關(guān)于粒細(xì)胞集落刺激因子治療肝衰竭的臨床與機(jī)制研究

胡瑾華

關(guān)于粒細(xì)胞集落刺激因子治療肝衰竭的臨床與機(jī)制研究

胡瑾華

肝衰竭的臨床內(nèi)科救治缺乏特效用藥，近期報(bào)道稱粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF）能有效治療酒精性肝炎和乙型肝炎（乙肝）肝衰竭，提高患者生存率。相關(guān)治療機(jī)制研究顯示G-CSF能動(dòng)員骨髓造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cells, HSCs）。其中，HSCs一方面直接分化為肝細(xì)胞；另一方面HSCs可能通過旁分泌方式改變肝臟微環(huán)境，強(qiáng)化內(nèi)源性肝卵圓細(xì)胞反應(yīng)性增生，啟動(dòng)內(nèi)源性修復(fù)程序參與肝組織修復(fù)。G-CSF還可能通過抑制肝細(xì)胞凋亡/壞死及免疫調(diào)節(jié)，起到保護(hù)肝臟的作用。有必要開展多中心隨機(jī)對(duì)照研究觀察G-CSF治療肝衰竭療效及安全性的臨床試驗(yàn)，為G-CSF推廣應(yīng)用提供高級(jí)別的循證醫(yī)學(xué)依據(jù)。

肝功能衰竭；粒細(xì)胞集落刺激因子；細(xì)胞凋亡；免疫調(diào)節(jié)；治療； 臨床研究

肝衰竭是我國臨床常見的嚴(yán)重肝病癥候群，肝細(xì)胞大面積凋亡/壞死是肝衰竭共同的病理特征。該病因缺乏特效治療方法，病死率極高。肝移植仍是目前肝衰竭最有效的治療手段，但肝源短缺，費(fèi)用昂貴，大部分患者仍得不到有效的救治，因此尋找有效的內(nèi)科治療措施仍然是必要和緊迫的。近年來，有關(guān)粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF）動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及治療肝衰竭臨床應(yīng)用的報(bào)道越來越多地受到關(guān)注，并成為肝衰竭臨床及相關(guān)基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)之一[1-3]。本文對(duì)G-CSF的臨床及基礎(chǔ)研究綜述如下。

1 G-CSF對(duì)肝衰竭動(dòng)物模型以及肝衰竭患者的療效

1.1 G-CSF治療肝衰竭動(dòng)物模型 G-CSF是一種具有廣泛生物學(xué)效應(yīng)的造血源性生長因子。國內(nèi)外多個(gè)研究小組通過部分肝切除、硫代乙酰胺（thioacetamide, TAA）、四氯化碳等因素所致的小鼠肝衰竭模型動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：G-CSF可以促進(jìn)肝細(xì)胞再生，改善肝組織病變和提高肝衰竭模型動(dòng)物生存率[1-2]。采用脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）/半乳糖胺（LPS/D-GalN）所致的肝衰竭小鼠模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察到G-CSF治療組模型小鼠24 h生存率由15％提高到40％，血清ALT水平降低和肝組織損傷減輕。

1.2 G-CSF對(duì)肝衰竭患者的治療 2003年以來的多篇個(gè)案報(bào)道敘述了G-CSF被嘗試用于臨床治療肝硬化失代償及慢性肝衰竭患者，治療結(jié)果顯示安全有效，但并未引起重視[5-7]。2012年Garg等[3]報(bào)道，臨床隨機(jī)對(duì)照應(yīng)用G-CSF治療酒精性慢加急性肝衰竭為主的一組患者，獲得顯著療效。我們課題組在“G-CSF治療乙型肝炎（乙肝）慢加急性肝衰竭臨床試驗(yàn)研究”中，臨床初步觀察結(jié)果顯示G-CSF能顯著提高中晚期乙肝肝衰竭患者的生存率[4]。2014年亞太肝病研究協(xié)會(huì)發(fā)布的《慢加急性肝衰竭共識(shí)》中指出：G-CSF治療慢加急性肝衰竭是一項(xiàng)具有前景的治療方法[8]。以此為標(biāo)志，關(guān)于G-CSF治療肝衰竭的臨床療效及安全性受到了高度認(rèn)可。2014年Singh 等[9]報(bào)道，應(yīng)用G-CSF治療重癥酒精性肝炎療效顯著。2015年Chavez-Tapia等[10]所做的Meta分析表明應(yīng)用G-CSF能夠提高慢加急性肝衰竭患者的短期生存率。

2 G-CSF治療肝衰竭作用機(jī)制

G-CSF作為一種臨床常用藥，長期用于治療粒細(xì)胞缺乏和骨髓移植后促進(jìn)骨髓增生等，療效及安全性非常確切。目前G-CSF用于肝衰竭治療，是治療適應(yīng)證的擴(kuò)展，通俗地說是“老藥新用”。雖然臨床觀察到G-CSF臨床治療肝衰竭的前景，但進(jìn)一步擴(kuò)展使用仍需要堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)支持，也就是說我們必須盡可能地了解G-CSF治療肝衰竭的作用機(jī)制。

2.1 動(dòng)員骨髓干細(xì)胞，促進(jìn)肝組織修復(fù) 以往的研究認(rèn)為G-CSF可以動(dòng)員骨髓造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cells, HSCs），通過基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1（stromal-cell-derived factor-1, SDF-1）的調(diào)節(jié)作用歸巢進(jìn)入損傷肝臟，G-CSF會(huì)明顯減少SDF-1在骨髓中的表達(dá)，但同時(shí)上調(diào)在受損肝臟中的表達(dá)水平，于是就構(gòu)成了骨髓與肝臟之間SDF-1的濃度差別，這種化學(xué)驅(qū)動(dòng)力促使HSCs和前體細(xì)胞進(jìn)入肝臟[11]。而當(dāng)減弱趨化因子受體-4與SDF-1之間的敏感性或下調(diào)相關(guān)的黏附分子后，G-CSF誘導(dǎo)的HSCs定植活動(dòng)將受到嚴(yán)重阻滯[12]。Yannaki 等[13]對(duì)Ki-67和sry雙重染色后顯示：G-CSF治療后的肝組織內(nèi)增殖成分主要是肝臟原位的細(xì)胞（Ki-67+/sry-），而只有少部分是Ki-67+/sry+的HSCs來源細(xì)胞。因此認(rèn)為G-CSF能動(dòng)員并吸引HSCs定植于損傷肝臟。一方面HSCs可直接分化為肝細(xì)胞參與組織修復(fù)；另一方面HSCs可能通過旁分泌方式提供某些因子或信號(hào)，改變肝臟微環(huán)境，刺激并強(qiáng)化內(nèi)源性肝卵圓細(xì)胞（肝干細(xì)胞）的反應(yīng)性增生，啟動(dòng)內(nèi)源性修復(fù)程序[14-15]。這一機(jī)制已被廣泛接受，也是G-CSF治療肝衰竭的重要理論基礎(chǔ)。

2.2 免疫調(diào)節(jié) G-CSF本身作為一個(gè)免疫活性因子，在治療肝衰竭時(shí)所起的作用也成為近期的研究熱點(diǎn)之一。G-CSF能抑制LPS對(duì)Kupffer細(xì)胞的激活作用，顯著減弱LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，同時(shí)觀察到促炎因子TNF-α的增加幅度減弱，而抑炎因子IL-6的活性卻比對(duì)照組有明顯地提高[16]。Sarin SK等[8]報(bào)道經(jīng)G-CSF治療的慢加急性肝衰竭患者，外周血和肝內(nèi)樹突狀細(xì)胞顯著增加，而分泌IFN-γ的CD8+T 細(xì)胞減少。IFN-γ減少對(duì)減輕肝損害起到了重要作用。相關(guān)證據(jù)提示G-CSF的免疫調(diào)節(jié)作用總體表現(xiàn)為免疫下調(diào)或免疫平衡，因此它可能通過免疫調(diào)節(jié)，減少炎癥介質(zhì)在肝衰竭發(fā)病過程中造成的免疫損傷[18-20]。目前，免疫調(diào)節(jié)機(jī)制還未闡明，在G-CSF治療肝衰竭中的作用和地位有待進(jìn)一步深入研究。

2.3 調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡關(guān)鍵蛋白，抑制肝細(xì)胞凋亡/壞死 在G-CSF治療肝衰竭的臨床觀察中，本研究發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分肝衰竭患者在G-CSF治療1周內(nèi)出現(xiàn)肝功能生化指標(biāo)的顯著改善[21]。不論是HSCs直接分化，還是刺激肝干細(xì)胞增殖修復(fù)，都需要一個(gè)較長的過程，無法解釋肝衰竭患者對(duì)G-CSF治療的快速反應(yīng)。國外研究G-CSF治療心肌梗死時(shí)發(fā)現(xiàn)G-CSF能作用于心肌細(xì)胞的G-CSF受體，通過B細(xì)胞淋巴瘤因子2 （B-cell lymphoma 2, Bcl-2）途徑起到抑制壞死/凋亡，直接保護(hù)心肌細(xì)胞作用[22]。因?yàn)楦嗡ソ呓M織病理表現(xiàn)為大塊/亞大塊細(xì)胞凋亡，凋亡樣壞死或壞死樣凋亡是肝衰竭的共同病理特征，那么G-CSF是否可能直接作用于肝細(xì)胞，通過調(diào)控凋亡路徑相關(guān)蛋白的表達(dá)，抑制肝細(xì)胞凋亡/壞死，達(dá)到保護(hù)肝細(xì)胞并改善肝衰竭預(yù)后。本課題組首先利用富含G-CSF受體的人胎肝細(xì)胞，構(gòu)建半乳糖胺肝損傷細(xì)胞模型，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示G-CSF具有保護(hù)人胎肝細(xì)胞的作用，同時(shí)觀察到經(jīng)G-CSF處理的人胎肝細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶B、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶磷酸化水平顯著升高。研究結(jié)果提示G-CSF可能通過調(diào)控凋亡/壞死關(guān)鍵蛋白（如Akt、ERK等），抑制肝細(xì)胞凋亡/壞死，達(dá)到保護(hù)肝細(xì)胞作用（圖1）。我們還觀察到損傷肝組織內(nèi)肝細(xì)胞G-CSF受體表達(dá)顯著增加，經(jīng)G-CSF治療肝衰竭小鼠模型組的肝組織凋亡/壞死顯著減少，這些為G-CSF抑制肝細(xì)胞凋亡，保護(hù)肝組織的作用機(jī)制提供了重要證據(jù)。闡明這一機(jī)制將是一個(gè)理論創(chuàng)新，可以為G-CSF治療肝衰竭提供新的理論依據(jù)。本課題組將部分結(jié)果發(fā)表，希望引起關(guān)注，使更多的研究者能參與，并進(jìn)一步深入研究。

3 展 望

關(guān)于G-CSF治療肝衰竭，不管是臨床治療還是機(jī)制研究，目前還存在諸多問題，正如《慢加急性肝衰竭共識(shí)》所指出的G-CSF治療肝衰竭有必要進(jìn)行更多的相關(guān)臨床及機(jī)制研究，特別是多中心的臨床研究，以提供更高級(jí)別的循證醫(yī)學(xué)依據(jù)[8]。以往報(bào)道的G-CSF治療劑量、療程和用法各不同，如何優(yōu)化，須要進(jìn)一步臨床研究。亟待回答的臨床問題有：①G-CSF治療對(duì)感染并發(fā)癥的影響如何，特別是治療期間粒細(xì)胞顯著增加，在臨床上是否影響對(duì)感染的觀察；②G-CSF治療的最佳時(shí)機(jī)；③G-CSF療效有哪些影響因素以及遠(yuǎn)期療效，特別是遠(yuǎn)期安全性等。本課題組的臨床觀察顯示G-CSF仍然只能對(duì)部分患者療效顯著[4]，提示可以通過現(xiàn)代科學(xué)手段，例如從基因多態(tài)性進(jìn)行分析篩選出合適G-CSF治療患者群，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。

圖1 G-CSF調(diào)控細(xì)胞凋亡/壞死關(guān)鍵蛋白抑制肝細(xì)胞凋亡/壞死分子路徑示意圖注：G-CSF通過與細(xì)胞表面G-CSF受體結(jié)合，調(diào)控Akt，ERK等蛋白表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)控細(xì)胞凋亡/壞死通路相關(guān)蛋白（Bax，Bad等），抑制受損肝細(xì)胞調(diào)亡/壞死Figure 1 G-CSF modulates molecular pathway of apoptosis/necrosis in the liver cell

明確G-CSF治療肝衰竭機(jī)制有利于指導(dǎo)臨床用藥。研究機(jī)制應(yīng)緊緊圍繞臨床相關(guān)問題進(jìn)行，例如G-CSF提高了肝衰竭患者粒細(xì)胞水平，但功能是否改善，更多的粒細(xì)胞是否增加損傷肝組織內(nèi)的浸潤；G-CSF造成微環(huán)境變化的利與弊；G-CSF刺激免疫細(xì)胞發(fā)生變化對(duì)肝臟局部及全身的影響；G-CSF對(duì)治療不同病因引起的肝衰竭的療效及機(jī)制是否不同等。

總之，隨著對(duì)G-CSF治療肝衰竭研究的不斷深入，近期有望在G-CSF治療肝衰竭臨床研究及相關(guān)基礎(chǔ)研究上形成突破，為亞太及我國肝衰竭診治共識(shí)及指南修訂提供新的循證醫(yī)學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

[1] Cho KA, Lim GW, Joo SY, et al. Transplantation of bone marrow cells reduces CCl4 -induced liver fibrosis in mice［J］. Liver Int, 2011, 31(7):932-939.

[2] 徐旭雯，譚德明，魯猛厚. 粒細(xì)胞集落刺激因子對(duì)小鼠急性肝衰竭的保護(hù)作用［J］. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2006，31(4):543-547.

[3] Garg V, Garg H, Khan A, et al. Granulocyte colony-stimulating factor mobilizes CD34(+) cells and improves survival of patients with acute-on-chronic liver failure［J］. Gastroenterology, 2012, 142(3):505-512.

[4] Duan XZ, Liu FF, Tong JJ, et al. Granulocyte-colony stimulating factor therapy improves survival in patients with hepatitis B virus-associated acute-on-chronic liver failure［J］. World J Gastroenterol, 2013, 19(7):1104-1110.

[5] Theocharis SE, Papadimitriou LJ, Retsou ZP, et al. Eration in animal model of fulminant hepatic failure and encephalopathy［J］. Dig Dis Sci, 2003, 48(9):1797-1803.

[6] Di Campli C, Zocco MA, Saulnier N, et al．Safety and efficacy profile of G-CSF therapy in patients with acute on chronic liver failure［J］. Dig Liver Dis, 2007, 39(12):1071-1076.

[7] Yannaki E, Athanasiou E, Xagorari A, et al. G-CSF-primed hematopoietic stem cells or G-CSF per se accelerate recovery and improve survival after liver injury, predominantly by promoting endogenous repair programs［J］. ExpHematol, 2005, 33(1):108-119.

[8] Sarin SK, Kedarisetty CK, Abbas Z, et al. The Asian Pacific Association for the study of the liver (APASL) 2014［J］.Hepatol Int, 2014, 8(4):453-471.

[9] Singh V, Sharma AK, Narasimhan RL, et al. Granulocyte colonystimulating factor in severe alcoholic hepatitis: a randomized pilot study［J］. Am J Gastroenterol, 2014, 109(9):1417-1423.

[10] Chavez-Tapia NC, Mendiola-Pastrana I, Ornelas-Arroyo VJ, et al. Granulocyte-colony stimulating factor for acute-on-chronic liver failure: systematic review and meta-analysis［J］. Ann Hepatol, 2015, 14(5):631-641.

[11] Lei Y, Liu Z, Han Q, et al. G-CSF enhanced SDF-1 gradient between bone marrow and liver associated with mobilization of peripheral blood CD34+cells in rats with acute liver failure［J］. Dig Dis Sci, 2010, 55(2):285-291.

[12] Petit I, Szyper-Kravitz M, Nagler A, et al. G-CSF induces stem cell mobilization by decreasing bone marrow SDF-1 and up-regulating CXCR4［J］. Nat Immunol, 2002, 3(7):687-694.

[13] Yannaki E, Athanasiou E, Xagorari A, et al. G-CSF-primed hematopoietic stem cells or G-CSF per se accelerate recovery and improve survival after liver injury, predominantly by promoting endogenous repair programs［J］. ExpHematol, 2005, 33(1):108-119.

[14] Piscaglia AC, Shupe TD, Oh SH, et al. Granulocyte-colony stimulating factor promotes liver repair and induces oval cell migration and proliferation in rats［J］. Gastroenterology, 2007, 133(2):619-631.

[15] Hsu LW, Nakano T, Huang KT, et al. Prolonged survival by combined treatment with granulocyte colony-stimulating factor and dipeptidyl peptidase IV inhibitor in a rat small-for-size liver transplantation model［J］. Hepatol Res, 2015, 45(7):804-813.

[16] Vollmar B, Messner S, Wanner GA, et al. Immunomodulatory action of G-CSF in a rat model of endotoxin-induced liver injury: an intravital microscopic analysis of Kupffer cell and leukocyte response［J］. J Leukoc Biol, 1997, 62(6):710-708.

[17] Khanam A, Trehanpati N, Garg V, et al. Altered frequencies of dendritic cells and IFN-gamma-secreting T cells with granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) therapy in acute-on- chronic liver failure［J］. Liver Int, 2014, 34(4):505-513.

[18] 楊昊臻，鄭楠楠，胡瑾華，等. 重組人粒細(xì)胞集落刺激因子的免疫調(diào)節(jié)作用及其在肝衰竭中的應(yīng)用［J］. 中華肝臟病雜志，2013，21(9):718-720.

[19] Rutella S, Zavala F, Danese S, et al. Granulocyte colonystimulating factor: a novel mediator of T cell tolerance［J］. J Immunol, 2005, 175(11):7085-7091.

[20] Zhang C, Xu YG, Duan XN, et al. Role of granulocyte colonystimulating factor in paclitaxel-induced intestinal barrier breakdown and bacterial translocation in rats［J］. Chin Med J (Engl), 2011, 124(12):1870-1875.

[21] 許祥，劉曉燕，陳婧，等. 粒細(xì)胞集落刺激因子治療乙型肝炎相關(guān)慢加急性肝衰竭隨機(jī)對(duì)照臨床研究［J］. 傳染病信息，2016，29(5):279-283.

[22] 胡瑾華. 肝衰竭肝細(xì)胞凋亡和膨脹性壞死分子機(jī)制研究進(jìn)展［J］. 傳染病信息，2008，21(2):74-77.

（2016-11-15 收稿 2016-12-10 修回）

（責(zé)任編委 李 軍 本文編輯 胡 玫）

Study on the mechanism of granulocyte colony-stimulating factor in the treatment of liver failure

HU Jin-hua*
Liver Failure Treatment and Reaserch Center, 302 Military Hospital of China, Beijing 100039, China

The clinical medical treatment of liver failure is lack of effects of drugs. Recent reports of granulocyte colonystimulating factor (G-CSF) can be effective in the treatment of liver failure induced by alcoholic hepatitis and hepatitis B virus (HBV), and improve the survival rate of patients. The study of related therapeutic mechanism showed that G-CSF could mobilize bone marrow hematopoietic stem cells (HSCs). Among them, on one hand, HSCs is directly differentiated into hepatocytes; on the other hand, HSCs may change the microenvironment of the liver by paracrine secretion, enhance endogenous hepatic oval cells proliferation and initiate endogenous repair procedures involved in liver tissue repair. G-CSF may also play a role in protecting the liver by inhibiting apoptosis / necrosis and regulating immune. At the same time, it is necessary to carry out a multicenter randomized controlled clinical trial of the therapeutic effects and safety of G-CSF for the treatment of liver failure, and to provide a high level basis of evidence-based medicine for the application of G-CSF.

liver failure; G-CSF; apoptosis; immune regulation; therapies; investigational

R392.114

A

1007-8134(2016)06-0375-03

10.3969/j.issn.1007-8134.2016.06.014

首都特色臨床應(yīng)用研究課題 （Z131107002213157）

100039 北京，解放軍第三〇二醫(yī)院肝衰竭竭診療與研究中心（胡瑾華）

胡瑾華，E-mail: hjh@medmail.com.cn

*Corresponding author, E-mail: hjh@medmail.com.cn