肝臟再生研究進展

潘杰偉 丁隆

【摘要】肝臟在手術切除、化學損傷及病毒等損傷后具有很強再生能力，然而肝臟再生過程非常復雜包括肝細胞再生的啟動、增殖及終止三個階段。參與肝細胞再生的是已經分化成熟并處于穩定狀態的肝細胞通過有關基因轉錄及翻譯，并通過相關細胞因子組成信號通路參與肝臟再生整個過程。目前國內外一些研究表明Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白-1（Keap1）-核因子E2相關因子2（Nrf2）組成的信號通路與細胞增殖有密切關系，也是近些年來對肝臟再生研究比較熱門的領域?，F文根據國內外目前研究結果，綜述Keap1/Nrf2信號通路是如何在肝臟再生三個階段如何起作用。以期能發現該信號通路重要節點，為今后研究該信號通路的深入研究及研究促進肝臟再生藥物提供研究思路。

【關鍵詞】肝臟再生;Keap1;Nrf2;啟動階段;增殖階段;終止階段

肝臟是人體內部最大的器官。成人肝臟的平均重量為1.5千克。它是人體消化系統中最大的消化腺。它是消化系統中產生膽汁的器官，主要在新陳代謝中起作用。它在體內起著脫氧、合成和儲存肝臟糖和分泌蛋白的作用。還有解毒、造血和凝血作用。肝臟有生物轉化，它分解或完全離開身體的許多非營養物質的代謝，如藥物，毒藥，和某些代謝物來自身體內外。這種效果也被稱為解毒功能。所以肝臟是人體不可或缺的“化工廠”。然而在解毒時勢必對肝細胞造成損傷;肝臟不僅遭受藥物損害，還遭受到病毒、肝臟手術（術中肝細胞切術肝細胞減少、術中阻斷肝臟血流后導致缺血再灌注損傷等）等損害。肝損傷后肝細胞再生能力決定預后。所以對肝臟再生的基礎和臨床方面的研究和實踐有利于肝損傷后組織器官功能的恢復。肝臟具有強大的防御功能和再生能力。肝再生（liver regeneraion，LR）是指由各種原因（手術、創傷、中毒、感染、壞死等）引起的肝損傷。各種反饋信號刺激GO期肝細胞增殖。殘馀肝細胞通過高保真細胞增殖，由基本的非生長狀態轉變為快速生長狀態，以彌補肝組織的損失和損傷，恢復肝臟的生理功能?；謴椭猎畜w積和重量，以保持最佳的肝重/體質量比，最終達到肝組織結構的重建及肝功能恢復。這主要是由于肝細胞重新進入細胞周期（即肝細胞從靜止的GO期到G1期，以及有絲分裂）。也有一些證據表明，雙潛能（Bipotential）干細胞，稱為卵圓形紅細胞（Ovalocyte），存在于導管的管中。這些細胞可以分化為任何細胞或以后在膽管細胞（Cholangiocytes）。肝臟再生是通過受損傷后剩余肝臟組織通過高保真的細胞增殖，使殘余肝細胞進入細胞周期修復肝臟大小及生理功能。肝再生由多種細胞因子的分泌，多步驟（啟動、終止），多條信號通路的激活等參與，然而這一修復過程的機制非常復雜。肝再生可以被人為地分為個階段：①啟動階段;②增生階段;③抑制階段。肝再生的三個階段涉及一個非常復雜的過程，涉及多個基因、細胞因子和信號通路。然而參與肝臟再生的信號通路與信號通路之間、信號通路與細胞因子及細胞因子與細胞因子之間關系錯綜復雜，相互影響，導致經過長達二三十年的研究仍沒有突破性研究。因此，近些年來對肝臟再生有關的信號通路研究吸引越來越多的科學家加入。目前有研究表明，Keap1/Nrf2信號通路在肝損傷后三個階段的再生中起重要作用。Keap1/Nrf2信號通路是Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白-l（Keap1）在細胞氧化應激反應中的調節因子。為含有624個氨基酸的多肽，Nrf2結合蛋白在細胞質中。Nrf2是一種氧化應激轉錄因子，包含六個高度保守的結構域，是抗氧化反應元件（antioxident response elemenr，ARE）在靶基因的啟動子。在生理條件下，Keap1作為Nrf2的負調節因子，在細胞質中定位Nrf2，介導Nrf2的泛素化，維持細胞內Nrf2的穩態。相關研究表明，在生理狀態下Nrf2參與肝損傷后肝細胞再生細胞增殖過程。Keap1/Nrf2信號通路影響至關重要因此近年對Keap1/Nrf2信號通路的研究受到越來越的科研人員的關注并且參與其中。目前的研究成果：

啟動階段：己經分化成熟并處于靜止狀態的GO期肝細胞在肝損傷后經過一系列反應重新進入細胞周期G1期的過程。肝細胞生長因子（hepatocytegrowthfactor，HGF）、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）和轉化生長因子-α（transforming growth factor-α，TGF-a）被認為是啟動G1期到S期起作用的因子。該過程有研究Keap1基因表達受抑制或表達產物缺失能夠延遲增殖的肝細胞進入s期。肝細胞生長因子（Hepatocyte growthfactor，HGF）和表皮生長因子（epidermalgrowthfactor，EGF）是直接促進肝細胞分裂的兩種最強的有絲分裂原。分別通過它們的受體c-Met和EGFR起作用。根據胡敏的研究結果表明，Keap1的缺失導致肝細胞再生過程中c-Met及EGFR磷酸化被抑制、Akt1（T308）和p70S6K （T389）失活，使得再生肝細胞進入s期延遲。Keap1的缺失還可以引起細胞周期的氧化還原反應破壞使得肝細胞有G1期進入S期延遲及S期的進程遭到破壞，甚至有絲分裂的規律受到破壞。因此Keap1可以通過使有絲分裂信號分子失活及細胞周期氧化還原反應破壞來對肝再生啟動階段產生影響。

增值階段：這階段主要由靜止肝細胞經活化后進入細胞周期，通過有絲分裂進行增殖形成新的肝小葉結構，進而恢復肝臟功能。有研究表明，cyclinD1基因的轉錄、翻譯和表達以及cyclinD1細胞因子的激活是增殖期重要的調控位點。肝細胞活化后進入G1-s期后，有多個細胞因子參與，細胞周期素D1（eyelinD1）大量表達及活化是肝臟再生增殖期的重要調控靶點。CyelinD1，D2和D3的過表達引起肝細胞增殖以及肝細胞的增大，D1，D2比D3更為活躍。Jaumot等研究表明，大鼠PH術后12h，肝細胞cyclinDl mRNA表達達高峰，eyelinD1蛋白在術后24h達高峰。國內有研究表明Nrf2的缺乏可以影響肝臟再生eyelinD1轉錄以及蛋白的表達，從而抑制肝臟再生。在細胞周期中，Weel/Cdc2/Cyclin B1信號通路對G2期到M期有重要調控作用。Nrf2的缺失導致細胞周期中該信號通路異常及Cdc2活性降低從而抑制再生肝細胞進入M期來影響肝再生。目前已經證實CyclinA的及時降解是M期前進的一個關鍵，因為Cyclin A不降解可以導致在細胞分裂中期的細胞阻滯研究表明，Nrf2可以抑制Cyclin A2基因過度轉錄及翻譯。因此當Nrf2缺失時可以通過對細胞周期Weel/Cdc2/Cyclin B1信號通路，CyclinA表達影響進而對肝再生產生影響。

終止階段：是指經過肝細胞有絲分裂肝細胞增殖，使得肝臟組織結果回復，使得肝臟恢復原來體積及功能后激活參與此階段的基因、細胞因子及信號通路便終止肝臟再生。目前的研究表明，細胞周期素抑制劑、細胞周期依賴性激酶抑制劑（CDK抑制劑，CKI）和細胞分裂信號抑制因子（抑制IL-6/STAT 3信號通路活性的抑制劑，SoCs）作為一種負調控信號參與了術后肝再生的調節。該階段是肝再生三個階段研究最少，相關機制最不清楚的階段。在這個階段，Keap1/Nrf2信號通路是如何調控這一過程的，根據目前的研究結果仍不能明確。

結論及展望

然而研究至今尚未有明確的參與肝臟再生的信號通路被鑒別，一旦該信號通路某些細胞因子缺失或某些基因被敲除可使肝臟再生停滯。根據目前研究結果，證實Keap1與Nrf2組成的信號通路在損傷后肝再生過程所起的作用是通過對細胞周期及有絲分裂進行調節等途徑發揮的。然而現有的研究對Keap1、Nrf2基因及表達產物是怎么獨立對細胞周期的調控進而影響肝再生的具體機制及過程仍未獲得突破性研究。參與該信號通路的分子間相互作用，這些分子之間形成共調節、負反饋及競爭性結合等作用機制仍未明晰。綜上所述，在未來的時間里，我們可以深入研究Keap1/Nrf2信號通路中Keap1、Nrf2怎么獨立對肝再生細胞周期的調控，以及參與調節這些細胞因子的相互作用機制。因此，對Keap1/Nrf2信號通路的深入研究，有助于研究作用于此信號通路的藥物，從而可以研究出促進肝損傷或肝部分切除術后再生的藥物，促進肝修復和再生具有重要價值，從而提高肝損傷、肝切除或肝移植術后患者的預后。