肝再生

張美琪

肝臟是僅在脊椎動物中發現的一種器官，能夠排解各種代謝產物，合成蛋白質并產生消化和生長所必需的生化物質。同時，肝臟是唯一具有再生能力的內臟器官，可以從剩余組織中生長從而替代失去的肝臟組織。組織再生是一個過程，在這個過程中，受損器官的其余細胞會長出以抵消丟失的細胞。該領域是相對較新的學科，幾十年來一直是臨床醫生，外科醫生和科學家進行深入研究的重點。許多醫學專家，科學家，生物學家和生物工程師都致力于深入理解肝臟再生的過程，努力利用肝臟再生來探尋組織再生的奧秘。多年來，研究人員對嚙齒類動物部分肝切除術后的肝再生進行了廣泛的研究。

1肝再生的歷史

肝臟的再生能力可以追溯到古希臘神話中的英雄普羅米修斯，他從奧林匹亞眾神之王宙斯那里偷走了火，將其獻給人類。泰坦受到宙斯的懲罰，宙斯將他拴在巖石上，每天都派鷹來取食肝臟。令人驚訝的是，第二天肝臟恢復到原來的體積，因此鷹便每天來食其肝臟。[1][2]此外，在19世紀，當人們將肝臟的一小部分切除后，發現肝臟組織可以恢復，至此首次將這種行為定義為肝臟的再生。[3]

2肝再生模型的構建

有兩種主要類型的模型用于研究肝臟再生，包括手術切除（也稱為部分肝切除術）和化學性肝損害。盡管這兩種模型中肝臟再生的機制和動力學是不同的，但許多相同的信號傳導途徑刺激了這兩種途徑中的肝臟再生。[4]

2.1肝切除模型

三分之二的肝切除術誘導肝臟再生是用于研究肝再生現象最常見的實驗嚙齒動物模型。[5]希金斯等人首次對其進行了報道，并進行了數十年的研究，提供了有關肝臟再生的大多數知識。嚙齒動物部分肝切除術（PH）模型涉及手術切除左側外側，左側內側和右側內側葉，而留下右側外側和尾狀葉，這相當于肝臟大小減少了66%。切除后，剩余的肝組織會增生并擴大其體積，在5-7天內基本恢復五個葉的原始質量。其中，大鼠的峰值增殖時間是在24小時后，而小鼠的峰值增殖時間是36至48小時。并且由于以下原因，該模型是最優選和經典的模型：（a）由于嚙齒動物的肝臟解剖結構均勻，外科手術操作者具有較高的切除精度。（b）該手術操作簡單，不需要先進的手術技術。（c）嚙齒動物對它的耐受性很好，圍手術期死亡率也沒有顯著降低。（d）與殘余肝組織的任何組織學損傷無關。（e）從頭5分鐘到5-7天可以觀察到的后續事件的時序準確性。這些證據使肝部分切除模型成為許多研究人員的最佳選擇。[6]

2.2化學性肝毒性損傷或藥理模型

肝除了手術PH模型外，肝臟還具有在化學誘導的損傷后再生的能力。與肝切除模型相比，該藥理模型更易于執行，并且具有更大的臨床意義，因為它會模擬某些肝臟疾病的壞死性損傷。該模型的主要缺點是肝重現性和標準化性差，此外難以預期肝損傷和再生的程度，并且難以避免實驗之間的實質性差異。也就是說，提高毒素濃度可引起急性肝損傷，而反復給予毒素可導致肝硬化。此外，毒素的全身和局部作用取決于給藥方式，劑量等。[7]

在下文中，將介紹幾種藥理模型的試劑及其使用效果。

2.2.1四氯化碳

它是常見的肝毒性化合物。在被細胞色素P450 2E1（CYP2E1）分解后，它誘導急性肝損傷，導致形成高反應性和劇毒的自由基：三氯甲基和三氯甲基過氧基自由基。這些代謝物觸發肝細胞內DNA，蛋白質，脂質和碳水化合物的氧化損傷，導致其壞死。它還伴隨著產生更多氧自由基和細胞因子的KC的刺激，從而使細胞的遭受更大的損害。繼而會引起以多形核白細胞和巨噬細胞為代表的急性炎癥反應，以達到清除肝細胞的壞死碎片的目的。這種類型的損傷是可逆的急性肝損傷，可以觀察到小鼠血漿ALT活性在36小時內出現極度升高，然后在四氯化碳暴露72小時后降至36小時水平的90%以上，此時進行肝臟再生。它的特征是小葉中心壞死主要發生在CYP2E1高度集中的中央周圍區域（3區）。[7]

2.2.2D-半乳糖胺

它被認為是強肝毒性化合物。它會通過干擾肝臟的代謝系統而導致急性肝功能衰竭，從而導致三磷酸尿苷的消耗，進而抑制RNA和蛋白質的合成。此外，d-半乳糖胺通過促進腸肥大細胞脫顆粒而抑制了腸道保護屏障，從而促進了肝細胞的炎癥和壞死，從而使更多的內毒素到達肝臟的門脈循環。再生事件的順序與CCL4的發生同時發生，但是該模型的肝臟再生能力弱于四氯化碳。[7]

2.2.3對乙酰氨基酚或撲熱息痛

它是一種眾所周知的解熱鎮痛藥。過量的對乙酰氨基酚具有毒性作用，臨床表現為暴發性急性肝衰竭。該模型在小鼠中大量使用，以研究急性肝損傷的機制。給予對乙酰氨基酚的超藥理毒性劑量使肝臟中的生理代謝反應不堪重負，從而導致N-乙酰基-苯醌亞胺的有毒代謝物積聚。隨后，自由基和細胞因子的形成以及KC活化是引起急性炎癥反應和細胞壞死的主要病理問題。與其他模型相比，該毒性模型的肝臟再生過程相對較少。[7]

4總結

肝臟通過切除或者化學誘導等方法達成再生的目的，以供科學研究。肝再生過程是十分復雜且精細的過程，許多細胞因子，生長因子和信號傳導途徑可以完美協調地協同工作，以確保剩余肝小葉的最佳生長。也正是由于肝再生的復雜和精密，我們在肝再生的研究上還有很長的路要走。

參考文獻：

[1]Michalopoulos GK， DeFrances MC. Liver regeneration. Science. 1997;276（5309）：60–66. doi：10.1126/science.276.5309.60

[2]Rychtrmoc D， Libra A， Buncek M， Garnol T， Cervinková Z. Studying liver regeneration by means of molecular biology： how far we are in interpreting the findings？. Acta Medica （Hradec Kralove）. 2009;52（3）：91–99. doi：10.14712/18059694.2016.112

[3]Milne LS （1909）. The histology of liver tissue regeneration. The Journal of Pathology and Bacteriology， 13（1）， 127–160.

[4]Mehendale HM， Apte U （2010）. "Liver Regeneration and Tissue Repair". Comprehensive Toxicology. pp. 339–67.

[5]Higgins GM， & Anderson RM （1931）. Experimental pathology of the liver. I. Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Archives of Pathology， 12， 186–202.

[6]Pritchard MT， & Apte U （2015）. Models to study liver regeneration In Apte U （Ed.）， Liver regeneration： Basic mechanisms， relevant models and clinical applications （pp. 15–40）. Cambridge， MA： Academic press

[7]Pritchard MT， & Apte U （2015）. Models to study liver regeneration In Apte U （Ed.）， Liver regeneration： Basic mechanisms， relevant models and clinical applications （pp. 15–40）. Cambridge， MA： Academic press.

張美琪? 遼寧師范大學