肝部分切除術后影響肝再生的臨床病理學因素研究進展

陳述海，董冰子，馮玉杰，鄒浩，康曉亮，張炳遠，朱呈瞻

（青島大學附屬醫院，山東 青島 266003，1.肝膽胰外科，2.內分泌與代謝性疾病科）

肝臟再生是肝臟組織損失后剩余肝臟組織恢復肝臟體積和功能的復雜有序的病理生理過程。肝臟是唯一具有再生能力的內臟器官，手術切除后或化學損傷后肝臟均可以再生[1]。針對肝臟再生的研究已進行了數十年，許多外在和肝臟內在因素相互作用啟動和調節了整個再生過程，如膽汁酸和循環生長因子等[2]。雖然正常肝臟具有極好的再生能力，但是肝臟的多種臨床病理學改變會影響肝臟再生過程，其中肝硬化、脂肪性肝病、高齡和大量肝損傷等均可抑制正常的再生程序。特別是存在各種急、慢性肝損傷的患者，常因肝再生能力不足而在肝部分切除術后發生肝功能衰竭，從而限制了肝切除手術的臨床應用。

肝臟部分切除手術（partial hepatectomy，PH）是治療各種肝臟及膽道良惡性疾病的首選方案，殘肝體積不足而引發的肝功能衰竭是導致術后患者死亡的最主要原因。保留足夠的殘肝體積從而降低患者術后的死亡率以及并發癥發生率已成為肝切除術應用的瓶頸。門靜脈栓塞（portal vein embolization，PVE）、門靜脈結扎術（portal vein ligation，PVL）、聯合肝臟分隔和門靜脈結扎的分階段肝切除術（associating liver partition and portal vein ligation for staged hepatectomy，ALPPS）、活體肝移植等技術的運用也是基于肝再生的理論基礎。對肝臟再生能力的預測和評估直接影響上述臨床實踐，而影響肝切除術后肝再生的因素眾多，明確其具體影響對增強肝臟再生能力和水平，預防肝功能衰竭有重要意義。我們就最新研究進展綜述如下。

1 肝硬化對肝再生的影響

我國80%～90%肝細胞肝癌患者伴有肝硬化，探究肝硬化對肝再生的影響會對預后的改善大有裨益。Nagasue等[4]曾對4例肝硬化肝癌患者行右半肝切除術，其中有2例患者的殘肝在術后9～12個月體積恢復至原來的大小，而另外2例患者的殘肝體積也有增大卻始終沒有能夠恢復至原來的大小。Yamanaka等[5]研究顯示肝硬化肝臟切除術后需5個月才能達到正常，甚至有些終身異常，明顯慢于正常肝臟。大量研究已經證實肝硬化是影響肝切除術后肝再生的一個重要因素[6]，肝硬化的肝臟在術后再生的啟動期、增殖期、終止期以及肝功能恢復水平有明顯改變，表現為再生功能受損、再生過程緩慢，且部分殘肝細胞不能夠完全再生發育成正常肝細胞，而是發生變性甚至壞死，喪失正常功能。其具體可能涉及如下機制[7-9]：肝硬化肝組織內PIAS3（protein inhibitor of activated STAT3）增多導致STAT-3（signal trans-ducer and activator of transcription 3）蛋白與DNA結合的能力下降；肝再生起始階段的信號通路被表達上調的IκBα（NF-κB inhibitor-α）阻斷；IL-6、HGF等促進肝再生分子的表達被抑制等。考慮到肝硬化患者肝再生能力差，對這部分患者行肝部分切除術時，我們需要在術前精準地評估患者的剩余肝臟體積和肝臟質量，預留足夠的殘余肝臟體積以避免術后肝功能衰竭的發生，利用吲哚氰綠（ICG）排泄試驗對單位體積肝臟的“質量”進行評估，在預測肝臟切除術后殘肝衰竭導致的患者死亡具有優勢[10]。

2 年齡對肝再生的影響

年齡也是影響肝再生的一個重要因素，研究證實年齡越大，肝切除術后殘余肝再生速度越慢[6]，且術后早期和晚期的肝臟再生能力均下降，這導致老年患者擴大性肝切除術后更容易出現肝衰竭。Portolani等[11]研究老年患者和年輕患者組術后肝功能情況從而評價肝實質損害和術后肝潛在再生能力是否與年齡相關，認為老年患者手術風險增加。老年患者肝臟發生細胞衰老并伴隨著一系列生理功能的改變，如細胞凋亡增多、自噬水平下降、促炎反應蛋白慢性釋放[12]、內質網應激、脂肪毒性及肝前體細胞活性降低[13]等，影響肝細胞的增殖。越來越多的證據表明細胞內和細胞外的多種因素相互作用導致了肝再生能力的年齡依賴性下降[14]。研究發現，老齡大鼠肝臟中表達年齡相關的C/EBPα-Brm-HDAC1蛋白復合物[15]，該蛋白復合物占據c-Myc和Foxm1b的啟動子位點，從而阻止c-Myc、Foxm1b的表達活化，進而影響細胞DNA的復制以及必需的細胞周期調節基因的表達，最終導致肝臟再生延遲和能力下降。人工合成的FXR（farnesoid X receptor）配體能夠通過誘導Foxm1b基因的表達從而促進老年肝再生，這些調節因子可以激發老齡肝臟的再生潛能，這一論點也被老年肝臟再生能力的下降可以被生長激素或年輕動物的血清所逆轉所證實。因此老年患者行擴大性肝切除需十分謹慎，補充外源性肝再生促進因子對預防老年人肝切除術后殘肝不足而引發的肝衰竭有幫助[2]。

目前也有關于年齡影響肝再生能力的不同研究結果，Russolillo等[16]分析高齡對門靜脈血流阻斷（portal vein occlusion，PVO）后的肝再生和早期預后的影響后，證實PVO后肝再生能力并不因高齡而減弱，但年齡≥70歲是肝切除術后肝功能衰竭的獨立危險因素。Inoue等[17]將行肝切除術的患者以80歲為界限分為年輕組和年老組并比較了術后并發癥和殘肝再生的形態學變化，結果發現與年輕組相比，年老組中Clavien-Dindo分級在IIIa及以上的病例數目與年輕組并無差別，殘肝再生在形態學上也沒有延遲，這提示老年并不成為肝切除手術的禁忌證。導致此矛盾結果是因為一些研究的手術指征沒有標準化、患者基礎肝臟背景不同，且主要關注術后患者的短期并發癥發生率和病死率而忽視了肝臟的生理學功能恢復情況。我們期待更加嚴謹且大樣本量的臨床和基礎研究。

3 肥胖對肝再生的影響

高BMI指數及肥胖會引起肝臟的脂肪變性，從而引起機體一系列代謝改變，對肝臟的再生能力產生影響。目前大多數研究發現輕中度脂肪肝不會影響肝再生，而重度脂肪肝對于肝再生產生不利影響。Pagano等[18]研究發現低BMI指數患者在肝切除術后早期再生能力強。Kele等[19]研究顯示在肝切除術后的早期，脂肪變性的肝臟的再生情況與正常肝臟相近，但其再生能力隨著時間的延長明顯降低。?ivny等[20]和Linecker等[21]研究證實，高膽固醇餐飼養的小鼠肝再生能力減弱，小鼠肝臟的脂肪變性是代謝綜合征的表現，降低了肝臟應對炎癥應激或組織缺失后的再生能力。而Garnol等[22]發現肝臟脂肪變性的小鼠術后肝細胞的DNA合成量與無脂肪變性的小鼠無差別，Sydor等[23]研究顯示肝臟脂肪變性并不減弱肝切除術后肝再生能力，甚至發現輕度脂肪變性的肝臟還有較強的再生能力。目前仍需進一步研究來解釋肝脂肪變性如何影響肝切除術后的肝臟再生。

4 脾臟體積、門靜脈高壓及脾切除對肝再生的影響

有報道顯示在行肝部分切除術時聯合脾切除可以通過降低門脈壓力促進肝臟再生，預防術后肝功能衰竭[24]。Athanasiou等[25]研究發現，與單純脾動脈結扎相比，行脾切除時肝臟中反映肝臟再生活性的Ki-67指數和增殖細胞核抗原的表達明顯升高，肝臟DNA合成增強，肝再生能力及肝功能得到顯著改善。Yamada等[26]報道行肝部分切除術后再生肝臟體積與脾臟體積呈負相關。Liu等[27]觀察到再次肝切除動物模型中，聯合脾切除可促進肝臟早期功能恢復和再生。目前認為，門靜脈的血流動力學的改變激活了肝切除術后的肝臟的再生進程[28]，但過高的門靜脈壓力導致肝臟的過度灌注，引起肝細胞的缺氧應激損傷。脾靜脈血流量占門脈血流量的20%～40%，其在調節肝臟血流動力學方面的意義不容小覷。Athanasiou等[29]證實，脾切除或給予特利加壓素可減少肝臟過度灌注，改善功能性肝臟體積過小和肝臟過度灌注引發的持續性門靜脈高壓，是防治小肝綜合征的有效外科處置方法。最新的研究認識到切除脾臟可以通過改變肝臟血流減輕殘余肝臟的過度灌注，進而平衡了肝臟的氧氣輸送和消耗；增加促進肝臟再生的細胞因子；調節再生肝中肝細胞的定位和結構；促進再生肝細胞的緊密連接和細胞極性的形成等方面增加肝再生能力，從而促進肝切除術后肝臟的再生[27，30]。這提示我們，脾臟切除，尤其是在合并肝硬化門靜脈高壓及脾功能亢進時的脾切除；減輕肝切除術后的肝臟過度灌注；降低門靜脈壓力等策略可以促進肝臟再生，預防殘肝體積不足引起的手術并發癥。

5 殘余肝臟體積對肝再生的影響

肝部分切除術后殘余肝臟的體積與肝臟的再生速度及程度有密切關系。Pagano等[18，31]研究發現，肝臟再生的體積與殘余肝臟體積（future remnant liver volume，FRLV）存在顯著的負相關。FRLV每減少100 mL，平均肝臟再生量增加大約15%。進一步研究發現，切除較大體積的肝臟可能會導致更高濃度的細胞因子TNF-α和IL-6的釋放，進而促進殘肝的生長。Pagano等認為，正是這種術后殘肝功能儲備量與機體代謝需求量的不平衡成為調節殘余肝組織再生的重要因素。Inoue等[32]的研究證實，肝部分切除后1周肝再生速度達到高峰，切除比例大的患者肝臟的再生時間明顯長于切除比例小的患者，前者在術后各時間點的殘肝再生率均顯著低于后者，聯合門靜脈部分切除的患者在術后1個月內的肝功能指標恢復較差。殘余肝再生的速度主要與切除門靜脈和肝實質切除量密切相關，切除率越大，肝臟再生的時間越長。誠然，殘余肝臟體積過少會導致人體臟器功能的衰竭，從而影響肝再生，但在確定了避免“小肝綜合征”和其他相關并發癥發生的FRLV下限值后，較低的FRLV對于肝再生是有促進作用的[31]。

6 黃疸對肝再生的影響

膽道的通暢和膽汁向腸道內的順利排泄對維持正常肝臟功能有重要意義。梗阻性黃疸時膽汁中的有毒物質如膽紅素、膽鹽會返流入血并積聚于血液中，引起人體的營養缺陷、感染、急性腎功能衰竭、凝血功能障礙和心血管系統損害從而嚴重影響肝切除患者的肝功能恢復，結石或者膽道腫瘤等各種原因均可以引起術前黃疸，這部分患者在同時行肝臟部分切除手術后總并發癥和肝功能衰竭發生率高[33]。文獻證實，術前存在黃疸發生術后肝功能衰竭的危險因素，將其納入風險評估體積，在臨床中取得較好的驗證效果[10]。金昌國[34]通過研究術前總膽紅素聯合殘肝體積與術后肝功能不全的關系提出了在梗阻性黃疽條件下肝切除后預測術后肝功能不全的標準殘肝率的臨界值為41.2%，術前總膽紅素水平＞186.7 μmol/L和標準殘肝率＜41.2%均為梗阻性黃疽狀態下肝切除術后肝功能不全的獨立危險因素。動物研究發現黃疸大鼠行肝切除術后TNF-α和IL-6的表達量顯著降低于正常大鼠組，術后早期肝再生啟動延遲，肝細胞再生能力受損，這可能與營養不良、肝臟結構和功能改變、肝細胞增殖障礙和凋亡增加、肝再生過程中能量供應不足等原因有關[35-36]。近年最新研究發現膽汁酸和其受體FXR相結合后可以激活下游信號通路，從而對肝臟再生產生重要而復雜的調控作用。在大鼠的實驗中，膽汁酸水平升高增加了FXR的表達，從而加速肝切除術后肝再生和肝功能的恢復。膽汁酸通過激活FXR及TGR5可以抑制腸道細菌的過度增殖并減輕肝臟和小腸的炎癥反應從而減輕可能發生的系統性炎癥反應綜合征或敗血癥。TGR5是膽汁酸的膜受體，在肝再生中有著獨特的作用，可通過控制膽汁酸的疏水性和抑制炎癥反應來保護殘肝免受高負荷的膽汁酸影響而有利于肝細胞的再生[37]。黃疸時極易發生腸道菌群的改變，研究發現，腸源性內毒素可以誘導肝臟DNA合成并釋放多種肝營養因子，內毒素的脂多糖（LPS）可以通過增強HGF活性；上調c-JUN和STAT3；激活BAs-TGR5-cAMP信號通路；激活Kupffer細胞的吞噬功能等途徑促進肝再生[38-39]。文獻指出，無論是術前還是術后膽道引流等各種原因引起的膽汁丟失可能降低肝臟的再生能力[28]，但也可能與膽鹽蓄積、電解質的紊亂、腸道細菌移位等多個因素有關，其具體機制目前尚未完全明確，也有待于進一步研究。

明確了黃疸對肝臟再生的不利影響后，我們對存在梗阻性黃疸的患者行肝部分切除術時要充分考慮到術后肝功能衰竭帶來的手術風險。目前膽汁回輸、調節腸道菌群等方法已經在臨床上被應用于肝腸循環受損的患者，相信隨著基礎研究的加深，更多更加有效的干預措施將提高黃疸患者肝切除術后肝再生的能力，從而使得肝切除手術的適應證不斷擴大。

7 其他因素對肝再生的影響

大多數文獻證實化療對于肝切除術后肝臟的再生能力及肝功能的恢復沒有明顯不利影響[9、40]。我們在臨床中觀測到肝切除術后發生膽漏的患者肝功能恢復較慢，Bednarsch等[41]證實術后膽漏損害了肝臟手術后肝再生及肝功能的恢復，Lederer等[42]在大鼠的實驗研究顯示存在腹腔膽漏的大鼠細胞有絲分裂指數降低了89%，而IbisC等[43]則報道術后膽漏對肝再生率無明顯影響。慢性酒精暴露可以通過改變肝細胞對TNF的反應性，降低增殖細胞核抗原表達和阻斷HGF受體的自身磷酸化等途徑影響肝細胞的再生。在肝臟再生過程中，維生素C和E連用可以通過減少肝臟脂質過氧化作用而顯著改善酒精性肝損傷，防止酒精介導的毒性作用[44]。乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）感染可通過促進肝切除后早期IL-6的超表達，抑制胰島素受體的信號轉導等途徑抑制肝臟的再生[45-46]。Pagano等[18]研究發現術后感染（healthcare-associated infections，HAI）與肝再生能力無關。Margonis等[47]研究發現，肝切除手術前低血糖與術后早期較低的再生體積相關。Andert等[48]發現，動物端粒的長度與肝臟再生能力顯著相關。在老年大鼠中，肝再生能力強的大鼠的端粒顯著長于普通再生能力的大鼠，這證實大鼠肝細胞中的端粒長度可以作為肝再生的一個可能的預測標志物，并且可以幫助鑒定具有高肝再生能力的老年人。此外，最新研究還發現heme oxygenase 1（HO-1）的抑制劑SnPP（tin protoporphyrin IX）對小鼠的肝切除術后的肝再生具有促進作用[33，49]。

綜上所述，肝硬化損傷了肝臟的再生能力；多數文獻證實高齡和肥胖不利于肝臟的再生；脾臟體積大和門靜脈高壓不利于肝臟的再生，而脾切除可以有效促進肝臟的再生。在一定的FRLV范圍內，較低的FRLV對于肝再生具有促進作用；黃疸時肝再生能力下降，膽汁酸的丟失導致肝再生受損，而腸道菌群在肝再生中發揮重要作用；肝炎、酒精暴露、膽漏及端粒長度等因素都對肝切除術后肝再生具有影響。更多的臨床和基礎研究將會明確各種影響因素的具體作用和機制。未來我們可以構建各種影響因素對肝臟再生作用的評估模型體系，從而量化預測肝切除術后肝再生水平，采取有針對性的干預措施提高肝臟再生的能力和水平，這對判斷、預防和降低肝切除手術后肝功能衰竭等并發癥的發生率，改善患者預后，促進肝膽外科疾病的診治水平具有重要意義。此外，目前已闡明部分調控正常肝臟再生的生物學機制，對如何加快上述病理改變的肝臟術后再生具有重要價值。