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特別關(guān)注｜肝祖細胞與肝再生

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月19日 05:18

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肝臟的再生能力極強，然而在正常情況下99%的肝細胞處于G0期。當急性肝損傷或肝大部分切除后(PH)，殘存的肝細胞迅速進入復(fù)制狀態(tài)[1]。由肝細胞增殖介導(dǎo)的肝再生迅速而有效且通常在殘存肝細胞相對健康的條件下發(fā)生，其被稱為肝損傷的首要防線或生理性再生。當重癥肝病時大量肝細胞死亡或慢性肝病時肝細胞衰老或復(fù)制受到抑制時，肝祖細胞(LPC)介導(dǎo)的肝細胞再生稱為肝臟代償?shù)闹黧w，也稱為肝臟再生的次要機制或病理性再生。盡管目前也有研究[2]顯示，膽管細胞能在慢性肝損傷時分化為成熟肝細胞而起到肝再生作用。較多研究[3-4]均證實LPC在肝臟發(fā)育和肝損傷中存在，并可參與肝再生。本文主要闡述LPC的起源與激活，和在不同類型肝損傷中介導(dǎo)肝再生的作用及其調(diào)控機制。

1LPC的起源

LPC是一種卵圓形、高核質(zhì)比的細胞，位于肝實質(zhì)細胞與匯管區(qū)交界的Hering’s管，從形態(tài)和體積上類似于膽管上皮細胞，被認為具有肝細胞、膽管細胞雙向分化潛能，并具有以下特征：(1)具有高增殖潛力的克隆形成能力；(2)具有在培養(yǎng)條件下分化為肝細胞和膽管細胞的能力；(3)具有移植后的肝臟再增殖能力[5]。Farber[6]在1956年描述了第一個被鑒定為卵圓形細胞的LPC。此后在大鼠PH聯(lián)合2-乙酰氨基芴介導(dǎo)急性肝損傷模型中證實了卵圓細胞可以分化為肝細胞[7]。其中3, 5-diethoxycarbonyl-1,4-dihidro-collidine(DDC)或膽堿缺乏、乙硫氨酸補充(CDE)模型是使用最廣泛的研究卵圓細胞的小鼠肝損傷模型[5]。LPC不僅表達干細胞標志物EPCAM、Sca-1、CD133、CD24、A6、Trop2、Lgr5、Mic1-1c3，也同時表達膽管細胞標志物SOX9、CK19及肝細胞標志物HNF4a、CK8[8]，因此被認為是雙能干/祖細胞群。

然而較多文獻討論了LPC可能來自轉(zhuǎn)分化的膽管細胞或肝細胞。Raven等[2]通過阻斷已有肝細胞的增殖證實膽管細胞可再生肝細胞，其研究是基于Sox9表達，提出膽管細胞在肝再生過程中作為CK19+兼性干細胞，但是Sox9在膽管細胞中也表達，不能將膽管細胞與LPC區(qū)分開。同樣Yimlamai等[9]研究顯示在成熟的肝細胞中異位表達的YAP(Hippo途徑的成員)激活了祖細胞程序，并將這些細胞轉(zhuǎn)化為能夠分化的祖細胞，體現(xiàn)肝細胞的可塑性。Wang等[10]在中心靜脈附近發(fā)現(xiàn)了具有自我更新能力表達Axin2+的二倍體肝細胞，被認為是肝干細胞，但近期Sun等[11]研究數(shù)據(jù)反對Axin2+肝細胞是肝干細胞，并且表明整個肝臟中的肝細胞都有助于肝臟的穩(wěn)態(tài)和再生。此外，最近一項研究[12]發(fā)現(xiàn)了表達高水平端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶的肝細胞子集，其在體內(nèi)平衡過程中和損傷后有助于肝再生，并且利用譜系追蹤證實了端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶高水平的肝細胞相對稀少，隨機分布在整個肝小葉中，具有祖細胞特征。除了肝細胞、膽管細胞外，有研究[13]提出肝星狀細胞也能成為LPC的來源。在膽管結(jié)扎和CDE誘導(dǎo)的肝損傷小鼠模型中，體內(nèi)譜系追蹤顯示肝星狀細胞轉(zhuǎn)化為LPC參與肝再生?？傊?，LPC是在肝損傷過程中被激活以再生肝實質(zhì)的細胞，而肝臟細胞的高度可塑性，為LPC來源提供更多可能性。

2LPC的激活

LPC在肝臟的增殖不是獨立存在的，往往與Kupffer細胞、星狀細胞、血管內(nèi)皮細胞以及細胞外基質(zhì)形成類似小室(niche)復(fù)合體。正因為復(fù)合體的存在，LPC與肝纖維化關(guān)系密切，LPC可以產(chǎn)生促纖維化細胞因子而促進纖維化，而纖維化的存在也能促進LPC的增殖[14]。在多種類型的肝損傷中，表達膽管細胞標志物的細胞會從門靜脈周圍區(qū)域擴展到周圍的薄壁組織中，這種現(xiàn)象稱為膽管反應(yīng)(DR)。根據(jù)細胞來源，DR通常分為3類：(1)先前存在的肝內(nèi)膽管細胞的增殖，通常見于膽道疾病，如原發(fā)性膽汁性肝硬化；(2)肝細胞的膽管樣化生；(3)LPC[15]。由于慢性肝病中通常存在肝細胞的慢性損傷，因此LPC是DR的主要來源，且有研究證明LPC的激活與DR呈正相關(guān)[16]。Zhou等[17]使用NCAM、CK19、HepPar1對DR細胞染色，發(fā)現(xiàn)DR具有明顯的雙極性，即具有膽管細胞和肝細胞兩個分化方向，還可不斷產(chǎn)生多種分化狀態(tài)的中間肝膽細胞，進一步說明DR是LPC的增殖形式。

3LPC在肝損傷中的作用

3.1 急性肝損傷

Katoonizadeh等[18]研究顯示, 當肝臟出現(xiàn)大規(guī)模壞死導(dǎo)致急性肝衰竭時，LPC廣泛活化及DR明顯出現(xiàn)，且肝細胞損失50%是LPC廣泛活化的閾值，DR的激活是由肝損傷期間肝臟上皮細胞的再生能力受損引起的，這種激活與疾病嚴重程度相關(guān)，并在疾病早期(1周內(nèi))發(fā)生，但LPC需要大約1周的時間才能分化為肝細胞和膽管細胞。根據(jù)這一理論，Weng等[19]認為大面積肝壞死患者大量肝細胞壞死的同時伴隨著LPC介導(dǎo)的肝再生的發(fā)生，即使在急性肝衰竭情況下，患者的命運取決于LPC是否可以在短時間內(nèi)再生足夠的功能性肝細胞以恢復(fù)肝臟質(zhì)量和功能。

3.2 慢性肝損傷

慢性肝病時肝細胞P21蛋白表達明顯增加，表明肝細胞的增殖被抑制。同時，對丙型肝炎患者的研究[20]顯示，LPC的增殖與患者年齡相關(guān)。因此，肝細胞的再生抑制和衰老可能是LPC成為慢性肝病肝臟再生的主要機制。在慢性肝損傷中，LPC的活化程度與炎癥和纖維化程度有關(guān)[16]。最近來自小鼠模型的研究[21]顯示，LPC是實質(zhì)再生的重要來源，并且證明LPC在CDE肝損傷模型中對肝細胞的貢獻將近30%。臨床研究[22]顯示，在非酒精性脂肪性肝炎患者中，LPC增殖和DR的程度與肝細胞復(fù)制阻滯、纖維化階段和門靜脈炎癥嚴重程度密切相關(guān)。在酒精性肝炎患者中，DR增殖與疾病嚴重程度相關(guān)，并且DR細胞表達趨化因子和炎性介質(zhì)，促進了中性粒細胞在門靜脈周圍區(qū)域的浸潤[23]。此外一項對丙型肝炎患者的回顧性隊列研究[24]顯示，在疾病進展期以及原位肝移植后丙型肝炎復(fù)發(fā)期間，LPC及DR程度與肝臟炎癥、纖維化顯著正相關(guān)。

3.3 肝硬化

在肝硬化的實質(zhì)消失區(qū)或纖維間隔中，常觀察到成簇肝細胞和增殖管組成的小結(jié)節(jié)，其被認為是實質(zhì)病變中的再生過程。Lin等[25]使用線粒體DNA突變作為克隆擴增的標志物，顯示肝硬化中肝實質(zhì)的再生結(jié)節(jié)與LPC具有相同的細胞起源，提示LPC參與肝再生。肝硬化患者中往往能觀察到膽道標志物EpCAM+的肝細胞，這種中間肝膽細胞的出現(xiàn)可以從兩種相反的角度解釋：慢性損傷的肝細胞可能會獲得膽管標志物的異常表達，代表了它們正在經(jīng)歷去分化，或者可能來自干/祖細胞分化的新生肝細胞。通過對慢性乙型和丙型肝炎患者肝臟的研究發(fā)現(xiàn)，EpCAM+肝細胞的程度與疾病的嚴重程度密切相關(guān)，并且與CK19+ DR細胞相鄰。此外，肝硬化EpCAM+肝細胞的端粒長度介于EpCAM-肝細胞和增生的DR細胞之間，這更支持了肝硬化時LPC向肝細胞分化的理論[26]。Stueck和Wanless[4]的研究也支持了干/祖細胞再生是肝硬化時肝臟再生的主要機制。

3.4 肝癌

LPC在肝癌發(fā)生中的作用存在長期爭論，LPC被認為與肝細胞癌、肝內(nèi)膽管細胞癌密切相關(guān)。對于肝細胞癌的基因芯片分析顯示約20%的肝細胞癌存在膽道標志物的表達，這部分肝細胞癌被認為起源于LPC，其預(yù)后更差[27]。同時存在肝細胞癌和膽管細胞癌特征的肝細胞癌合并肝內(nèi)膽管細胞癌，其癌旁LPC的增殖與預(yù)后有關(guān)。具有DR特征的細膽管癌，也被認為來源于LPC。無論對于肝細胞癌或肝內(nèi)膽管細胞癌，癌旁DR均與周圍組織炎癥、纖維化相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)DR的增加與肝細胞癌中β-catenin核轉(zhuǎn)位有關(guān)，為DR增加和肝癌預(yù)后不良之間的關(guān)系提供了解釋[28]。此外有研究[29]顯示在慢性肝損傷模型中抑制LPC增殖可減少腫瘤的進展。

4LPC分化調(diào)控相關(guān)的信號通路

4.1 Wnt/β-catenin信號

Wnt/β-catenin信號與LPC分化為肝細胞有關(guān)。在接受2-乙酰氨基芴聯(lián)合PH處理的大鼠中，LPC增殖階段β-catenin活性顯著增加，而在β-catenin缺乏情況下，LPC數(shù)量急劇減少，表明Wnt/β-catenin在LPC正?；罨驮鲋持衅痍P(guān)鍵作用[30]。Boulter等[31]研究顯示，巨噬細胞吞噬肝細胞碎片誘導(dǎo)Wnt3a表達，激活鄰近LPC中的經(jīng)典Wnt/β-catenin信號，促進了LPC向肝細胞的分化。

4.2 Notch信號

Notch信號是膽管分化重要的調(diào)節(jié)分子，Alagille綜合征是由先天性的Notch信號缺乏引起膽道缺失而導(dǎo)致膽汁淤積。在膽道再生過程中肌成纖維細胞表達Jagged1，促進了LPC中Notch信號傳遞，促進了LPC分化為膽管細胞[31]。譜系追蹤技術(shù)證實了Notch-RBPJ信號在膽管再生中起關(guān)鍵作用，還可促進體外LPC向膽管細胞分化[32]，說明Notch信號在LPC向膽管細胞分化的過程中起著核心作用。

4.3 Hippo/YAP信號

Hippo-YAP信號通路也可能參與LPC分化調(diào)控，成熟肝細胞中的YAP異位表達可將肝細胞去分化為LPC，這些LPC能增殖并分化為膽管細胞和肝細胞[9]。同樣有研究[33]通過單細胞測序顯示在DDC損傷模型中，膽管細胞中YAP表達具有明顯異質(zhì)性，并且YAP是維持膽管反應(yīng)所必須的，此外還發(fā)現(xiàn)YAP激活受膽汁酸調(diào)節(jié)。

4.4 Hedgehog信號

PH可誘導(dǎo)小鼠肝臟Hedgehog配體的產(chǎn)生，激活Hedgehog信號，并伴隨著LPC的增加和PH后纖維化的修復(fù)，而使用Hedgehog通路抑制劑會減弱PH后LPC的反應(yīng)和恢復(fù)[34]。此外Hedgehog配體也直接或間接地在招募巨噬細胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用，這些巨噬細胞可調(diào)節(jié)LPC向肝細胞分化[35]。

4.5 HGF/c-Met信號

肝細胞生長因子(HGF)在誘導(dǎo)LPC轉(zhuǎn)化為肝細胞中至關(guān)重要。HGF激活c-Met受體，從而進一步上調(diào)細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(Erk1/2)、蛋白激酶B(AKT)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)的表達，從而驅(qū)動LPC分化，缺乏c-Met受體，會減弱LPC增殖、分化和遷移能力[36]。且Kitade等[37]研究顯示，HGF/c-Met信號能夠有效激活A(yù)kt和STAT3信號通路，這是LPC向肝細胞分化所必需的，c-Met缺失導(dǎo)致LPC向肝細胞分化能力喪失。

4.6 TWEAK/Fn14信號

TNF類細胞凋亡誘導(dǎo)劑(TWEAK)是TNF超家族的成員，而成纖維細胞生長因子誘導(dǎo)劑14(Fn14)是TWEAK的受體，在健康肝臟中很少檢測到，但在受損和再生的嚙齒類動物肝臟模型中可顯著誘導(dǎo)Fn14的表達。Jakubowski等[38]首次報道TWEAK的誘導(dǎo)會引起健康肝臟中LPC的激活，而TWEAK的敲減會顯著降低肝損傷模型中LPC的擴增。

5LPC移植重建肝實質(zhì)

使用譜系追蹤技術(shù)觀察肝損傷模型中移植LPC的研究[39]顯示，LPC可再生為肝細胞和膽管細胞以重建肝實質(zhì)，參與肝再生。臨床研究[40]將分離出EPCAM+細胞移植到終末期肝病患者，顯示EPCAM+細胞的成功移植以及肝硬化嚴重程度的顯著降低，表明了LPC在細胞治療方法中具有巨大潛力。筆者的前期研究也同樣顯示脾臟注射LPC能有效緩解四氯化碳誘導(dǎo)的急慢性肝病中肝臟炎癥、纖維化。LPC作為移植來源細胞其優(yōu)勢在于細胞體積小、耐受不良微環(huán)境、定向分化和增殖能力強等；然而，正常肝臟LPC數(shù)量少，關(guān)于如何促進其體外擴增、處理宿主相關(guān)免疫抑制以及LPC移植是否增加腫瘤發(fā)生風(fēng)險等問題還需進一步研究。

6小結(jié)

總之，在慢性或嚴重肝損傷時，LPC增殖分化為肝細胞或膽管細胞參與再生，并且在損傷過程中激活不同的信號通路調(diào)控LPC的增殖與分化。此外較多研究均證實LPC移植可改善肝臟炎癥及纖維化，這將為終末期肝病患者的臨床治療提供科學(xué)依據(jù)。目前對于LPC激活、增殖及分化調(diào)控機制還缺乏充分認識，未來可深入研究LPC在不同類型肝損傷中激活、增殖及其分化條件，以及準確有效的LPC分子標志，為各種類型肝病的治療提供新的思路。

引證本文

王俊俊, 陸倫根, 蔡曉波. 肝祖細胞與肝再生的關(guān)系[J]. 臨床肝膽病雜志, 2021, 37(8): 1966-1969.

本文編輯：朱晶

公眾號編輯：邢翔宇

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