解放军总医院第五医学中心肝病医学部 胡瑾华
编者按
肝再生是一个古老而现实的话题，古希腊神话中的英雄普罗米修斯从众神之王宙斯那里偷走圣火，将其带给人类，却受到宙斯的惩罚，被拴在岩石上，每天有鹰来啄食肝脏，但第二天他的肝脏神奇地恢复到原来的体积。这是关于肝再生的古老传说。19世纪随着显微镜的应用，病理学家描述了肝再生的现象。直到1931年Higgins等将动物肝脏切除2/3，发现1周后肝体积完全恢复，并由此提出肝再生概念，这一概念一直沿用至今。在第32届亚太肝脏研究协会（APASL）年会上，我国解放军总医院第五医学中心肝病医学部胡瑾华教授受邀做了关于肝细胞再生及其在肝衰竭治疗中的应用的专题报告。本刊特邀请胡瑾华教授就此话题进行撰稿，以飨读者。
肝再生动物模型
动物模型是研究肝再生的重要基础，人类与啮齿动物的肝再生具有相似性，因此，目前肝再生研究多采用啮齿动物模型，其中肝部分切除术模型（PHx）仍然是研究肝再生机制的首选模型。由于临床常见的肝脏疾病多由毒物、酒精、病毒、免疫等因素导致，因此化学损伤模型，包括CCL4，D-GlaN，TAA，APAP等诱导的肝损伤动物模型成为疾病状态下肝再生机制、治疗等研究的常见动物模型。
由于临床肝脏疾病的病因、临床表现繁杂多样，病理生理过程极其复杂，因此目前的动物模型无法准确模仿人类特定疾病，导致疾病状态下肝再生机制仍然无法清晰阐明，相关治疗研究往往存在着动物实验结果与临床实际疗效存在偏差的现象。
转基因动物被作为肝脏再生的新模型具有显著优势，如fah基因敲除小鼠的肝脏可移植人肝细胞，成为人肝细胞的容器，从而创造出“具有人肝的小鼠”。这些嵌合动物由于具有人类肝脏组织、细胞以及特有的生物学功能，因此更适合研究人类肝脏损伤和再生。
肝再生机制研究
在肝大部切除模型中，肝再生机制得到了较好的阐述。经典的肝脏再生具有三个重要阶段：a）起始或启动阶段，b）增殖阶段，c）终止阶段。每个阶段受多种信号通路和因子的调控并互相连接，包括Wnt/β-Catenin信号、Notch信号、mTOR信号等，TNF-α、HGF、EGF、TGF-β等。近年来研究发现Hippo信号传导路径在终止阶段控制肝再生的大小起重要作用。George团队2020年在Nature Reviews子刊Gastroenterology & Hepatology发表文章认为肝细胞再生有丝分裂过程受MET和EGFR两条通路的直接调控，其他因子如TNF和TNFR1，IL-6，VEGF，Serotonin，Leptin，Insulin，PPARγ等与复杂的多个信号路径包括Hedgehog，WNT and β-catenin，Hippo and Yap路径，在有丝分裂中仅仅起到调控作用，因为阻断这些路径仅发生肝再生的延迟。
肝细胞再生在正常肝脏和损伤肝脏中表现差异巨大。正常或轻微损伤的肝脏再生主要发生经典肝细胞再生模式，即肝细胞、胆管细胞更新来自同体，这一现象被称为“表型保真”，这种再生修复在新生肝组织几乎不留痕迹。然而，当肝细胞严重受损或增殖受到抑制时，起源于胆管细胞、具有肝胆特性的祖细胞将转化为肝细胞再生。同理，当胆管细胞严重受损或增殖受到抑制时，将由门静脉周围肝细胞原位转化为胆管细胞。但这类修复经常出现无效或错误增生，如肝硬化结节形成等。因此肝组织结构重塑是包括肝衰竭在内的严重肝损伤时，肝再生的重要一环，目前研究较少，具体机制不明。当肝脏受损时，肝内皮细胞、免疫细胞均直接参与组织修复和重塑。其他因素如脂代谢、自主神经网络、补体系统等均可能直接或间接影响肝脏再生。
肝再生在肝衰竭治疗中的应用研究
关于肝再生应用研究大致可分为以下几个方面：
一是药物干预，目标是希望通过激活肝再生通路或阻断肝坏死通路，以促进肝再生修复。目前进入动物实验及临床试验的化学药物或细胞因子较多，其中粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、己酮可可碱（pentoxifyline）、欧米伽-3脂肪酸（Omega-3 fatty acids）的随机对照临床研究结果证实了它们具有促进肝再生的作用。G-CSF是一种很有前途的靶向急性严重损伤后肝再生的药物，多个独立的临床研究显示，G-CSF能提高HBV和酒精性慢加急性肝衰竭（ACLF）患者的生存率，然而来自欧洲的一项多中心临床研究报道，G-CSF未能提高ACLF患者的总体90天生存率。进一步分析发现，欧洲研究入组时超过60%患者合并感染、急性肾损伤、肝性脑病等严重并发症。
我们团队近期对G-CSF的作用机制进行了实验研究，童晶晶博士论文（Front. Immunol., 16 May 2022. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.885829）相关研究显示，G-CSF可促进单核细胞向M2（抗炎/促恢复）型转换，可能有助于ACLF的恢复。刘子凤博士在研究论文（Molecular Biology Reports. 04 July 2022, https://doi.org/10.1007/s11033-022-07715-4）中，通过体外细胞实验及动物模型活体研究充分证实了G-CSF具有直接促进损伤肝细胞Ki67和VEGF-A的表达和增殖，以及促肝内血管生成的作用，其机制可能是通过Akt和Erk信号通路调控以实现。
同期Corn. E等在ACLF模型小鼠中联合使用G-CSF与TLR-4抑制剂，显著减轻了肝脏的炎症损害并促进肝再生。但值得注意的是，G-CSF单药对GLaN/CCL4 ACLF小鼠作用同上，而对于LPS/CCL4 ACLF小鼠却观察到加重炎症损害的证据。
上述实验结果及临床研究提示，未来对于G-CSF的临床使用，还需要进一步优化选择治疗人群，或尝试联合其他药物（如TLR-4抑制剂）治疗，以最大限度发挥疗效。目前自噬和肝细胞衰老相关研究也是热点，可能成为急性严重肝损伤中肝再生治疗的潜在新靶点。
二是干细胞移植，如骨髓干细胞、间充质干细胞移植。干细胞回输治疗肝衰竭及终末期肝病的临床研究已经开展多年，王福生院士团队、高志良、林炳亮教授团队应用间充质干细胞治疗ACLF提高了患者生存，改善肝功能。然而，干细胞如何在体内实现定向分化、并完成肝组织结构重塑等瓶颈问题尚未能解决，还有待进一步的大规模验证。
三是类肝器官（liver organoid），2013年Nature杂志发表了类人干细胞（iPSC-LBs）构建的4 mm“肝芽”（liver bud）移植小鼠肠系膜，成功挽救了一位致死性肝衰竭患者，成为肝再生生物研究领域的重大突破。近年来，体外“类肝”的培养成为热点，目前研究者已成功创建了肝细胞、胆管细胞、肝间质细胞等多个单一细胞组成的“类肝组织”，并成功与人工肝支持系统相结合，构成生物人工肝的一个重要部分，取得了活体实验的成功。工程肝脏类器官利用干细胞发展低端流动肝脏支持单元，可能成为开发复杂生物人工肝脏的解决方案。
近年来，随着现代科技的发展，3D生物打印技术正在兴起，3D生物打印技术可以利用患者的医学图像数据和相应的肝脏数据，快速、简便、可靠地制造出具有更多生理功能的生物人工肝脏。目前，生物人工肝脏、3D生物打印还面临着许多挑战，例如如何将6类独特的肝脏细胞组合起来，并构建分层的血管和胆道网络。一旦所有的挑战被克服，具有全生理功能的生物人工肝脏打印将成为现实。
小 结
总之，肝再生是治疗肝严重损伤、肝衰竭的重要路径之一，但肝再生已不再局限于原有肝脏的再生修复；利用肝再生理念，干细胞培养和工程技术获得“类肝器官”，或者通过3D生物打印技术，体外获得具有生物活性、生理功能的人类全肝已不再是梦想。未来的肝再生技术必将为肝衰竭及终末期肝病患者带来福音。
专家简介
胡瑾华
解放军总医院第五医学中心肝衰竭诊疗与研究中心主任、主任医师、医学博士
北京大学医学部教授、解放军医学院教授，博导
国家留学基金委访问学者：英国King’s College Hospital 肝病中心
APASL亚太慢加急性肝衰竭研究工作组（AARC）专家成员
中国研究型医院学会肝病专业委员会副主任委员兼重症肝病学组组长
中华医学会北京分会肝病学专业委员会委员
获军队医疗成果二等奖1项，三等奖2项，北京市科技进步奖1项
任科室主任期间科室荣获“巾帼建功全国先进集体”，“集体三等功”。个人荣立三等功1次。
北京大学医学部“优秀教师”，“教学优秀奖”
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