肝血竇作為肝臟發(fā)育驅(qū)動(dòng)因素的新認(rèn)識(shí)

王嘉睿 詹淑華 馬世武

肝損傷后的再生一直是肝病領(lǐng)域關(guān)注的問(wèn)題，許多研究從不同方面探尋肝臟發(fā)育和再生機(jī)制，其中肝血竇及相關(guān)細(xì)胞、細(xì)胞因子和調(diào)控信號(hào)在該過(guò)程中的作用也是研究的熱點(diǎn)[1-2]。

中胚層能夠發(fā)育成血液細(xì)胞，而內(nèi)胚層能夠發(fā)育成肝臟細(xì)胞。來(lái)自心臟中胚層的信號(hào)可以啟動(dòng)肝臟的發(fā)育，并且肝臟的形態(tài)形成和生長(zhǎng)需要內(nèi)皮細(xì)胞的調(diào)控[3]。在小鼠研究中，胚胎肝發(fā)育到8.25 d時(shí)(E8.25)，內(nèi)皮細(xì)胞通過(guò)Wnt和Notch信號(hào)調(diào)控，誘導(dǎo)來(lái)自?xún)?nèi)胚層的肝母細(xì)胞的分化和增殖[3]。小鼠胚胎肝內(nèi)新生血竇和原始血管結(jié)構(gòu)在發(fā)育到E9.5和E10.5之間開(kāi)始連接起來(lái)，以引導(dǎo)可遷移肝細(xì)胞的定位，并建立起肝臟構(gòu)架。在肝臟發(fā)育的初始階段，肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)對(duì)肝臟的擴(kuò)增并不是必需的；而在肝臟發(fā)育的后期，主要是在E14.5之后，缺乏HGF表達(dá)會(huì)導(dǎo)致胚胎死亡[4]。 因此，在E10.5和E14.5之間，驅(qū)動(dòng)肝臟指數(shù)增長(zhǎng)的因素還不完全清楚。

Lorenz等在2018年發(fā)表的論文中提出了一個(gè)新穎而簡(jiǎn)潔的機(jī)制來(lái)解釋胚胎肝生長(zhǎng)和控制它在E11.5和E13.5之間的血管分泌信號(hào)(圖1)[1-2]。 他們研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)血液灌注對(duì)肝臟血管系統(tǒng)的體內(nèi)控制以及肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(LSECs)的體外機(jī)械拉伸實(shí)驗(yàn)，揭示出來(lái)源于LSECs的β1整合素和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子受體3 (VEGFR3) 參與了發(fā)育中的肝臟生長(zhǎng)和存活。選擇性?xún)?nèi)皮細(xì)胞β1整合素或VEGFR3基因缺失的小鼠的肝臟較小，且肝臟內(nèi)皮機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)功能也是缺失的，這證實(shí)了LSECs在肝臟發(fā)育中的關(guān)鍵作用。

在E10.5時(shí)，肝血竇形成并可檢測(cè)到造血細(xì)胞浸潤(rùn)的第一征象。Lorenz 等[2]研究證實(shí)：在E11.5時(shí)，發(fā)育中的小鼠肝臟出現(xiàn)外周灌注；在E12.5時(shí)，開(kāi)始發(fā)展為中心灌注。在 E11.5時(shí)，外周也有大量的增殖細(xì)胞，并顯示出高度的β1整合素和VEGFR3激活，這表明肝血竇灌注對(duì)肝臟擴(kuò)增至關(guān)重要。為了證實(shí)這一假說(shuō)，Lorenz 等設(shè)計(jì)了一個(gè)全胚胎培養(yǎng)的灌注得失實(shí)驗(yàn)，使用2,3-丁二酮單肟(BDM)來(lái)停止胚胎心跳(灌注損失)， 以及使用含有或不含阿托品的腎上腺素來(lái)加速心率(灌注獲得)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，灌注不足可抑制β1整合素和VEGFR3活化，導(dǎo)致HGF表達(dá)降低。血液灌注量增加能顯著增加VEGFR3磷酸化，上調(diào)β1整合素活化及HGF的產(chǎn)生，提示血液灌注能使肝臟內(nèi)皮細(xì)胞活化。作者用Krebs-Henseleit緩沖液灌注成年小鼠的肝臟，以驗(yàn)證血管分泌信號(hào)是否與血液成分有關(guān)，或來(lái)源于灌注的機(jī)械效應(yīng)。結(jié)果顯示，較高的灌注量能擴(kuò)大肝血竇腔，參與β1整合素的激活，促進(jìn)VEGFR3和c-Met(HGF受體)磷酸化，提示肝竇機(jī)械拉伸直接觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞活化。

在人LSECs體外實(shí)驗(yàn)中[2]，將LSECs貼在一個(gè)拉伸室中，并在無(wú)額外補(bǔ)充培養(yǎng)基的情況下，進(jìn)行1.5 h機(jī)械拉伸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，這種拉伸也可誘導(dǎo)β1整合素和VEGFR3激活，增加兩個(gè)蛋白質(zhì)之間的相互作用，從而導(dǎo)致HGF、促炎細(xì)胞因子和MMP-9釋放。 研究還發(fā)現(xiàn)，機(jī)械拉伸LSECs后的條件培養(yǎng)液能誘導(dǎo)肝細(xì)胞的增殖和存活，而用活化的β1整合素抗體能證實(shí)β1整合素足以觸發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞的機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)。

在人體內(nèi)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，Lorenz 等[2]對(duì)42例未服用降壓藥、BMI < 30 kg/m2、肝脂肪< 5. 5%的糖耐受的志愿者的血壓和肝臟體積進(jìn)行了相關(guān)性分析。受試者的收縮壓在97.5 ～157.5 mmHg，舒張壓在57 ～101.5 mmHg。其肝臟大小的變異率分別為20%和16%，表明血壓和肝臟體積之間存在顯著相關(guān)性，主要?dú)w因于收縮壓和舒張壓的變化。對(duì)9名肥胖(BMI > 30 kg/m2)且肝脂肪變性(肝臟脂肪 > 5.5%)的志愿者進(jìn)行相同的分析，發(fā)現(xiàn)血壓和肝臟體積沒(méi)有相關(guān)性。值得說(shuō)明的是，在沒(méi)有肝病的人群中肝臟大小與收縮壓存在的關(guān)聯(lián)，在脂肪肝的人群中卻沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，提示在不同肝損傷人群中這一現(xiàn)象還有待進(jìn)一步研究。

除了胚胎肝的發(fā)育外[2]，Lorenz等的研究結(jié)果補(bǔ)充了對(duì)于肝臟再生的理解，提示在肝再生過(guò)程中，LSECs或其骨髓祖細(xì)胞誘導(dǎo)肝細(xì)胞增殖的血管生成信號(hào)的來(lái)源是必需的。肝再生被分為兩個(gè)階段：(1)誘導(dǎo)性血管生成，以肝細(xì)胞增殖為特征；(2)增殖性血管生成，以肝血管擴(kuò)張為特征。在誘導(dǎo)性血管生成過(guò)程中，LSECs或其祖細(xì)胞可分泌血管分泌因子[5]。在誘導(dǎo)性血管生成階段之初, 在殘剩的肝臟中血管和血竇數(shù)量的減少可能會(huì)增加肝灌注壓力，擴(kuò)張肝血竇腔和觸發(fā)VEGFR3-β1的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這會(huì)增加LSECs 分泌的血管分泌因子。

總之，Lorenz等的研究為L(zhǎng)SECs的生物學(xué)研究開(kāi)辟了新的領(lǐng)域，提高了對(duì)VEGF受體在肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中的作用的認(rèn)識(shí)，并為機(jī)械拉伸和剪應(yīng)力對(duì)LSECs的影響的研究提供了新的機(jī)會(huì)[1]。

圖1 控制小鼠胚胎肝臟發(fā)育示意圖