細胞系、粒細胞系以及血小板減少程度差別無統計學意義，提示外周血細胞減少并非都是脾功能亢進所致，肝硬化可能直接影響了骨髓造血系統的功能發揮。

2 肝硬化調控骨髓造血系統的作用機制

2.1 造血干細胞增殖、發育和分化調控 造血干細胞是一類具有高度自我更新能力的多功能干細胞，通過不斷增殖、發育和分化，進而維持造血系統的穩定。造血干細胞在特定的骨髓微環境（骨髓間充質干細胞以及造血調控因子等）作用下可不斷增殖、保持干性或者定向分化為髓系干細胞及淋巴系干細胞。髓系干細胞可進一步發育分化為紅細胞、中性粒細胞、血小板、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞以及單核細胞，淋巴系干細胞則進一步分化為T淋巴細胞、B淋巴細胞和樹突狀細胞等[10]。

2.2 肝硬化患者造血干細胞增殖受到抑制 造血干細胞的增殖是骨髓造血系統不斷更新的基礎。既往的研究顯示造血干細胞對終末期肝病的治療具有重要意義，但是針對肝硬化對骨髓造血系統功能的影響卻鮮有研究，直至2016年，在Hepatology上發表的一項研究才第一次明確了肝硬化對骨髓造血功能的影響。該研究利用流式細胞技術分析了168例肝硬化患者和44例健康人骨髓，發現肝硬化患者CD34+造血干細胞顯著低于健康人，并且肝硬化患者造血干細胞的減少程度與年齡、肝靜脈壓力和病因（酒精性、非酒精性、乙型肝炎、丙型肝炎以及隱源性肝硬化等）無明顯相關性。該研究進一步利用終末期肝病模型評分系統（model of end stage liver disease，MELD）對入組患者肝硬化嚴重程度進行了分級，發現造血干細胞的數量與肝硬化程度密切相關，肝硬化程度越重，骨髓造血干細胞數量越少，尤其是當肝硬化患者MELD評分達到15以上時，其骨髓造血干細胞數量較健康人顯著減少。該研究充分證實了肝硬化本身對骨髓造血干細胞增殖的影響，明確肝硬化可抑制造血干細胞增殖，進而從源頭減少外周血細胞的生成[11]。然而，該研究也發現肝硬化早期階段造血干細胞增殖數量較健康對照不僅沒有下降，反而有輕度的升高，雖然差異無統計學意義，但是也引起了研究者足夠的重視，其進一步研究發現該現象與骨髓微環境的改變密切相關。

2.3 肝硬化引起骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）減少，導致骨髓造血微環境改變 BMSCs是骨髓基質中主要的干細胞,定居在骨髓及其他組織,與造血干細胞直接接觸或是聚集在造血干細胞周圍，是維持造血干細胞特性及歸巢到骨髓所必需的成分。因此，BMSCs功能或數量受損則會影響造血干細胞的干性、歸巢以及隨后的發育及分化[12]。Bihari C et al[11]研究發現，肝硬化患者骨髓nestin+MSCs較健康人顯著減少，而且MSCs的數量與肝硬化患者MELD或Child評分呈負相關。但是，與造血干細胞不同，BMSCs于肝硬化早期即出現減少，該結果提示肝硬化早期BMSCs減少，不能維持造血干細胞的靜息狀態，進而導致造血干細胞的輕度增殖，但是在肝硬化晚期，MSCs顯著減少則會抑制造血干細胞的增殖。

同時，骨髓微環境中其他成分，如與MSCs穩定和存活密切相關的交感神經纖維以及斯旺細胞在肝硬化患者骨髓中亦是顯著減少的[11-13]。因此，肝硬化發生后將改變骨髓微環境，進而影響骨髓造血系統的功能發揮。

2.4 肝硬化誘導造血調控因子表達改變，進而調控骨髓造血系統的功能 造血調控因子主要包括細胞因子（SCF、IL-6、EPO、G-CSF、M-CSF、TNF 等）、粘附因子（選擇素、整合素和鈣粘素）和趨化因子（SDF-1）。骨髓微環境中的造血調節因子可以根據機體對血液細胞的需求情況，靈敏地將特定信息通過信號通路的傳遞和調控作用，引起造血相關基因的表達譜變化,最終導致骨髓造血系統的定向成熟和分化。

促紅細胞生成素（erythropoietin，EPO）是一類唾液酸糖蛋白激素，主要由肝臟和腎臟合成。EPO分泌后，與骨髓中紅系祖細胞、幼紅細胞表面上EPOR結合，再通過JAK/STAT和MAPK等相關信號途徑調節紅系的增生和分化。同時，EPO可直接作用于造血干細胞，影響造血功能。Perrotta et al[14]發現造血干細胞EPO受體發生突變后，EPO的作用大大增加，使造血干細胞的增殖和分化為紅系細胞的能力大大提高。Yang[15]研究發現肝硬化患者血漿EPO水平顯著高于正常人群。然而，肝硬化患者常存在EPO應答障礙，導致EPO對貧血反應減弱。同時，肝硬化患者骨髓EPO水平降低,必然影響紅系祖細胞的增殖和分化，引起肝硬化患者骨髓造血機能減退。

集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）包括粒細胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF），主要由骨髓基質細胞或者巨噬細胞產生，刺激骨髓產生和釋放中性粒細胞和巨噬細胞，它們對中性粒細胞和單核細胞的成熟和分化也起到重要的作用。Kubotaa[16]發現肝硬化患者外周血白細胞數與血清GM-GSF水平之間可能存在反饋機制。

促血小板生成素（thrombopoietin，TPO）是調節巨核細胞的生成以及血小板生成最主要的細胞因子，主要在骨髓、肝臟及腎臟合成。TPO通過與髓樣增生白血病病毒原癌基因（myeloproliferative leukemia virus oncogene，MPL）結合，促使 MPL 形成同源二聚體，激活JAK/STAT、MAPK和PI3K/AKT等信號通路，促進巨核細胞增殖、分化以及血小板形成[17]。Markus[18]發現肝硬化患者血清沒能檢測到TPO的存在，然而肝硬化患者經肝移植手術2天后，發現TPO有一定水平的增加。王順達[19]研究發現肝硬化患者骨髓內環境TPO水平降低，可能是外周血血小板減少的原因。因此，肝硬化患者TPO生成減少，將導致血小板合成障礙。也有研究發現肝硬化患者外周血炎癥因子（IL-6、MCP-3、TNF-α、IFN-γ、IL1β以及TGF-α）水平增加，而 MSCs分泌的與維持造血干細胞靜息狀態和干性相關因子（SDF-1、SCF、ANGPT1和 VCAM 等）皆顯著減少[20]。因此，以上研究結果提示肝硬化患者造血調控因子表達譜有改變，肝硬化可通過誘導造血調控因子表達異常，進而影響骨髓的造血功能。

3 展望

在肝硬化后期將出現諸如肝性腦病、肝肺綜合征和肝腎綜合征等并發癥。目前，除肝移植外無有效的治療手段，預后較差，是臨床上亟待解決的疑難問題。在不斷探索診治方式的過程中，研究者發現同屬造血器官的肝臟與骨髓存在密切的聯系。大量研究已證實骨髓造血干細胞、BMSCs等皆可用于終末期肝病的治療，且療效確切，也為肝硬化的治療提供了新策略。然而，肝硬化對骨髓造血系統的影響相關研究還處于起步階段，目前的研究已經提示肝硬化不僅可以抑制造血干細胞增殖，同時還可以通過調節BMSCs增殖及造血生長因子的表達，改變骨髓微環境，進而影響骨髓造血系統的功能發揮。最新研究發現肺也是重要的造血器官[20]，連同脾臟以及能分泌EPO影響造血的腎臟等髓外造血器官，可能代償肝硬化患者受抑制的骨髓造血功能，但是臨床上肝硬化患者血細胞三系降低是很難糾正的，可能與肝硬化患者常出現的門脈高壓等并發癥有關。因此，進一步明確肝硬化調節骨髓造血系統發育及分化的作用機制，對肝硬化的治療具有重要意義。

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（收稿：2017-05-04）

（本文編輯：陳從新）

Liver cirrhosis and bone m arrow hem atopoiesis

Wen Liangzhi，Xiong Ji，Sun Wenjing，et al.Department of Gastroenterology，Institute of Field Surgery，Daping Hospital，Third Military Medical University，Chongqing 4000 42

Liver cirrhosis；Hematopoietic stem cellS；Mesenchymal stem cells；Hematopoietic regulatory factors

400042重慶市 第三軍醫大學大坪醫院野戰外科研究所消化內科

文良志，醫學博士，主治醫師。從事慢性肝病診治研究。E-mail:wenliangzhi@126.com

陳東風，E-mail:chendf1981@126.com

10.3969/j.issn.1672-5069.2017.04.003