促進肝臟再生的藥物及其機制

余婧婷，吳曉明

(1.中國藥科大學，江蘇省新藥篩選重點實驗室，江蘇 南京 210009；2.中國藥科大學藥物科學研究院，江蘇 南京 210009；3.中國藥科大學藥物化學教研室，江蘇 南京 210009)

隨著年齡的增長，人類會受到衰老帶來的苦痛，例如臉上會爬滿皺紋，膝蓋會由于關節炎而吱吱作響，還會遭受疾病帶來的后遺癥(如失明、傷口難以愈合和心臟功能喪失等)。修復受損組織的能力對后生動物(多細胞生物體)是必不可少的。 一些生物體(例如蠑螈)具有完全再生整個斷肢的能力，與此不同的是，人類的先天再生能力存在一定的限制，只能部分替換受損的器官(如肝臟再生)[1]。因此，人類的身體會留下傷痕，活動性會下降，機能會削弱。這個問題引出了目前熱門的研究領域——器官修復和再生。

人類的皮膚、血液和腸道中的干細胞能夠快速產生數以百萬計的子細胞來維持機體的需要。然而，其他的組織和器官如心臟和中樞神經系統不容易重建[2]。現如今，一方面有多種多樣干細胞重新編程的方法，但另一方面也需要刺激細胞再生能力和增強細胞存活的方法。大多數再生醫學策略都集中在生物材料和細胞的植入，這就使得具有特異性和安全性的促細胞再生藥物仍存在巨大的開發潛力。

肝臟是以代謝功能為主的器官，并在身體里面扮演著祛毒素、儲存糖原、合成分泌性蛋白等角色[3]。同時，肝臟也是人體中能夠再生的少數器官之一。因創傷或慢性疾病而導致肝臟損傷時，肝實質細胞通過分裂產生新的肝實質細胞實現再生[4]。然而，肝臟的自我修復能力有時也會被壓倒性或持續性損傷所抑制。

對于活動性肝炎、肝硬化和殘留肝組織有限的患者，肝臟大量切除后容易產生嚴重的并發癥——肝衰竭。據統計，肝切除術后肝功能衰竭的發生率約為0.70%～33.83%，并且與殘余肝組織和肝功能不足有關[5]。雖然殘肝的快速再生對于促進肝切除術后恢復以及預防肝衰竭至關重要，但是目前尚無已獲批準的療法可用于加速肝再生。藥物仍然是治療肝臟疾病的主要手段，促進肝臟再生藥物的研究和開發迫在眉睫。

肝再生是一種由細胞因子、生長因子、激素和神經遞質調節的精細過程。在肝組織受損后的數日內，機體能夠協調一致地恢復肝臟的質量和功能[6]。目前廣泛研究的肝再生機制有兩種：肝細胞補償性增生和干/祖細胞介導的再生[7]。肝細胞補償性增生是通過實質細胞的分化、肝細胞的代償性肥大和增生來實現肝實質的恢復。雖然部分肝切除術后的肝再生絕大部分取決于肝細胞的增殖，但是許多研究也已經證實干/祖細胞參與了肝再生。無論是在生理條件下還是肝臟受到損傷后，骨髓來源的造血干細胞和間充質干細胞都可以被誘導以分化成肝細胞[5]。由于大多數形式損傷后的肝臟再生不依賴于干細胞或祖細胞，而是涉及成熟細胞的有絲分裂，因此，大部分肝再生藥物所涉及的機制均為肝細胞補償性增生。在此，本文描述了具有促肝再生作用的藥物及其可能的作用機制，希望為再生修復和肝臟疾病領域的研究提供新的思路。

1 藥物及其作用機制

1.1 在研小分子藥物 凱斯西儲大學和得克薩斯大學西南醫學中心的研究人員研究發現，抑制15-羥基前列腺素脫氫酶(15-PGDH)能夠加強小鼠多個器官中的組織再生[8]。在化學篩選中，他們確定了15-PGDH的小分子抑制劑SW033291，發現該小分子通過增加骨髓以及其他組織中的前列腺素PGE2的水平，從而加速接受骨髓移植小鼠的造血功能恢復[9]，促進小鼠結腸炎和肝損傷模型中的組織再生[10]。對于原發性肝癌或癌細胞轉移至肝臟的結腸癌患者來說，他們的手術資格受限于術后的殘留肝臟能否再生到充足的肝臟重量，因此，施用SW033291或許使得他們在接受部分肝切除術后具有較好的預后。

有研究報道，Hippo途徑是調節器官大小和再生的關鍵信號通路[11]。其中Hippo的直系同源物激酶MST1和MST2(MST1/2)是該途徑的中心成分，因此MST1/2成了誘導組織再生的重要靶點。廈門大學和北京大學的研究者們采用基于酶聯免疫吸附測定的高通量生化測定法，發現了可逆的選擇性MST1/2抑制劑XMU-MP-1。XMU-MP-1具有優異的體內藥代動力學，并能夠促進結腸炎小鼠的腸道修復、增強肝臟的修復和再生[12]。這說明MST1/2激酶活性的藥理學調節可能成為一種增強組織修復和再生的新方法，同時，XMU-MP-1也許能夠成為靶向再生藥物開發的先導化合物。

1.2 老藥新用類藥物 卡馬西平(Carbamazepine)是一種被廣泛使用的抗驚厥藥和心境穩定劑，可激活多種增殖和促生存通路。日本大阪大學的研究團隊發現卡馬西平可以促進肝細胞增殖并改善肝臟再生[13-14]。動物實驗表明卡馬西平能夠促進70%部分肝切除小鼠的肝臟生長速度，改善致死性的85%大規模肝切除術后的小鼠的存活率，減輕四氯化碳(CCl4)誘導的肝纖維化。卡馬西平屬于鎮靜催眠類藥物，該類藥物普遍能夠激活絲氨酸/蘇氨酸激酶 (Akt)和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路，而這兩條通路與細胞增殖相關。研究發現卡西平能夠強烈激活磷脂酰肌醇激酶/蘇氨酸激酶/雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信號通路，此外，基因芯片檢測顯示孕烷X受體/視黃醇X受體(PXR/RXR)、法尼醇X受體/視黃醇X受體(FXR/RXR)等通路可能也與卡馬西平促進肝再生的作用有關。總之，該研究表明卡馬西平通過激活mTOR信號通路表現出促肝細胞增殖作用，說明卡馬西平有可能成為促進肝切除手術患者肝臟再生的有效治療藥物。

胺碘酮(Amiodarone)是臨床中廣泛使用、耐受性良好的抗心律失常藥物，具有降低鈣通透性，誘導自噬的作用。有報道，胺碘酮能夠改善90%肝切除后的小鼠肝臟再生、存活率以及肝損傷[15]。研究發現，肝臟再生的早期階段激活了體內自噬。胺碘酮通過mTOR非依賴性信號通路誘導自噬，從而促進肝細胞增殖和肝臟生長。因此，胺碘酮可能是促進肝臟再生、改善肝損傷、提高肝切除患者生存率的有效藥物。

沙利度胺(Thalidomide)是德國制藥商格蘭泰公司于20世紀50年代推出的一種鎮靜劑，為谷氨酸衍生物，具有免疫調節、抗炎等作用。研究發現，沙利度胺的抗炎作用及其內皮破壞效應能夠促進肝移植后的細胞植入，同時還能加快肝臟的再生速度[16]。沙利度胺通過拮抗腫瘤壞死因子(TNF-α)介導的信號通路，從而抑制炎癥反應、改善肝臟微環境，利于移植細胞的移植和增殖。這說明沙利度胺能夠改善移植細胞的植入和肝臟再生，此類藥物可能推動人類肝移植研究的進展。

依那西普(Etanercept)是一種抗風濕病的生物制劑，同時作為TNF-α的拮抗劑，能夠通過抑制TNF-α發揮控制炎癥、阻斷病情進展的作用。研究發現，在用倒千里光堿(可抑制小鼠肝臟損傷后肝細胞增殖和肝臟再生)處理或經過部分肝切除術的動物中，依那西普預處理能夠顯著加速其肝臟再生的速度[17]。TNF-α通過調節多種細胞因子/趨化因子/受體的表達，在移植誘導的炎癥中發揮重要作用。而依那西普對TNF-α的拮抗作用則降低了移植細胞的清除率并加速了肝臟的再灌注，這種控制肝臟炎癥的藥理學方法將有助于優化臨床上肝細胞移植的治療策略。

美洛昔康(Meloxicam)是一種非甾體抗炎藥，用于類風濕性關節炎、疼痛性骨關節炎(關節病、退行性骨關節病)的治療。研究發現，在肥胖小鼠進行部分肝切除后，美洛昔康預處理能夠改善肝損傷、增加肝細胞的有絲分裂速率、加快肝臟質量恢復的速度、顯著提高小鼠的存活率[18]。這是由于美洛昔康能夠誘導表皮生長因子受體(EGFR)的表達，改善飲食誘導的肥胖小鼠中肝臟的脂肪變性并促進肝臟再生。這些結果說明，美洛昔康或許可用于改善脂肪肝患者肝切除或肝移植術后的肝臟再生。

右美托咪定(Dexmedetomidine，Dex)為α2-腎上腺素受體激動劑，臨床上適用于重病監護治療期間插管和使用呼吸機患者的鎮靜。已知炎性小體的激活由在細胞增殖中起重要作用的NOD-樣受體(NLR)介導，其中NOD-樣受體家族3(NLRP3)能夠感知最廣泛的刺激，被不同的病原體或危險信號激活。已經證明了右美托咪定能夠通過抑制Toll樣受體/核因子-κB(TLR4/NF-κB)途徑來保護肝臟免于缺血再灌注損傷，而TLR4 / NF-κB途徑對于NLRP3炎性小體的激活至關重要。研究發現Dex預處理可以通過抑制炎癥而促進肝再生和肝功能恢復[19]，其可能是通過抑制TLR4/NFκB途徑而在肝再生中發揮重要作用，因此Dex可能作為有效的治療劑用于臨床上促進肝臟的再生。

雙環醇(Bicyclol)為聯苯雙酯結構類似物，具有抗肝炎病毒和抗肝細胞損傷兩方面的作用，它可顯著減少小鼠藥物性(四氯化碳、D-氨基半乳糖、對乙酰氨基酚)及免疫性肝損傷所致的高水平血清氨基轉移酶，還能夠清除自由基、保護肝細胞膜、避免肝細胞核脫氧核糖核酸(DNA)受損以及減少細胞凋亡的發生。研究發現，雙環醇給藥可明顯提高大鼠部分肝切除后殘肝的再生能力，即顯著提高肝再生率、增殖細胞核抗原(PCNA)表達和肝細胞增殖指數等。除此之外，雙環醇還能改善肝切除引起的肝損傷[20]，其作用機制可能是通過抗氧化作用以減輕活性氧簇(ROS)對肝細胞增殖的抑制作用。由于雙環醇在肝切除后既可以改善肝功能異常，又可以提高肝臟再生能力，說明雙環醇具有作為肝保護藥物應用于肝臟外科及肝臟損傷后修復的可能性。

替米沙坦(Telmisartan)是一種新型的降血壓藥物，也是特異性的血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)受體拮抗劑。研究發現替米沙坦能改善硫代乙酰胺誘導的大鼠急性肝損傷，作用機制可能是增加肝臟局部組織的AngⅡ水平[21]，降低血清中TNF-α和白介素-6(IL-6)等促炎細胞因子的水平[22]，以促進肝細胞增殖。

伊馬替尼(Imatinib)是一種酪氨酸激酶抑制劑，作為一種口服藥物用于治療費城染色體陽性的慢性骨髓性白血病的急變期、加速期和干擾素治療失敗后慢性期的成人患者。已經在多種實驗模型中報道了伊馬替尼的抗纖維化活性。此外，在膽堿缺乏型乙硫氨酸補充飲食模型(CDE)中，伊馬替尼能夠增強再生并保持肝小葉的功能布局，其可能是通過抑制血小板衍生生長因子受體β(PDGF-β)而恢復受損的肝臟[23]。

烏司他丁(Ustrastine)是由肝臟分泌的，具有抗炎、抗氧化作用的廣譜蛋白酶抑制劑，其能夠抑制多種酶(胰蛋白酶、磷脂酶、透明質酸酶、彈性蛋白酶等)的活性，在治療胰腺炎、抗腫瘤、抗休克以及肝臟切除圍手術期等方面具有獨特作用，并已經引起了廣泛的重視。以往研究證實了烏司他丁對肝臟灌注損傷具有良好的保護作用，其作用機制與其能夠調節不同細胞因子的表達有關。最近研究發現，烏司他丁對肝臟大部切除合并缺血再灌注損傷后的殘肝再生具有促進作用，并且發現烏司他丁可以通過激活白介素-6/信號轉導與轉錄激活子3(IL-6/STAT-3)信號通路，促使肝細胞細胞周期蛋白D1-細胞周期蛋白依賴性激酶4(CyclinDl-Cdk4)復合物的形成，從而促進肝細胞增殖[24]。

1.3 藥物聯用類 FK506，即他克莫司，是大環內酯類抗生素，常用于抵抗器官移植后的免疫排斥反應，同時它也具有一定的神經再生和保護作用。環孢素A，是土壤中一種真菌的活性代謝物，近年來人們對環孢素A的研究越來越多，發現其亦可用來治療自身免疫性疾病、血液病及抗寄生蟲病等。研究發現FK506和環孢素A聯合用藥能夠促進40%和70%肝切除大鼠的肝再生[25-26]，對于這一現象存在兩種解釋：一種認為這兩種免疫抑制劑是通過對免疫的調節來影響肝再生，主要都是通過抑制T細胞活化來發揮作用的；而另一種解釋與此相反，認為可能是源于環孢素A和FK506對多種細胞間的信號轉導的調節，通過非免疫途徑來促進肝再生。

AMD3100是趨化因子受體4(CXCR4)的拮抗劑，研究發現AMD3100和低劑量FK506的聯用可以增強內源性干細胞的動員，以促進肝臟再生、改善大量肝切除術后的肝功能[5]。AMD3100阻斷了趨化因子/受體(SDF-1/CXCR4)生物軸中釋放細胞進入循環的反應；低劑量的FK506可增加殘余肝臟中SDF-1的存在，即低劑量的FK506促進骨髓釋放巨噬細胞并招募到受傷部位，這些巨噬細胞攜帶表面SDF-1，從而增強其與干細胞移植物的結合。隨著給藥后AMD3100效應的減弱，殘肝中的SDF-1是與CXCR4+細胞結合的強引誘劑。總之，AMD3100處理可以增加循環中干細胞的可用性，而低劑量FK506可通過增加SDF-1的表達來富集肝臟中的干細胞，招募的干細胞有助于促進部分肝切除術后殘余肝臟的再生。

2 結語

在再生醫學不斷發展的今天，雖然肝臟再生的機制在逐步揭示，但我們尚不能明確肝再生的確切機制。在此，我們將文獻報道的促肝再生藥物及其可能的機制進行總結(如表1所示)，希望為肝再生的研究提供新的思路。

表1 促肝再生藥物總結及其機制

進行藥物治療仍然是接受肝切除和肝移植的患者的首選，因此促進肝再生藥物的開發迫在眉睫。中藥是我國的瑰寶，除了本文敘述的藥物外，還有許多中草藥提取物如熊果酸[27]、白藜蘆醇[28]、迷迭香酸[29]等也具有促肝再生的作用。隨著藥學研究的深入，各種新型的促肝再生藥物將繼續開發。科研工作者們對于促肝再生藥物的研究還需繼續努力，道阻且長行則將至。