關于粒細胞集落刺激因子治療肝衰竭的臨床與機制研究

胡瑾華

關于粒細胞集落刺激因子治療肝衰竭的臨床與機制研究

胡瑾華

肝衰竭的臨床內科救治缺乏特效用藥，近期報道稱粒細胞集落刺激因子（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。相關治療機制研究顯示G-CSF能動員骨髓造血干細胞（hematopoietic stem cells, HSCs）。其中，HSCs一方面直接分化為肝細胞；另一方面HSCs可能通過旁分泌方式改變肝臟微環境，強化內源性肝卵圓細胞反應性增生，啟動內源性修復程序參與肝組織修復。G-CSF還可能通過抑制肝細胞凋亡/壞死及免疫調節，起到保護肝臟的作用。有必要開展多中心隨機對照研究觀察G-CSF治療肝衰竭療效及安全性的臨床試驗，為G-CSF推廣應用提供高級別的循證醫學依據。

肝功能衰竭；粒細胞集落刺激因子；細胞凋亡；免疫調節；治療； 臨床研究

肝衰竭是我國臨床常見的嚴重肝病癥候群，肝細胞大面積凋亡/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，因此尋找有效的內科治療措施仍然是必要和緊迫的。近年來，有關粒細胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF）動物實驗及治療肝衰竭臨床應用的報道越來越多地受到關注，并成為肝衰竭臨床及相關基礎研究的熱點之一[1-3]。本文對G-CSF的臨床及基礎研究綜述如下。

1 G-CSF對肝衰竭動物模型以及肝衰竭患者的療效

1.1 G-CSF治療肝衰竭動物模型 G-CSF是一種具有廣泛生物學效應的造血源性生長因子。國內外多個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物實驗研究發現：G-CSF可以促進肝細胞再生，改善肝組織病變和提高肝衰竭模型動物生存率[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行實驗，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對肝衰竭患者的治療 2003年以來的多篇個案報道敘述了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，治療結果顯示安全有效，但并未引起重視[5-7]。2012年Garg等[3]報道，臨床隨機對照應用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研究”中，臨床初步觀察結果顯示G-CSF能顯著提高中晚期乙肝肝衰竭患者的生存率[4]。2014年亞太肝病研究協會發布的《慢加急性肝衰竭共識》中指出：G-CSF治療慢加急性肝衰竭是一項具有前景的治療方法[8]。以此為標志，關于G-CSF治療肝衰竭的臨床療效及安全性受到了高度認可。2014年Singh 等[9]報道，應用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治療肝衰竭作用機制

G-CSF作為一種臨床常用藥，長期用于治療粒細胞缺乏和骨髓移植后促進骨髓增生等，療效及安全性非常確切。目前G-CSF用于肝衰竭治療，是治療適應證的擴展，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，但進一步擴展使用仍需要堅實理論基礎支持，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制。

2.1 動員骨髓干細胞，促進肝組織修復 以往的研究認為G-CSF可以動員骨髓造血干細胞（hematopoietic stem cells, HSCs），通過基質細胞衍生因子-1（stromal-cell-derived factor-1, SDF-1）的調節作用歸巢進入損傷肝臟，G-CSF會明顯減少SDF-1在骨髓中的表達，但同時上調在受損肝臟中的表達水平，于是就構成了骨髓與肝臟之間SDF-1的濃度差別，這種化學驅動力促使HSCs和前體細胞進入肝臟[11]。而當減弱趨化因子受體-4與SDF-1之間的敏感性或下調相關的黏附分子后，G-CSF誘導的HSCs定植活動將受到嚴重阻滯[12]。Yannaki 等[13]對Ki-67和sry雙重染色后顯示：G-CSF治療后的肝組織內增殖成分主要是肝臟原位的細胞（Ki-67+/sry-），而只有少部分是Ki-67+/sry+的HSCs來源細胞。因此認為G-CSF能動員并吸引HSCs定植于損傷肝臟。一方面HSCs可直接分化為肝細胞參與組織修復；另一方面HSCs可能通過旁分泌方式提供某些因子或信號，改變肝臟微環境，刺激并強化內源性肝卵圓細胞（肝干細胞）的反應性增生，啟動內源性修復程序[14-15]。這一機制已被廣泛接受，也是G-CSF治療肝衰竭的重要理論基礎。

2.2 免疫調節 G-CSF本身作為一個免疫活性因子，在治療肝衰竭時所起的作用也成為近期的研究熱點之一。G-CSF能抑制LPS對Kupffer細胞的激活作用，顯著減弱LPS誘導的炎癥反應，同時觀察到促炎因子TNF-α的增加幅度減弱，而抑炎因子IL-6的活性卻比對照組有明顯地提高[16]。Sarin SK等[8]報道經G-CSF治療的慢加急性肝衰竭患者，外周血和肝內樹突狀細胞顯著增加，而分泌IFN-γ的CD8+T 細胞減少。IFN-γ減少對減輕肝損害起到了重要作用。相關證據提示G-CSF的免疫調節作用總體表現為免疫下調或免疫平衡，因此它可能通過免疫調節，減少炎癥介質在肝衰竭發病過程中造成的免疫損傷[18-20]。目前，免疫調節機制還未闡明，在G-CSF治療肝衰竭中的作用和地位有待進一步深入研究。

2.3 調節細胞凋亡關鍵蛋白，抑制肝細胞凋亡/壞死 在G-CSF治療肝衰竭的臨床觀察中，本研究發現有相當一部分肝衰竭患者在G-CSF治療1周內出現肝功能生化指標的顯著改善[21]。不論是HSCs直接分化，還是刺激肝干細胞增殖修復，都需要一個較長的過程，無法解釋肝衰竭患者對G-CSF治療的快速反應。國外研究G-CSF治療心肌梗死時發現G-CSF能作用于心肌細胞的G-CSF受體，通過B細胞淋巴瘤因子2 （B-cell lymphoma 2, Bcl-2）途徑起到抑制壞死/凋亡，直接保護心肌細胞作用[22]。因為肝衰竭組織病理表現為大塊/亞大塊細胞凋亡，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胞，通過調控凋亡路徑相關蛋白的表達，抑制肝細胞凋亡/壞死，達到保護肝細胞并改善肝衰竭預后。本課題組首先利用富含G-CSF受體的人胎肝細胞，構建半乳糖胺肝損傷細胞模型，體外實驗結果顯示G-CSF具有保護人胎肝細胞的作用，同時觀察到經G-CSF處理的人胎肝細胞內蛋白激酶B、細胞外信號調節激酶磷酸化水平顯著升高。研究結果提示G-CSF可能通過調控凋亡/壞死關鍵蛋白（如Akt、ERK等），抑制肝細胞凋亡/壞死，達到保護肝細胞作用（圖1）。我們還觀察到損傷肝組織內肝細胞G-CSF受體表達顯著增加，經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抑制肝細胞凋亡，保護肝組織的作用機制提供了重要證據。闡明這一機制將是一個理論創新，可以為G-CSF治療肝衰竭提供新的理論依據。本課題組將部分結果發表，希望引起關注，使更多的研究者能參與，并進一步深入研究。

3 展 望

關于G-CSF治療肝衰竭，不管是臨床治療還是機制研究，目前還存在諸多問題，正如《慢加急性肝衰竭共識》所指出的G-CSF治療肝衰竭有必要進行更多的相關臨床及機制研究，特別是多中心的臨床研究，以提供更高級別的循證醫學依據[8]。以往報道的G-CSF治療劑量、療程和用法各不同，如何優化，須要進一步臨床研究。亟待回答的臨床問題有：①G-CSF治療對感染并發癥的影響如何，特別是治療期間粒細胞顯著增加，在臨床上是否影響對感染的觀察；②G-CSF治療的最佳時機；③G-CSF療效有哪些影響因素以及遠期療效，特別是遠期安全性等。本課題組的臨床觀察顯示G-CSF仍然只能對部分患者療效顯著[4]，提示可以通過現代科學手段，例如從基因多態性進行分析篩選出合適G-CSF治療患者群，實現精準治療。

圖1 G-CSF調控細胞凋亡/壞死關鍵蛋白抑制肝細胞凋亡/壞死分子路徑示意圖注：G-CSF通過與細胞表面G-CSF受體結合，調控Akt，ERK等蛋白表達，進一步調控細胞凋亡/壞死通路相關蛋白（Bax，Bad等），抑制受損肝細胞調亡/壞死Figure 1 G-CSF modulates molecular pathway of apoptosis/necrosis in the liver cell

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

總之，隨著對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基礎研究上形成突破，為亞太及我國肝衰竭診治共識及指南修訂提供新的循證醫學依據和理論基礎。

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（2016-11-15 收稿 2016-12-10 修回）

（責任編委 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

首都特色臨床應用研究課題 （Z131107002213157）

100039 北京，解放軍第三〇二醫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