王志軍 王茂強
·綜述·
聯合門靜脈栓塞和干細胞移植誘導肝組織再生的研究進展
王志軍 王茂強
在約45%的肝臟惡性腫瘤(原發(fā)性肝癌和肝轉移瘤)中, 為使切緣無瘤需行擴大肝切除術。但是術后剩余肝臟組織(future liver remnant, FLR)過少是造成術后肝功能衰竭等并發(fā)癥的重要因素。在肝臟惡性腫瘤患者中, 有原發(fā)損害的肝臟切除60%的有功能肝組織,正常肝臟切除75%的功能肝組織,術后并發(fā)癥明顯增高。新近的多種技術在誘導正常肝組織方面發(fā)揮了重要作用,本文對此進行綜述,重點介紹聯合門靜脈栓塞和肝細胞移植技術在誘導肝組織增生發(fā)面的機理、作用及進展。
1.機制
(1)未栓塞側門靜脈分支血流量增加:在PVE手術前后使用多普勒超聲觀察門靜脈內血流量變化,發(fā)現栓塞側門靜脈阻力顯著增高、血流量明顯下降;未栓塞側門靜脈血流量顯著增加,門靜脈壓力由11.7~16.7 mmHg升高到14.6~20.3 mmHg。這樣的血流動力學變化使富含營養(yǎng)物質的門靜脈血流由于栓塞側肝葉的壓力陡增而重新分配,栓塞側肝葉“低灌注”而萎縮,未栓塞側肝葉得到更多“灌注”而再生。有學者就此提出未栓塞側肝葉的增生與門靜脈血流流速增加的絕對值成正相關,但還有待進一步研究。
(2)肝細胞再生:PVE術后未栓塞側肝細胞再生,一般其再生高峰出現在術后2~7
天,有7%~14%的肝細胞復制,誘導其復制的刺激因子有肝細胞生長因子(HGF)、上皮細胞生長因子、轉化生長因子α(TGF-α)、腫瘤壞死因子α和白介素-6等,轉錄因子Stat-3及核因子NF-κB等基因表達增加,DNA在24~72小時內逐漸開始合成。肝細胞以克隆方式擴增,這種高度活躍的增殖狀態(tài)可持續(xù)2周。栓塞側肝葉肝細胞則轉向凋亡,顯微鏡下見栓塞側肝細胞萎縮,竇狀隙增大明顯,脈管附近出現局灶性壞死。
(3)PVE對腫瘤組織的影響:PVE后,栓塞側管腔內栓子形成,防止了腫瘤沿門靜脈
的轉移,但在未栓塞側肝葉內,卻發(fā)現腫瘤組織生長加速現象。這應引起外科醫(yī)生的注意,PVE雖然擴大了肝葉切除的手術指征,但是也冒著導致非栓塞側腫瘤增大的風險,應嚴格掌握PVE指征。
2.臨床應用現狀:術前門靜脈栓塞術作為肝臟惡性腫瘤切除前的輔助措施,因其微創(chuàng)、安全、提高術后殘余肝臟體積,目前已經在日本和歐美國家得到廣泛應用。研究顯示,門靜脈栓塞后可誘導肝組織再生,提高了惡性腫瘤的手術切除率,降低了術后肝功能衰竭的發(fā)生率[1-8,20-21]。然而,單純栓塞技術仍有一定缺陷,7%~30%的患者因栓塞后肝組織代償增生不足或腫瘤進展而不能外科手術。栓塞技術的不足導致后血管出現再通、影響非栓塞側組織再生能力;門脈栓塞術后手術等待時間較長(2~4周)、出現腫瘤轉移;男性、栓塞后膽紅素升高等負性因素限制了非栓塞側肝組織的再生。此外,我國原發(fā)性肝癌合并肝硬化的發(fā)生率較高(85%~95%),肝硬化因素影響了門靜脈栓塞后肝組織的再生,使得手術切除較低[9-15,25-26]。
當前,為了提高門靜脈栓塞術后誘導肝組織的再生能力,國外學者對栓塞技術進行了多方面改良,其遠期療效仍待進一步考證,主要包括以下幾種方法:
(1)門靜脈栓塞術聯合經門靜脈非栓塞側分支灌注細胞因子白介素-6:白介素-6是門靜脈栓塞術后誘導肝組織再生的啟動因子之一。門靜脈栓塞后灌注白介素-6后實驗組的肝臟組織再生能力較對照組明顯增強[27]。
(2)門靜脈栓塞聯合栓塞側肝動脈栓塞誘導肝組織再生:此方法可加重肝組織壞死,具有一定的風險,如廣泛肝壞死,其次,肝動脈栓塞能否誘導肝組織再生具有不確定性[28]。
(3)門靜脈栓塞聯合栓塞同側肝靜脈栓塞誘導肝組織再生:Shin等報道了一組小樣本病例(12例),研究顯示聯合技術可增強非栓塞側的肝組織再生,但由于肝靜脈為回流靜脈,因此肝靜脈栓塞后有出現鋼圈等栓塞劑脫落形成異位栓塞的風險,且技術要求較高[28]。
(4)兩階段門靜脈栓塞或反復栓塞誘導肝組織再生:研究顯示,兩階段門靜脈栓塞或反復栓塞可增強組織再生,然而目前研究僅限于動物實驗,是否適用于臨床需要進一步驗證[29-30]。
(5)改進栓塞材料提高栓塞程度,增強肝組織再生能力:栓塞劑PVA(聚乙烯醇顆粒)被認為是較理想的栓塞劑,具有廉價、安全的特性,與鋼圈合用效果明顯。理論上,PVA栓塞較小的靜脈分支,鋼圈栓塞較大的靜脈分支,然而部分患者可出現血管再通。NBCA(α-氰基丙烯酸異丁脂)常用于動靜脈畸形、動脈瘤等,最近有報道用于治療內臟動脈瘤、腎臟創(chuàng)傷。與其他常用栓塞劑(如明膠海綿、PVA、鋼圈,Amplatzer Vascular Plug等)相比,配制比例適當的組織膠更易到達門靜脈的多級分支、閉塞血管徹底、不易建立側枝及栓塞后血管再通、從而減少影響非栓塞肝臟組織再生的因素;另外,機體對組織膠的反應較其他栓塞劑輕,可望減輕栓塞后炎癥反應的程度,但栓塞技術要求較高[31-41]。
根據肝臟干細胞的來源不同,肝臟干細胞分為肝源性肝臟干細胞和非肝源性肝臟干細胞。前者來源于前腸內胚層,在胚胎發(fā)育過程中以成肝細胞的形式存在,在成年哺乳動物中,主要以肝卵圓細胞的形式存在;后者主要來源于胚胎干細胞、胰腺上皮細胞、骨髓來源的干細胞,(Mesenchymal stem cells, MSCs)。其中骨髓來源的干細胞又分為造血干細胞(hematopoietic stem cells, HSCs)和間充質干細胞干細胞.
近年研究發(fā)現,與造血干細胞相比,間充質干細胞(mesenchymal stem cell,MSCs)具有更高的分化成為肝細胞的潛能;局部輸注MSCs具有減輕炎癥反應、減少膠原沉積、促進組織塑型等功能,因此可用于修復肝臟、肺、心臟的器官的損傷。這些研究結果提示,MSCs 移植可用于促進肝組織再生。另外,由于MSCs來源廣泛,取材容易,便于自體移植,幾乎無免疫排斥,在體外長期培養(yǎng)過程中能保持其多向分化潛能,遺傳背景相當穩(wěn)定,因此成為目前研究的熱點[16-23]
移植后如何從受體辨別移植的肝臟干細胞, 并觀察其在受體中的生存狀況、移植后臨床癥狀改善的原因是因為移植細胞還是其他原因造成等,一直是讓人困擾的問題。組織切片光鏡檢查不能區(qū)分受體細胞和移植的肝臟干細胞,目前大都采用干細胞體外標記后再移植入體內的方法。包括:傳統(tǒng)標記方法標記移植細胞、分子影像學技術標記移植細胞、核醫(yī)學分子顯像技術、磁共振成像分子顯像技術[42-43]。肝臟干細胞的移植途徑的選擇應遵循以下原則:移植空間要相對大,以保證移植肝臟干細胞數量并且應有較充分的血液供應;移植的肝臟干細胞需要來自門靜脈高濃度的營養(yǎng)物質的支持作用及細胞因子的誘導作用才可保證移植肝臟干細胞的增殖和分化。已有研究發(fā)現,門靜脈栓塞后產生的生物環(huán)境(肝細胞生長因子等多種因素參與),可非栓塞側肝臟組織的代償性增生,因此選擇門靜脈分布區(qū)域作為移植部位是肝臟干細胞移植的最理想的位置,而如何將肝臟干細胞移植至門靜脈分布區(qū)域即移植技術手段則是肝臟干細胞移植的應用基礎。目前主要手段有:傳統(tǒng)肝臟干細胞移植途徑、介入微創(chuàng)式肝臟干細胞移植途徑。后者包括經導管肝動脈途徑肝臟干細胞移植和經導管門靜脈途徑肝臟干細胞移植。肝臟干細胞只有約10um大小,經門靜脈注射后更易分散到肝實質,避免阻塞肝竇發(fā)生門靜脈高壓,且能長期保持生成肝細胞和膽管細胞的能力。門靜脈內含有高濃度的營養(yǎng)物質和親肝因子,有利于移植細胞的存活并發(fā)揮功能。Ilan 等提出利用介入技術選擇供體某一葉的門靜脈屬支進行移植,可以避免栓塞所引起的并發(fā)癥。這些實驗為肝臟干細胞的“區(qū)域性原位移植”提供了有益的經驗。
1.國外的相關研究現狀:新近的一組小樣本臨床研究顯示,聯合門靜脈栓塞和干細胞移植可提高單日肝臟組織增生體積和改善肝功能,顯示了聯合技術在誘導肝組織再生方法的良好苗頭。然而與之相關的基礎問題,如門靜脈栓塞術后特定生物條件下干細胞參與組織再生及其在誘導肝組織再生方面的作用機理如何?選擇何種合適的“種子”干細胞?聯合技術的有效性如何等等,都需進行全面、系統(tǒng)、深入而細致的研究,以為該聯合技術的臨床推廣應用提供實驗依據,奠定理論基礎。
2.國內的相關研究現狀[45-58]:在門靜脈栓塞技術方面,我國學者羅渝昆、嵇武、何振平; 馬寬生、羅中華、楊維竹、黃兢姚、余宏建、項燦宏、閆文、王小農、黎洪浩、李建軍、李令堂、陳在中、詹松華等對此進行了多項基礎實驗和臨床研究,取得了許多寶貴了經驗,為這項工作的深入研究奠定了基礎。
在肝干細胞移植術研究方面,我國學者徐迎新、段海峰等對肝干細胞的分化進行了系統(tǒng)研究,騰皋軍、田嘉禾、李京雨等對肝干細胞移植后存活細胞的示蹤技術進行了相關研究。
1.關于骨髓干細胞在門靜脈栓塞術后參與肝組織再生的作用如何。已知肝炎活動期、射頻或肝切除術后可見骨髓干細胞參與了肝組織再生,然而門靜脈栓塞術后的生物環(huán)境顯然與上述情況有很多不同之處[59-60],因此有必要對其進行深入研究。
2.關于“種子”干細胞的選擇[16-23]。最新的一組有關聯合技術應用的小樣本研究是以CD133+造血干細胞為“種子”細胞的,其特點是體外分離培養(yǎng)難度較大,費用較高。與造血干細胞相比,骨髓間充質干細胞不僅可分化為肝細胞,同時還具有來源廣泛,取材容易,分離、培養(yǎng)、體外標記示蹤技術已較為成熟,費用較低便于自體移植,幾乎無免疫排斥,且在體外長期培養(yǎng)過程中能保持其多向分化潛能,遺傳背景相當穩(wěn)定等特點,是較為理想的選擇。
3.聯合技術的有效性、技術優(yōu)勢評價[23]。新近研究是非對照、小樣本實驗,尚不能全面的說明問題,有必要對于聯合技術相對于單純PVE術的優(yōu)勢進行全面深入研究,以為該聯合技術的聯合應用提供實驗依據,奠定理論基礎。
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2014-7-12)
(本文編輯:黃強)
10.3877/cma.j.issn.2095-5782.2015.02.013
100853 北京,中國人民解放軍總醫(yī)院介入放射科(王志軍、王茂強)
王茂強,Email:wangmq@sina.vip.com
王志軍,王茂強.聯合門靜脈栓塞和干細胞移植誘導肝組織再生的研究進展[J/CD].中華介入放射學:電子雜志, 2015, 3(2): 104-107.