歐陽高雄，肖燕燕，任 遠(yuǎn)，劉劍勇，張志明※

(1.廣西醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院肝膽外科，南寧 530021； 2.陽新縣第三人民醫(yī)院超聲科，湖北 陽新 435200)

肝臟具有極強(qiáng)的代謝功能和再生潛能。當(dāng)肝臟受到外傷、感染、中毒、肝切除等刺激后，肝細(xì)胞會迅速有序地分裂，顯示出超強(qiáng)的再生能力和強(qiáng)大的代償功能。在世界范圍內(nèi)，肝細(xì)胞性肝癌(hepacellular carcinoma,HCC)是最常見的惡性腫瘤之一，而我國屬于HCC高發(fā)區(qū)，發(fā)病人數(shù)占全球HCC發(fā)生總數(shù)的70%，居國內(nèi)腫瘤病死率的第3位[1-2]。目前，肝切除仍是HCC的主要治療方法之一[3-4]，而術(shù)后發(fā)生肝功能不全乃至肝衰竭是HCC患者在圍術(shù)期死亡的主要原因[5]。這可能是由于術(shù)后殘余肝體積不足，不能滿足機(jī)體代謝及肝臟再生的需求，故易發(fā)生肝功能不全、肝衰竭，甚至死亡[6]。因此，揭示肝切除術(shù)后肝臟再生的機(jī)制非常重要。現(xiàn)就肝切除術(shù)后肝臟再生的機(jī)制進(jìn)行綜述，旨在深刻了解肝臟再生機(jī)制的基礎(chǔ)上更好、更安全地在臨床上開展肝臟大部分切除術(shù)及活體肝移植(living donor live transplantion，LDLT)，為各種肝臟疾病的診療提供新的策略。

1 肝切除后肝臟再生的過程

1.1肝再生的啟動階段 為方便研究和理解，學(xué)者們將肝再生劃分為啟動、增殖及終止階段。肝切除術(shù)后0～4 h即肝再生的啟動階段，此時肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞從G0期進(jìn)入G1期。在此期內(nèi)，轉(zhuǎn)錄因子基因、應(yīng)激和炎癥反應(yīng)相關(guān)基因、調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架和細(xì)胞外基質(zhì)基因、細(xì)胞周期調(diào)控基因等早期基因表達(dá)；肝切除術(shù)后4～12 h即肝再生啟動階段的進(jìn)展期，細(xì)胞內(nèi)多種延遲早期基因表達(dá)上調(diào)和部分細(xì)胞周期基因開始出現(xiàn)表達(dá)。

肝切除術(shù)后肝再生的啟動機(jī)制目前尚不清楚。分子生物學(xué)研究表明，肝切除術(shù)后炎癥和免疫反應(yīng)促進(jìn)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞(肝細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞等)和肝內(nèi)非實(shí)質(zhì)細(xì)胞分泌多種活性物質(zhì)，如白細(xì)胞介素6(interleukin 6，IL-6)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、肝細(xì)胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)等，這些活性物質(zhì)通過血液循環(huán)作用于全身，共同觸發(fā)了殘余肝的再生[7]。生理學(xué)研究認(rèn)為，肝切除術(shù)后殘余肝門靜脈壓力突然升高是肝再生最直接的啟動機(jī)制[8]。術(shù)后殘余肝門靜脈壓力急劇升高，導(dǎo)致肝竇內(nèi)壓力迅速上升，刺激肝竇內(nèi)皮細(xì)胞分泌HGF、IL-6、一氧化氮、一氧化氮合酶等因子，促進(jìn)肝再生；急劇升高的門靜脈壓力對肝竇內(nèi)皮細(xì)胞形成剪切應(yīng)力，刺激肝竇內(nèi)皮細(xì)胞和肝細(xì)胞增殖[9-10]。研究表明，在肝切除術(shù)后肝再生的啟動階段中，TNF-α和IL-6是促進(jìn)肝細(xì)胞周期從G0向G1期轉(zhuǎn)變的主要細(xì)胞因子[11]。

TNF-α對肝再生具有雙重作用，在肝再生過程中充當(dāng)肝再生的啟動因子，促進(jìn)肝再生；當(dāng)TNF-α水平過高時可以抑制和延緩肝再生[12]。TNF-α與受體結(jié)合后，能快速促進(jìn)肝非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞(主要是庫普弗細(xì)胞)分泌和釋放IL-6和活化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3，STAT3)，啟動肝再生[12]。研究表明，用TNF抗體處理的大鼠或剔除TNF受體1基因的小鼠，肝切除術(shù)后殘余肝細(xì)胞的增殖明顯下降，細(xì)胞內(nèi)DNA的合成也明顯減少[13-14]。

IL-6是一種急性反應(yīng)性蛋白，在肝切除后1 h迅速升高，24 h達(dá)到峰值。肝切除術(shù)后IL-6與其受體結(jié)合，使Janus激酶(Janus kinase，JAK)活化，激活轉(zhuǎn)錄因子STAT3，形成具有二聚體結(jié)構(gòu)的STAT3，并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核內(nèi)促進(jìn)目的基因轉(zhuǎn)錄[15]。此外，IL-6通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子(suppressor of cytokine signaling，SOCS)負(fù)反饋調(diào)節(jié)活化信號，即活化的STAT3過高時能促進(jìn)SOCS的產(chǎn)生，從而抑制IL-6對STAT3的激活。SOCS在肝再生過程中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用，通過與IL-6相互作用精確調(diào)節(jié)肝再生[16]。

1.2肝臟再生的增殖階段 增殖階段是指肝細(xì)胞在多種因子，如HGF、轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)α、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)等作用下進(jìn)入G1期并向S期轉(zhuǎn)變的過程，主要涉及細(xì)胞的增殖和生長。肝再生的啟動階段和增殖階段并無明確的分界線，在啟動階段發(fā)揮作用的細(xì)胞活性物質(zhì)和因子仍會作用于細(xì)胞周期的增殖階段。

細(xì)胞周期蛋白D1的產(chǎn)生標(biāo)志著細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，是增殖階段重要的調(diào)控位點(diǎn)。啟動階段中被激活的STAT3調(diào)控多種基因，如細(xì)胞周期蛋白D1、p21等的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞周期[17]。與此同時產(chǎn)生的抗氧化蛋白和抗凋亡蛋白能抑制細(xì)胞的凋亡過程，進(jìn)而保護(hù)肝細(xì)胞。此外,細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent protein kinases，CDKs)與周期蛋白結(jié)合形成CDKs復(fù)合物，抑制細(xì)胞周期相關(guān)調(diào)節(jié)蛋白，如Rb、p130的磷酸化，激活并釋放轉(zhuǎn)錄因子E2F，直接啟動和維持細(xì)胞周期的有序進(jìn)行，促使肝細(xì)胞順利通過G1限制點(diǎn)，促進(jìn)DNA復(fù)制和肝細(xì)胞增殖。當(dāng)肝細(xì)胞通過G1限制點(diǎn)并出現(xiàn)細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)時，將不可逆地進(jìn)行細(xì)胞周期循環(huán)，直到肝再生終止信號表達(dá)。

肝切除術(shù)后肝細(xì)胞從肝再生的啟動階段進(jìn)入細(xì)胞周期的必備條件之一是HGF-cMet信號通路的激活。肝切除術(shù)后3 h，HGF即被合成，并以旁分泌或自分泌的形式作用于肝細(xì)胞，在肝細(xì)胞內(nèi)通過信號級聯(lián)放大效應(yīng)促進(jìn)HGF的合成。c-Met是一種酪氨酸激酶受體，與HGF結(jié)合后迅速發(fā)生磷酸化。磷酸化的c-Met通過級聯(lián)作用使多種底物的酪氨酸發(fā)生磷酸化,進(jìn)一步調(diào)控與細(xì)胞分裂周期密切相關(guān)的激酶，如細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶、蛋白激酶B、磷脂酰肌醇-3-激酶、S6等[18]。此外，c-Met還通過與凋亡受體Fas結(jié)合，發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡效應(yīng)，進(jìn)而防止細(xì)胞凋亡[19]。

EGF與表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)組成了一個極為復(fù)雜的分子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，在調(diào)控肝再生的分子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮著無可替代的作用。此外，EGFR還存在另外的配體TGF-α，由肝細(xì)胞產(chǎn)生，也是肝再生的直接絲裂原，能促進(jìn)肝細(xì)胞的分裂和增殖[20]。據(jù)文獻(xiàn)報道，肝切除術(shù)后小鼠血液中EGF的水平并未升高，而EGFR在術(shù)后30～60 min發(fā)生磷酸化[21]，其磷酸化增強(qiáng)的時間與c-Met激活的時間大致相同,可能的原因是EGFR與不同受體發(fā)生了交叉反應(yīng)[22]。EGF在肝切除術(shù)后能強(qiáng)烈促進(jìn)肝細(xì)胞的有絲分裂和增殖，為肝細(xì)胞提供極強(qiáng)的促有絲分裂信號[23-24]。

肝切除術(shù)后2～3 h，TGF-α即開始升高,并維持到術(shù)后48 h。TGF-α激活主要受TNF-α轉(zhuǎn)換酶調(diào)控蛋白質(zhì)裂解物的調(diào)控[25]。研究表明，小鼠TGF-α基因過表達(dá)會導(dǎo)致肝臟過度增生，甚至癌變[26]。將TGF-α注入正常大鼠體內(nèi)也會引起肝細(xì)胞增殖和DNA合成[27]。由此可見，TGF-α在肝臟的再生中扮演著至關(guān)重要的角色。

血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性的肝素結(jié)合生長因子，能夠有效促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、強(qiáng)烈促進(jìn)血管再生、快速增加血管通透性，是肝再生過程中不可缺少的細(xì)胞因子[28]。研究表明，肝切除術(shù)后增殖的部分肝細(xì)胞可大量分泌VEGF，從而促進(jìn)肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞的分裂和增殖，并調(diào)節(jié)肝竇血管網(wǎng)重建[29]。肝竇血管網(wǎng)重建是肝再生過程中的重要部分，其承擔(dān)著肝細(xì)胞的血液供應(yīng)，同時在調(diào)節(jié)肝臟結(jié)構(gòu)重構(gòu)中發(fā)揮重要作用。

1.3肝臟再生的終止階段 研究表明，肝切除術(shù)后，殘余肝再生至術(shù)前或略超過術(shù)前肝重和體積時，肝細(xì)胞就會停止增殖和再生，并清除過量的肝細(xì)胞，以形成最佳的肝重和體積[30]。目前對于肝再生的終止信號尚不完全了解，TGF-β1是國內(nèi)外學(xué)者研究最多的肝再生抑制信號分子，肝切除后早期增殖階段分泌的HGF和EGF除能促進(jìn)肝細(xì)胞增殖外，也能激活TGF-β1。TGF-β1通過與TGF-β受體2結(jié)合使自身磷酸化，從而活化絲氨酸激酶，使下游靶分子Smad家族蛋白發(fā)生磷酸化，對抗其他生長因子的促增殖效應(yīng)和促凋亡效應(yīng)，抑制肝再生信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)，激活肝再生的終止信號[31]。此外,TGF-β1還能活化肝星狀細(xì)胞，使其分泌細(xì)胞外基質(zhì)，HGF與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合后能避免被尿激酶激活,從而抑制肝細(xì)胞的過度增殖,使HGF重新進(jìn)入G0期[32]。

微RNA(microRNA，miRNA) 是一類新發(fā)現(xiàn)的小RNA，由調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄后產(chǎn)生，參與生命體生長和發(fā)育的多個環(huán)節(jié)。miR-23b是具有多種信號通路調(diào)節(jié)功能的miRNA。用芯片篩選肝再生終止階段miRNA的表達(dá)時發(fā)現(xiàn)，miR-23b的表達(dá)量明顯降低[33]。隨后的動物實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，miR-23b的表達(dá)量在終止階段下調(diào)[34]。TGF-β1是miR-23b的上游調(diào)節(jié)分子，終止階段miR-23b表達(dá)的下調(diào)，導(dǎo)致Smad3的轉(zhuǎn)錄下降，從而間接激活TGF-β1信號通路，觸發(fā)肝再生的終止[35]。此外，肝臟再生過程中產(chǎn)生的神經(jīng)生長因子通過與神經(jīng)營養(yǎng)因子受體p75結(jié)合，使肝星狀細(xì)胞發(fā)生程序性凋亡,進(jìn)而引發(fā)肝再生的終止[36]。還有研究認(rèn)為,細(xì)胞外基質(zhì)可以與整合素調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合，從而引起肝再生終止[37]。肝再生的終止機(jī)制極為復(fù)雜，還有待于學(xué)者們進(jìn)一步深入研究。

2 肝臟再生的臨床應(yīng)用

隨著外科技術(shù)和患者管理水平的不斷提升，肝切除術(shù)后患者肝衰竭乃至死亡的發(fā)生率明顯減少，但術(shù)后肝功能不全仍時有發(fā)生?？焖儆行У卮龠M(jìn)肝再生，使殘余肝在短期內(nèi)補(bǔ)充丟失的肝組織，滿足機(jī)體正常的代謝需求，防止術(shù)后肝功能不全的發(fā)生，有利于創(chuàng)傷的快速愈合和患者的早期康復(fù)。

2.1門靜脈栓塞術(shù)(portal vein embolization，PVE) PVE是指對門靜脈主要分支進(jìn)行選擇性栓塞，從而改變門靜脈的血流狀況，使栓塞側(cè)肝葉的門靜脈血流供應(yīng)明顯減少，而非栓塞側(cè)肝葉門靜脈和門靜脈壓血流供應(yīng)增加，致使栓塞側(cè)肝葉壞死萎縮，非栓塞側(cè)肝葉代償增生[38-39]。在20世紀(jì)80年代，Kinoshita等[40]首次采用PVE治療原發(fā)性肝癌伴門靜脈癌栓患者發(fā)現(xiàn)，非栓塞側(cè)肝葉出現(xiàn)了明顯的增生。隨后一系列研究表明，行大部分肝切除術(shù)的患者術(shù)前應(yīng)用PVE能夠促進(jìn)預(yù)保留側(cè)肝葉的再生[41-43]。近年來PVE逐漸應(yīng)用于臨床實(shí)踐中，目前肝切除術(shù)前PVE能快速促進(jìn)預(yù)保留側(cè)肝葉再生，擴(kuò)大手術(shù)切除指征，增加手術(shù)安全性，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。PVE僅用于有高風(fēng)險肝切除術(shù)后，預(yù)計殘余肝組織不足的患者，并不具有普遍適用性[44]。對于PVE的適應(yīng)證目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，大部分學(xué)者認(rèn)為，肝功能正常，殘余肝/總肝體積<25%或有基礎(chǔ)性肝病(殘余肝/總肝體積<40%)的患者直接行肝切除存在巨大的手術(shù)風(fēng)險，由于殘余肝不足，無法滿足肝再生需求，易出現(xiàn)術(shù)后肝功能不全和術(shù)后并發(fā)癥，術(shù)前需要考慮PVE[45-46]。此外，對于肝功能正常(殘余肝/總肝體積>30%)或有肝硬化(殘余肝/總肝體積>50%)的患者直接行肝切除較為安全[47]。

2.2聯(lián)合肝臟分隔和門靜脈結(jié)扎的分階段肝切除術(shù)(associating liver partition with portal vein ligation for staged hepatectomy，ALPPS) ALPPS包括兩個階段：第一階段，剖腹探查肝臟腫瘤，沿肝鐮狀韌帶離斷肝臟，并行右門靜脈結(jié)扎和膽囊切除，同時保留右肝動脈和靜脈；第二階段，術(shù)后1周殘余肝再生理想的情況下行擴(kuò)大右半肝切除。ALPPS能促進(jìn)殘余肝組織急速增生，從而提高手術(shù)的可切除率。ALPPS第一階段術(shù)后殘余肝組織1周內(nèi)再生率高達(dá)74%～87%，遠(yuǎn)優(yōu)于門靜脈栓塞和結(jié)扎[48]。2012年，Schnitzbauer等[49]在研究中首次描述了該種手術(shù)方式。隨后多項研究證實(shí)，ALPPS給予PVE術(shù)后失敗以及肝切除術(shù)導(dǎo)致殘余肝體積不足的患者治療機(jī)會，提高了手術(shù)切除率[50-51]。

2.3LDLT 目前LDLT是治療終末期肝病唯一有效的方法。雖然LDLT有效解決了供肝短缺的問題，也為更多患者提供了手術(shù)機(jī)會，但移植后并發(fā)癥的發(fā)生率較高，這可能與移植肝體積不足有關(guān)。然而，為了保證活體供肝者的安全，往往需要盡量縮小移植肝的體積。因此，只有保持兩者之間的平衡，才能保證供體的安全，并改善受體的臨床預(yù)后。目前認(rèn)為，移植肝與受體肝重量比>0.8%或移植肝與受體肝體積比>40%的情況下，移植肝才能夠維持術(shù)后受體基礎(chǔ)肝功能和肝再生[52]。

2.4手術(shù)切緣 由于術(shù)者習(xí)慣不同，手術(shù)切緣的處理也不同，而術(shù)中切緣的處理往往會影響術(shù)后殘余肝的再生。潘樹波和耿小平[53]行右半肝切除時發(fā)現(xiàn)，術(shù)中切除肝中靜脈Ⅳb段屬支，術(shù)后Ⅳb段肝再生往往不理想。Lubezky等[54]也發(fā)現(xiàn)，在右半肝切除患者中，保留肝中靜脈的患者術(shù)后S4段呈明顯不均勻性增生，而切除肝中靜脈的患者術(shù)后S4段呈均勻性增生，但后者S4段的再生率明顯低于前者。目前肝切除術(shù)中切緣的處理影響術(shù)后殘余肝再生的機(jī)制尚不十分清楚，可能與術(shù)后切緣的炎癥反應(yīng)和靜脈引流有關(guān)。

2.5營養(yǎng) 營養(yǎng)不良或障礙必然會影響肝臟的再生，因此只有保證充足的營養(yǎng)攝入才能更好地促進(jìn)肝臟的再生。部分肝切除術(shù)后給予患者輸入中長鏈脂肪乳和支鏈氨基酸能夠有效促進(jìn)殘余肝組織的再生和肝功能的恢復(fù)。部分肝切除術(shù)后肝硬化患者殘余肝的肝細(xì)胞中存在明顯的能量代謝失衡，致使ATP合成顯著減少，導(dǎo)致殘余肝細(xì)胞的分裂和增殖明顯受到抑制，從而延緩患者術(shù)后肝功能的恢復(fù)，易誘發(fā)患者術(shù)后出現(xiàn)肝功能不全，甚至肝衰竭[55]。

2.6肝臟脂肪變性 Garnol等[56]和Sydor等[57]研究肝臟脂肪變性對部分肝切除術(shù)后小鼠肝再生的影響發(fā)現(xiàn)，脂肪變性小鼠術(shù)后肝細(xì)胞的DNA合成量與無脂肪變性的小鼠相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，表明肝臟脂肪變性并不影響肝切除術(shù)后殘余肝的再生。但有研究表明，無肝病患者與脂肪肝患者比較，肝切除術(shù)后早期兩者的殘余肝再生指數(shù)差異并無統(tǒng)計學(xué)意義，但隨著時間的延長，中重度脂肪肝患者殘余肝再生指數(shù)明顯下降，表明肝臟脂肪變性會影響術(shù)后殘余肝的再生[58]。肝脂肪變性是否會影響肝切除術(shù)后殘余肝的再生，目前尚不清楚，仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

2.7病毒感染 多項研究表明，乙型肝炎病毒感染會抑制肝臟再生[59-60]。動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，乙型肝炎病毒感染大鼠肝切除術(shù)后早期，殘余肝細(xì)胞會大量分泌IL-6，乙型肝炎病毒感染也會導(dǎo)致殘余肝細(xì)胞的STAT3磷酸化，導(dǎo)致SOCS3的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物大量聚集在肝細(xì)胞周圍。而SOCS3轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物聚集造成細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2磷酸化，從而抑制肝細(xì)胞DNA復(fù)制和增殖[61]。

2.8干細(xì)胞 Takahashi等[62]從成人成纖維細(xì)胞中成功誘導(dǎo)出多能干細(xì)胞，這為肝臟疾病的治療開辟了新途徑。Kuijk等[63]將肝細(xì)胞移植入肝衰竭大鼠體內(nèi)，成功改善了大鼠的肝功能，同時發(fā)現(xiàn)Igr5很可能是肝干細(xì)胞的表面標(biāo)志物，而Wnt蛋白與維持干細(xì)胞功能密切相關(guān)。隨著對干細(xì)胞研究的深入，已經(jīng)可以從不同細(xì)胞中誘導(dǎo)出多能干細(xì)胞，如自體誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞、間葉細(xì)胞誘導(dǎo)的多能干細(xì)胞、內(nèi)源性肝干細(xì)胞等，這極大豐富了肝移植的材料來源。研究證實(shí)，Wnt信號是維持干細(xì)胞特性的重要標(biāo)志，表面覆蓋Wnt蛋白是干細(xì)胞的重要特征[64]。這為干細(xì)胞的鑒定提供了依據(jù)，也為將來采用肝干細(xì)胞在體外培養(yǎng)下構(gòu)建類肝器官打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3 小 結(jié)

肝切除后肝再生是一個極其復(fù)雜的過程。雖然很多學(xué)者早已注意到肝切除術(shù)后肝臟會出現(xiàn)明顯再生，且再生的程度也與患者的預(yù)后相關(guān)。近年來，國內(nèi)外學(xué)者們都在專注于研究肝移植術(shù)后和肝切除術(shù)后肝臟再生的機(jī)制，其為肝功能異常的治療開辟了新途徑。采用門靜脈結(jié)扎或栓塞、ALPPS等可使預(yù)保留的殘余肝在短期內(nèi)迅速再生，從而允許大范圍的肝切除，又能避免術(shù)后肝衰竭的發(fā)生，擴(kuò)大了肝切除的適應(yīng)人群。肝細(xì)胞移植也為先天性肝臟代謝性疾病的治療提供了可能，也許在不久的將來，人們可以采用自己的細(xì)胞制作出個體化的人工肝，這將為各種肝病的治療提供新的策略。