干细胞移植治疗肝衰竭的研究进展

白 露，余祖江

(郑州大学第一附属医院感染科 河南郑州 450052)

肝脏是一个承担众多生理功能的脏器，肝衰竭时，将导致解毒各种毒性物质、合成白蛋白等必需物质、分泌细胞因子、防御细菌病毒入侵等功能都受到严重创伤。病情常于短时间内迅猛进展，且因为治疗中需大量使用凝血因子、人血白蛋白等，导致治疗费用极高，故是一种临床上高死亡率的疾病。20世纪60年代至今，与肝功能衰竭相关的研究，为肝功能衰竭的临床治疗及肝移植时机选择，提供了重要的指导意义。其中有关干细胞的研究，热点频发，干细胞治疗肝脏疾病也已成为被关注的要点。

干细胞以多种形式存在于人体内，他们具有的共同特点是增殖能力极强并且可以分化为其他多种细胞。胚胎中的干细胞称为胚胎干细胞(embryonic stem cell，ESC)，成人人体中的干细胞称为成体干细胞(adult stem cell，ASC)，可分为骨髓干细胞(bone marrow stem cell，BMSC)和胎肝细胞(fetal hepatocytes，FH)两种，前者又可再分为造血干细胞(hematopoietic stem cell，HSC)和骨髓间充质细胞(bone marrow stem cell，BMSC)。本文旨在将与肝功能衰竭后肝脏再生相关的各种类型干细胞的研究现状逐一介绍。

1 胚胎干细胞

胚胎干细胞可进一步分化成中胚层细胞，从而成为一个身体组织或器官的细胞，包括肝细胞。因此，从理论上讲，它们可用于肝再生。胚胎干细胞目前的研究工作大多数集中在探索有效的方法来诱导其分化，如何使胚胎干细胞分化成有功能的肝细胞，科学、客观地确定这种分化的完整性，从而为肝损伤带来修复。有实验证实［1］小鼠单层细胞培养条件下，根据生长因子，可确定是否有胚胎干细胞向肝细胞分化。胚胎干细胞分化的判断标准是一个非常重要的工作。现在，确定是否成功诱导分化出有功能性肝细胞，不仅在于白蛋白的合成和分泌，也在于吲哚花青绿的吸收和释放，糖原储存，细胞色素P450氧化代谢功能等。已经有报道指出［2］胚胎干细胞可以被一种特定手段诱导成为外形特点、表面标记十分类似肝细胞的细胞。当这些从人类胚胎内胚层分化而来的胚胎干细胞，移植给急性肝损伤小鼠后，他们可以在小鼠体内分化成肝细胞，完成肝细胞的功能［3］。

2 成体干细胞

2.1 骨髓干细胞 骨髓干细胞是现在干细胞研究的重点及热点，原因可能是不论体内还是体外实验，骨髓干细胞的获得都相对更加容易。骨髓干细胞主要有以下两种，即可生成各种血细胞的造血干细胞及位于骨髓间质的间充质细胞，它们都具有能在一定条件下诱导分化为其他细胞的能力，因此理论层面中，在特定的条件及环境诱导下，它们一定可以逐步分化为肝脏再生所需的细胞，即可完成肝脏原有功能，帮助坏死肝脏完成功能，达到治疗目的。所以，如何有效、准确的诱导骨髓干细胞向期望的肝细胞分化，一直是各研究机构研究的热点。

2.1.1 造血干细胞:现在大量研究均已证实，通过一些手段诱导出动物肝衰竭模型后，造血干细胞可以向肝脏的细胞分化。Petersen等［4］的研究就证实，高度纯化的造血干细胞不仅能补充多种造血系统成分，还可以在添加酪氨酸的肝损伤动物模型中分化为肝细胞，治疗肝衰竭。虽然目前干细胞的肝脏修复机制尚不清楚，但一些学者指出，在肝脏中的肝干细胞通过与肝细胞融合，完成此修复功能，但也已经有报道指出，再生与修复是由细胞横向分化引起［5］。然而，并不是所有的研究进展都很乐观，近期一些机构的研究就曾证实，由造血干细胞分化而来的肝脏细胞没有像所预期的那样，拥有理想的自我复制能力［6］。

2.1.2 骨髓间充质细胞:根据研究现状，相对于造血干细胞而言，骨髓间充质细胞显然是更好的研究方向。这是一种多向分化能力极强的干细胞，在不同条件刺激性下可分化成各种脏器。20年代末，Peter等［7］第一次大胆猜测并验证，大鼠骨髓间充质细胞能够分化成为肝脏内的干细胞，在此基础上，甚至可以最终成为肝细胞和胆管细胞。在那之后，Theise等［8］在人体实验中证实了这一现象的发生，研究人员在肝移植病人身上发现，骨髓来源的干细胞归巢可到肝脏，分化为肝细胞。在此基础上，Mike等人［9］将骨髓间充质干细胞用一种特殊染色的荧光蛋白标记，然后给鼠注射，之后进行跟踪，通过这种方法得出结论，骨髓间充质干细胞能够归巢至肝脏。通过骨髓间充质干细胞再生研究的深入，骨髓间充质细胞迁徙至有损伤或者炎症病变部位的能力［10］，以及参与组织再生的能力［11］已经得到认可，但确切作用机制还没有得到完全清楚的阐述。关于此机制，目前主要有几个热点研究方向，包括细胞融合、转分化成肝细胞、启动内源性肝细胞增殖、促进肝脏胶原基质的降解等。通过近20年来研究者们的一步步探索，现在已经对骨髓间充质干细胞可参与肝脏再生这一观点达成了共识，且认识到骨髓间充质干细胞的生理作用与其分泌的多种细胞因子密切相关［12］。就如肝衰竭后肝脏高表达的肿瘤坏死因子α［13］，就能够促进MSC迁徙至肝脏，参与肝脏再生。现在，有关此方面的研究已经逐步向相关临床实验开展，骨髓间充质干细胞用于临床治疗已经指日可待。

2.2 胎肝细胞 人胎肝细胞是肝细胞的前体，研究者们观察到胎儿的肝细胞有很强的增殖和分化能力，在移植到免疫缺陷动物后，可进一步生成成熟的肝细胞［14］。大鼠的肝部分切除后，发现胎肝细胞能呈现500～1 000个细胞的聚集状态，而这些胎肝细胞移植后6个月内继续膨胀，甚至到达肝脏总体积的6%～10%。如果大鼠被惹卓碱预处理后，阻碍了成熟肝细胞的增殖，可以观察胎肝细胞的再生和修复能力有了很大的提高，可以修复肝脏体积的80%［15］。胎肝细胞被移植到诞生14～20 d的尿激酶型纤溶酶原缺陷的小鼠体内，然后致亚急性肝功能衰竭，可以发现在4周后，小鼠胎肝细胞出现增长，形成结节。在这些结节中，胎肝细胞分化成成熟的肝细胞，肝细胞表达一个特定的基因和蛋白质的光谱［16］。这些新体肝细胞和原肝细胞有机地结合起来，可形成一个完整的功能。胎肝细胞的细胞膜表面有独特的表面标记物，可被用于进行各种相关的研究。Tanaka等人［17］就从胎肝中分离和收集标志EpCAM的DLK-阳性细胞，这些单胎肝细胞可以在体外分化和双向诱导。

3 结语及展望

目前，无论是基础机制研究还是临床应用研究，各种围绕干细胞的研究早已成为热点。虽然此基础上的研究已经越发深入，但还有更多未知的问题等待研究［18］，有许多新老问题需要解决。

从胚胎干细胞方面来说，如何控制其生长能力和诱导其分化方向，仍然没有得到解决。而且，当前人类胚胎仅限于在体外和动物实验研究。由于胚胎干细胞应用涉及人类胚胎的破坏，一直存在的社会伦理，甚至是政治争议，这些非科学的技术因素在很大程度上阻碍了胚胎干细胞的研究和使用。

从骨髓干细胞方面来说，最近的研究［19］中指出，一定概率下骨髓干细胞可以分化为可生成胶质纤维的肝星状细胞和成纤维细胞，使肝脏内生成了无法逆转的瘢痕样组织。所以，当其移植到患者体内后，在慢性肝损伤的条件下，或者更有可能促进肝纤维化的发展。而且，最近的一些机构证实:由于骨髓来源的肝细胞样细胞再生非常有限(＜0.01%)［20-22］。在胎肝细胞领域，尽管胎肝细胞能于体外培养，但自我更新能力的缺乏［23］阻碍了进一步的临床应用开展。因此，胎肝细胞可否用于移植或人造肝等问题，仍然需要大量进一步的研究来解决。

迄今为止，尽管存在上述一些问题，但干细胞相关研究仍为肝衰竭的临床治疗注入了新鲜血液，极有可能为众多肝病患者带来福音。虽然其具体作用机制仍亟待深入研究和探讨，且干细胞真正应用于临床治疗肝衰竭还有漫长的道路要走，但相信不久的将来，经过一代代科研人员的不懈努力，干细胞移植有望在未来挽救更多肝病患者的生命。

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