膽管細(xì)胞向肝細(xì)胞分化：再生醫(yī)學(xué)的機(jī)遇

金銀鵬

肝臟在出現(xiàn)急性細(xì)胞毒性損傷或外科手術(shù)切除后會發(fā)揮強(qiáng)大的再生能力，以代償受損肝實(shí)質(zhì)功能。肝細(xì)胞或膽管細(xì)胞損傷后，肝實(shí)質(zhì)通常由現(xiàn)有已分化的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞(BECs)增殖和補(bǔ)充來修復(fù)。然而對于慢性肝細(xì)胞損傷，已分化肝細(xì)胞的細(xì)胞修復(fù)能力不足，肝細(xì)胞進(jìn)入復(fù)制性衰老階段，增殖能力喪失，無法再生成肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞。此時，慢性肝損傷患者表現(xiàn)出膽管反應(yīng)，BEC復(fù)制水平增加，與疾病晚期病理表現(xiàn)一致。基于此，終末小膽管會產(chǎn)生多潛能性BEC，有助于肝實(shí)質(zhì)的修復(fù)。最近研究證明，BEC能夠在肝細(xì)胞增殖受阻時轉(zhuǎn)化為肝細(xì)胞。實(shí)際上，肝損傷人群和動物模型均表現(xiàn)出膽管細(xì)胞向肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化，其特征為肝細(xì)胞生長或增殖減少和衰老[1]。

不同的動物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ捅挥脕硌芯糠磻?yīng)性BEC的激活和增殖，包括膽堿不足的蛋氨酸補(bǔ)充(CDE)、3,5-二乙氧羰基-1,4-二氫可利定(DDC)、蛋氨酸和膽堿不足(MCD)以及硫代乙酰胺(TAA)飲食。CDE飲食喂養(yǎng)小鼠譜系追蹤研究首次證實(shí)，BEC并非新生肝細(xì)胞主要來源，也并非促使肝實(shí)質(zhì)恢復(fù)的重要因素。在肝細(xì)胞損傷和衰老或抑制肝細(xì)胞增殖的轉(zhuǎn)基因小鼠模型研究中，已證實(shí)反應(yīng)性BEC在肝受損再生時發(fā)揮干細(xì)胞作用，并能顯著促進(jìn)肝細(xì)胞更替。這一現(xiàn)象在不同的飲食模式中重復(fù)出現(xiàn)，包括CDE、DDC、MCD和TAA。值得注意的是，為模擬人類慢性肝損傷環(huán)境，研究人員最近基于經(jīng)長期TTA或DDC治療且無任何基因療法介入的嚴(yán)重肝損傷小鼠中開展了一項(xiàng)研究，該研究進(jìn)一步支持BEC可轉(zhuǎn)化為肝細(xì)胞的結(jié)論。這些結(jié)果令人振奮，但仍需加以拓展驗(yàn)證，并提供相應(yīng)信息，如再生過程的背景、所涉及的分子機(jī)制和治療機(jī)會等。

Russell等研究了BEC轉(zhuǎn)化為肝細(xì)胞的差異性，對CDE飲食誘導(dǎo)損傷后條件性敲除β-連環(huán)蛋白的小鼠模型進(jìn)行復(fù)雜的譜系追蹤研究，旨在研究存在慢性肝損傷時肝細(xì)胞的增殖障礙以及BEC對肝實(shí)質(zhì)的潛在修復(fù)作用[2]。Wnt/β蛋白信號通路可影響肝臟發(fā)育及其健康、疾病和再生。與其他通路相比，該分子通路能促進(jìn)肝細(xì)胞增殖，但其缺陷在于延緩肝細(xì)胞再生。為研究β-連環(huán)蛋白在肝臟的特異性丟失是否阻礙CDE飲食誘導(dǎo)肝損傷的肝細(xì)胞增殖從而引發(fā)導(dǎo)管反應(yīng)，研究人員采用肝細(xì)胞和BEC中均無β-連環(huán)蛋白表達(dá)的敲除(KO)白蛋白Cre Ctnnb1小鼠。值得注意的是，盡管這些細(xì)胞中β-連環(huán)蛋白丟失，慢性(2周)飼養(yǎng)CDE飲食、被敲除白蛋白Cre Ctnnb1的小鼠仍表現(xiàn)出嚴(yán)重肝損傷、肝細(xì)胞增殖受阻和BEC擴(kuò)增。這些數(shù)據(jù)證實(shí)β-連環(huán)蛋白在肝損傷后可調(diào)節(jié)肝細(xì)胞的再生能力，也存在β-連環(huán)蛋白相關(guān)的獨(dú)立膽管反應(yīng)。此外，在甲狀腺結(jié)合球蛋白啟動子(AAV8-TBG-CRE)的作用下，向這些小鼠注射編碼CRE重組酶的腺相關(guān)病毒，將敲除了β-連環(huán)蛋白的肝細(xì)胞永久性標(biāo)記為EYFP，從而產(chǎn)生肝細(xì)胞特異性β-連環(huán)蛋白敲除小鼠模型(Ctnnb1flox/flox、Rosa-stopflox/flox- EYFP、TBG-Cre)。用CDE飲食喂養(yǎng)這些小鼠2周后，小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重肝損傷，但幾乎未發(fā)生肝細(xì)胞增殖，也未發(fā)現(xiàn)BEC來源的肝細(xì)胞。當(dāng)予以2周的CDE飲食后再給予2周正常飲食，幾乎20%的HNF4α陽性肝細(xì)胞呈β-連環(huán)蛋白陽性和EYFP陰性，表明經(jīng)過恢復(fù)期后反應(yīng)性BEC可轉(zhuǎn)化為肝細(xì)胞。這些BEC來源的肝細(xì)胞大多不表達(dá)膽管細(xì)胞標(biāo)記物，聚集在BEC附近的門靜脈周圍區(qū)域，表現(xiàn)為增殖增加，表明它們在重建損傷肝實(shí)質(zhì)中可發(fā)揮潛在作用。特別是在恢復(fù)正常飲食后僅3 d即觀察到β-連環(huán)蛋白陽性/HNF4α陽性/CK19陽性的肝細(xì)胞樣細(xì)胞(具有肝細(xì)胞形態(tài))，表明BEC分化是一個隨時間推移而發(fā)生的動態(tài)過程。值得注意的是，Russel等證實(shí)在長期的恢復(fù)過程研究中，BEC向肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)化是永久性的，其中約70%被定義為HNF4α陽性細(xì)胞的肝細(xì)胞，在3個月的恢復(fù)期后呈EYFP陰性，且數(shù)量在6個月后仍保持不變。為支持這些發(fā)現(xiàn)，研究人員使用Krt19- CreERT；Rosa-stopflox/flox；tdTomato標(biāo)記BEC，同時用 GalXC-Ctnnb1(一種與肝細(xì)胞靶向配體N-乙酰半乳糖胺偶聯(lián)的Ctnnb1 RNAi)敲除肝細(xì)胞中的Ctnnb1進(jìn)行譜系追蹤研究誘導(dǎo)特異性敲低β-連環(huán)蛋白的肝細(xì)胞。與之前觀察結(jié)果一致，肝細(xì)胞中CTnnb1的敲除抑制了其增殖能力并導(dǎo)致嚴(yán)重的肝損傷，促進(jìn)了在恢復(fù)期BEC來源的肝細(xì)胞產(chǎn)生，有助于修復(fù)損失的肝實(shí)質(zhì)。

這些結(jié)果有助于擴(kuò)展人們對BEC可塑性的認(rèn)知，并證明BEC可在肝損傷和肝細(xì)胞增殖受阻后增殖及分化為肝細(xì)胞，并具有長期的肝再生能力。該研究在機(jī)制層面證實(shí)了β-連環(huán)蛋白在調(diào)節(jié)肝細(xì)胞再生能力中的作用，并確定了β-連環(huán)蛋白非依賴性BEC擴(kuò)增。由于在Ctnnb1flox/flox、Rosa-stopflox/flox- EYFP、TBG-Cre標(biāo)記的小鼠肝臟中觀察到了活性β-連環(huán)蛋白信號，表明β-連環(huán)蛋白可能在BEC向肝細(xì)胞分化中起到潛在的作用。盡管如此，在該模型中尚無法排除其他非實(shí)質(zhì)細(xì)胞中也存在活性β-連環(huán)蛋白表達(dá)，這需要進(jìn)一步闡明。

實(shí)際上，當(dāng)前研究的分化過程僅在去除損傷因子后及經(jīng)歷恢復(fù)期后所得到的觀察結(jié)果才有意義。這種細(xì)胞事件可參與肝損傷緩解或消除損傷因子的慢性肝病患者的肝臟再生，此類患者包括接受抗病毒治療后的慢性丙型肝炎(HCV)、改變生活方式后的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)或戒酒后的酒精性脂肪性肝炎(ASH)。

Russell等進(jìn)行的研究較好地證明了反應(yīng)性BEC可轉(zhuǎn)化為肝細(xì)胞，至少在慢性肝病這種特定的實(shí)驗(yàn)條件下，BEC可促進(jìn)肝組織再生。由于目前肝移植是治療晚期慢性肝病的唯一方法，該研究為未來基于再生醫(yī)學(xué)的治療干預(yù)開辟了新的道路。闡明BEC轉(zhuǎn)化為肝細(xì)胞的分子機(jī)制將為再生醫(yī)學(xué)治療慢性肝病提供新的治療機(jī)會[3]。然而，引發(fā)這種分化和隨后的大量修復(fù)的肝損傷閾值，以及這些細(xì)胞的功能性及其在肝臟中的長期作用仍有待確定。