干細胞移植治療肝衰竭的研究進展

白 露，余祖江

(鄭州大學第一附屬醫(yī)院感染科 河南鄭州 450052)

肝臟是一個承擔眾多生理功能的臟器，肝衰竭時，將導致解毒各種毒性物質、合成白蛋白等必需物質、分泌細胞因子、防御細菌病毒入侵等功能都受到嚴重創(chuàng)傷。病情常于短時間內迅猛進展，且因為治療中需大量使用凝血因子、人血白蛋白等，導致治療費用極高，故是一種臨床上高死亡率的疾病。20世紀60年代至今，與肝功能衰竭相關的研究，為肝功能衰竭的臨床治療及肝移植時機選擇，提供了重要的指導意義。其中有關干細胞的研究，熱點頻發(fā)，干細胞治療肝臟疾病也已成為被關注的要點。

干細胞以多種形式存在于人體內，他們具有的共同特點是增殖能力極強并且可以分化為其他多種細胞。胚胎中的干細胞稱為胚胎干細胞(embryonic stem cell，ESC)，成人人體中的干細胞稱為成體干細胞(adult stem cell，ASC)，可分為骨髓干細胞(bone marrow stem cell，BMSC)和胎肝細胞(fetal hepatocytes，F(xiàn)H)兩種，前者又可再分為造血干細胞(hematopoietic stem cell，HSC)和骨髓間充質細胞(bone marrow stem cell，BMSC)。本文旨在將與肝功能衰竭后肝臟再生相關的各種類型干細胞的研究現(xiàn)狀逐一介紹。

1 胚胎干細胞

胚胎干細胞可進一步分化成中胚層細胞，從而成為一個身體組織或器官的細胞，包括肝細胞。因此，從理論上講，它們可用于肝再生。胚胎干細胞目前的研究工作大多數集中在探索有效的方法來誘導其分化，如何使胚胎干細胞分化成有功能的肝細胞，科學、客觀地確定這種分化的完整性，從而為肝損傷帶來修復。有實驗證實［1］小鼠單層細胞培養(yǎng)條件下，根據生長因子，可確定是否有胚胎干細胞向肝細胞分化。胚胎干細胞分化的判斷標準是一個非常重要的工作?，F(xiàn)在，確定是否成功誘導分化出有功能性肝細胞，不僅在于白蛋白的合成和分泌，也在于吲哚花青綠的吸收和釋放，糖原儲存，細胞色素P450氧化代謝功能等。已經有報道指出［2］胚胎干細胞可以被一種特定手段誘導成為外形特點、表面標記十分類似肝細胞的細胞。當這些從人類胚胎內胚層分化而來的胚胎干細胞，移植給急性肝損傷小鼠后，他們可以在小鼠體內分化成肝細胞，完成肝細胞的功能［3］。

2 成體干細胞

2.1 骨髓干細胞 骨髓干細胞是現(xiàn)在干細胞研究的重點及熱點，原因可能是不論體內還是體外實驗，骨髓干細胞的獲得都相對更加容易。骨髓干細胞主要有以下兩種，即可生成各種血細胞的造血干細胞及位于骨髓間質的間充質細胞，它們都具有能在一定條件下誘導分化為其他細胞的能力，因此理論層面中，在特定的條件及環(huán)境誘導下，它們一定可以逐步分化為肝臟再生所需的細胞，即可完成肝臟原有功能，幫助壞死肝臟完成功能，達到治療目的。所以，如何有效、準確的誘導骨髓干細胞向期望的肝細胞分化，一直是各研究機構研究的熱點。

2.1.1 造血干細胞:現(xiàn)在大量研究均已證實，通過一些手段誘導出動物肝衰竭模型后，造血干細胞可以向肝臟的細胞分化。Petersen等［4］的研究就證實，高度純化的造血干細胞不僅能補充多種造血系統(tǒng)成分，還可以在添加酪氨酸的肝損傷動物模型中分化為肝細胞，治療肝衰竭。雖然目前干細胞的肝臟修復機制尚不清楚，但一些學者指出，在肝臟中的肝干細胞通過與肝細胞融合，完成此修復功能，但也已經有報道指出，再生與修復是由細胞橫向分化引起［5］。然而，并不是所有的研究進展都很樂觀，近期一些機構的研究就曾證實，由造血干細胞分化而來的肝臟細胞沒有像所預期的那樣，擁有理想的自我復制能力［6］。

2.1.2 骨髓間充質細胞:根據研究現(xiàn)狀，相對于造血干細胞而言，骨髓間充質細胞顯然是更好的研究方向。這是一種多向分化能力極強的干細胞，在不同條件刺激性下可分化成各種臟器。20年代末，Peter等［7］第一次大膽猜測并驗證，大鼠骨髓間充質細胞能夠分化成為肝臟內的干細胞，在此基礎上，甚至可以最終成為肝細胞和膽管細胞。在那之后，Theise等［8］在人體實驗中證實了這一現(xiàn)象的發(fā)生，研究人員在肝移植病人身上發(fā)現(xiàn)，骨髓來源的干細胞歸巢可到肝臟，分化為肝細胞。在此基礎上，Mike等人［9］將骨髓間充質干細胞用一種特殊染色的熒光蛋白標記，然后給鼠注射，之后進行跟蹤，通過這種方法得出結論，骨髓間充質干細胞能夠歸巢至肝臟。通過骨髓間充質干細胞再生研究的深入，骨髓間充質細胞遷徙至有損傷或者炎癥病變部位的能力［10］，以及參與組織再生的能力［11］已經得到認可，但確切作用機制還沒有得到完全清楚的闡述。關于此機制，目前主要有幾個熱點研究方向，包括細胞融合、轉分化成肝細胞、啟動內源性肝細胞增殖、促進肝臟膠原基質的降解等。通過近20年來研究者們的一步步探索，現(xiàn)在已經對骨髓間充質干細胞可參與肝臟再生這一觀點達成了共識，且認識到骨髓間充質干細胞的生理作用與其分泌的多種細胞因子密切相關［12］。就如肝衰竭后肝臟高表達的腫瘤壞死因子α［13］，就能夠促進MSC遷徙至肝臟，參與肝臟再生?，F(xiàn)在，有關此方面的研究已經逐步向相關臨床實驗開展，骨髓間充質干細胞用于臨床治療已經指日可待。

2.2 胎肝細胞 人胎肝細胞是肝細胞的前體，研究者們觀察到胎兒的肝細胞有很強的增殖和分化能力，在移植到免疫缺陷動物后，可進一步生成成熟的肝細胞［14］。大鼠的肝部分切除后，發(fā)現(xiàn)胎肝細胞能呈現(xiàn)500～1 000個細胞的聚集狀態(tài)，而這些胎肝細胞移植后6個月內繼續(xù)膨脹，甚至到達肝臟總體積的6%～10%。如果大鼠被惹卓堿預處理后，阻礙了成熟肝細胞的增殖，可以觀察胎肝細胞的再生和修復能力有了很大的提高，可以修復肝臟體積的80%［15］。胎肝細胞被移植到誕生14～20 d的尿激酶型纖溶酶原缺陷的小鼠體內，然后致亞急性肝功能衰竭，可以發(fā)現(xiàn)在4周后，小鼠胎肝細胞出現(xiàn)增長，形成結節(jié)。在這些結節(jié)中，胎肝細胞分化成成熟的肝細胞，肝細胞表達一個特定的基因和蛋白質的光譜［16］。這些新體肝細胞和原肝細胞有機地結合起來，可形成一個完整的功能。胎肝細胞的細胞膜表面有獨特的表面標記物，可被用于進行各種相關的研究。Tanaka等人［17］就從胎肝中分離和收集標志EpCAM的DLK-陽性細胞，這些單胎肝細胞可以在體外分化和雙向誘導。

3 結語及展望

目前，無論是基礎機制研究還是臨床應用研究，各種圍繞干細胞的研究早已成為熱點。雖然此基礎上的研究已經越發(fā)深入，但還有更多未知的問題等待研究［18］，有許多新老問題需要解決。

從胚胎干細胞方面來說，如何控制其生長能力和誘導其分化方向，仍然沒有得到解決。而且，當前人類胚胎僅限于在體外和動物實驗研究。由于胚胎干細胞應用涉及人類胚胎的破壞，一直存在的社會倫理，甚至是政治爭議，這些非科學的技術因素在很大程度上阻礙了胚胎干細胞的研究和使用。

從骨髓干細胞方面來說，最近的研究［19］中指出，一定概率下骨髓干細胞可以分化為可生成膠質纖維的肝星狀細胞和成纖維細胞，使肝臟內生成了無法逆轉的瘢痕樣組織。所以，當其移植到患者體內后，在慢性肝損傷的條件下，或者更有可能促進肝纖維化的發(fā)展。而且，最近的一些機構證實:由于骨髓來源的肝細胞樣細胞再生非常有限(＜0.01%)［20-22］。在胎肝細胞領域，盡管胎肝細胞能于體外培養(yǎng)，但自我更新能力的缺乏［23］阻礙了進一步的臨床應用開展。因此，胎肝細胞可否用于移植或人造肝等問題，仍然需要大量進一步的研究來解決。

迄今為止，盡管存在上述一些問題，但干細胞相關研究仍為肝衰竭的臨床治療注入了新鮮血液，極有可能為眾多肝病患者帶來福音。雖然其具體作用機制仍亟待深入研究和探討，且干細胞真正應用于臨床治療肝衰竭還有漫長的道路要走，但相信不久的將來，經過一代代科研人員的不懈努力，干細胞移植有望在未來挽救更多肝病患者的生命。

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