肝硬化与骨髓造血

文良志，熊 吉，孙文静，陈东风

肝硬化与骨髓造血

文良志，熊 吉，孙文静，陈东风

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肝硬化；造血干细胞；骨髓间充质干细胞；造血调控因子

肝硬化是常见的慢性肝病，是进行性肝纤维化的后期阶段，其特征是肝脏结构破坏、纤维间隔和再生结节形成。失代偿期肝硬化以肝功能减退及门脉高压形成为特点，临床上常出现食管胃底静脉曲张、自发性细菌性腹膜炎、肝性脑病、肝肾综合征和肝肺综合征等并发症[1]。近年来，肝硬化与骨髓造血系统之间的关系也逐渐受到重视。目前，国内外大量基础研究及临床试验已证实骨髓间充质干细胞移植治疗肝硬化取得确切的疗效，提示骨髓细胞可影响肝硬化的发生和发展，两者关系密切[2，3]。同时，肝硬化也常导致骨髓造血系统功能紊乱。

1 肝硬化患者外周血和骨髓细胞学改变情况

肝硬化患者往往表现为外周血细胞及骨髓细胞数量及分化等出现异常。何刚[4]等检测了556例肝硬化患者外周血及骨髓，发现519例（93.35%）肝硬化患者出现血小板降低，480例（86.33%）出现白细胞降低，413例（74.28%）出现血红蛋白降低，同时发现骨髓细胞增生活跃。路光生[5，6]等进行的一项随机对照试验研究亦发现失代偿期肝硬化患者血红蛋白、白细胞、血小板、白蛋白和白球比均明显低于健康人或代偿期肝硬化组，而球蛋白水平则明显高于健康人和代偿期肝硬化组。同时，红系祖细胞（CFU-E）、粒系祖细胞（CFU-GM）、巨核系祖细胞（CFU-F）等生长不良，出现骨髓病态无效造血。杨日东[7]发现肝硬化患者骨髓增生明显活跃者显著多于对照健康人。骨髓细胞学诊断结果显示肝硬化组脾功能亢进者占58.09%，缺铁性贫血者占19.05%，骨髓细胞学异常者占86.67%。以上研究证实肝硬化患者外周血细胞减少，同时骨髓细胞增生异常活跃，出现病态无效造血，提示肝硬化影响或改变了骨髓造血系统的造血功能。有人提出该现象是由于肝硬化患者门脉压力的升高，引起脾静脉回流受阻、脾脏淤血肿大，继而发生脾功能亢进症，后者则会导致一种或数种血细胞成分减少，骨髓造血细胞则代偿性增生[8，9]。但是陆光生[6]等的后续研究却发现肝硬化所致外周血细胞减少和骨髓增生活跃不全是由于脾功能亢进所致。该研究选取320例代偿期和失代偿期肝硬化患者，根据脾脏肿大情况将其分为脾肿大组和无脾肿大组，每组160例，并随机选取脾肿大组和无脾肿大组各30例患者，进行骨髓祖细胞体外培养及骨髓血细胞形态学观察，结果显示肝硬化患者外周血细胞减少与骨髓病态造血及脾功能亢进具有相关性，原因是由于血细胞生成减少、成熟障碍以及破坏增多所致。但是，该研究所见肝硬化脾肿大组与无脾肿大组外周血红细胞系、粒细胞系以及血小板减少程度差别无统计学意义，提示外周血细胞减少并非都是脾功能亢进所致，肝硬化可能直接影响了骨髓造血系统的功能发挥。

2 肝硬化调控骨髓造血系统的作用机制

2.1 造血干细胞增殖、发育和分化调控 造血干细胞是一类具有高度自我更新能力的多功能干细胞，通过不断增殖、发育和分化，进而维持造血系统的稳定。造血干细胞在特定的骨髓微环境（骨髓间充质干细胞以及造血调控因子等）作用下可不断增殖、保持干性或者定向分化为髓系干细胞及淋巴系干细胞。髓系干细胞可进一步发育分化为红细胞、中性粒细胞、血小板、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞以及单核细胞，淋巴系干细胞则进一步分化为T淋巴细胞、B淋巴细胞和树突状细胞等[10]。

2.2 肝硬化患者造血干细胞增殖受到抑制 造血干细胞的增殖是骨髓造血系统不断更新的基础。既往的研究显示造血干细胞对终末期肝病的治疗具有重要意义，但是针对肝硬化对骨髓造血系统功能的影响却鲜有研究，直至2016年，在Hepatology上发表的一项研究才第一次明确了肝硬化对骨髓造血功能的影响。该研究利用流式细胞技术分析了168例肝硬化患者和44例健康人骨髓，发现肝硬化患者CD34+造血干细胞显著低于健康人，并且肝硬化患者造血干细胞的减少程度与年龄、肝静脉压力和病因（酒精性、非酒精性、乙型肝炎、丙型肝炎以及隐源性肝硬化等）无明显相关性。该研究进一步利用终末期肝病模型评分系统（model of end stage liver disease，MELD）对入组患者肝硬化严重程度进行了分级，发现造血干细胞的数量与肝硬化程度密切相关，肝硬化程度越重，骨髓造血干细胞数量越少，尤其是当肝硬化患者MELD评分达到15以上时，其骨髓造血干细胞数量较健康人显著减少。该研究充分证实了肝硬化本身对骨髓造血干细胞增殖的影响，明确肝硬化可抑制造血干细胞增殖，进而从源头减少外周血细胞的生成[11]。然而，该研究也发现肝硬化早期阶段造血干细胞增殖数量较健康对照不仅没有下降，反而有轻度的升高，虽然差异无统计学意义，但是也引起了研究者足够的重视，其进一步研究发现该现象与骨髓微环境的改变密切相关。

2.3 肝硬化引起骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）减少，导致骨髓造血微环境改变 BMSCs是骨髓基质中主要的干细胞,定居在骨髓及其他组织,与造血干细胞直接接触或是聚集在造血干细胞周围，是维持造血干细胞特性及归巢到骨髓所必需的成分。因此，BMSCs功能或数量受损则会影响造血干细胞的干性、归巢以及随后的发育及分化[12]。Bihari C et al[11]研究发现，肝硬化患者骨髓nestin+MSCs较健康人显著减少，而且MSCs的数量与肝硬化患者MELD或Child评分呈负相关。但是，与造血干细胞不同，BMSCs于肝硬化早期即出现减少，该结果提示肝硬化早期BMSCs减少，不能维持造血干细胞的静息状态，进而导致造血干细胞的轻度增殖，但是在肝硬化晚期，MSCs显著减少则会抑制造血干细胞的增殖。

同时，骨髓微环境中其他成分，如与MSCs稳定和存活密切相关的交感神经纤维以及斯旺细胞在肝硬化患者骨髓中亦是显著减少的[11-13]。因此，肝硬化发生后将改变骨髓微环境，进而影响骨髓造血系统的功能发挥。

2.4 肝硬化诱导造血调控因子表达改变，进而调控骨髓造血系统的功能 造血调控因子主要包括细胞因子（SCF、IL-6、EPO、G-CSF、M-CSF、TNF 等）、粘附因子（选择素、整合素和钙粘素）和趋化因子（SDF-1）。骨髓微环境中的造血调节因子可以根据机体对血液细胞的需求情况，灵敏地将特定信息通过信号通路的传递和调控作用，引起造血相关基因的表达谱变化,最终导致骨髓造血系统的定向成熟和分化。

促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）是一类唾液酸糖蛋白激素，主要由肝脏和肾脏合成。EPO分泌后，与骨髓中红系祖细胞、幼红细胞表面上EPOR结合，再通过JAK/STAT和MAPK等相关信号途径调节红系的增生和分化。同时，EPO可直接作用于造血干细胞，影响造血功能。Perrotta et al[14]发现造血干细胞EPO受体发生突变后，EPO的作用大大增加，使造血干细胞的增殖和分化为红系细胞的能力大大提高。Yang[15]研究发现肝硬化患者血浆EPO水平显著高于正常人群。然而，肝硬化患者常存在EPO应答障碍，导致EPO对贫血反应减弱。同时，肝硬化患者骨髓EPO水平降低,必然影响红系祖细胞的增殖和分化，引起肝硬化患者骨髓造血机能减退。

集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）包括粒细胞集落刺激因子（G-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF），主要由骨髓基质细胞或者巨噬细胞产生，刺激骨髓产生和释放中性粒细胞和巨噬细胞，它们对中性粒细胞和单核细胞的成熟和分化也起到重要的作用。Kubotaa[16]发现肝硬化患者外周血白细胞数与血清GM-GSF水平之间可能存在反馈机制。

促血小板生成素（thrombopoietin，TPO）是调节巨核细胞的生成以及血小板生成最主要的细胞因子，主要在骨髓、肝脏及肾脏合成。TPO通过与髓样增生白血病病毒原癌基因（myeloproliferative leukemia virus oncogene，MPL）结合，促使 MPL 形成同源二聚体，激活JAK/STAT、MAPK和PI3K/AKT等信号通路，促进巨核细胞增殖、分化以及血小板形成[17]。Markus[18]发现肝硬化患者血清没能检测到TPO的存在，然而肝硬化患者经肝移植手术2天后，发现TPO有一定水平的增加。王顺达[19]研究发现肝硬化患者骨髓内环境TPO水平降低，可能是外周血血小板减少的原因。因此，肝硬化患者TPO生成减少，将导致血小板合成障碍。也有研究发现肝硬化患者外周血炎症因子（IL-6、MCP-3、TNF-α、IFN-γ、IL1β以及TGF-α）水平增加，而 MSCs分泌的与维持造血干细胞静息状态和干性相关因子（SDF-1、SCF、ANGPT1和 VCAM 等）皆显著减少[20]。因此，以上研究结果提示肝硬化患者造血调控因子表达谱有改变，肝硬化可通过诱导造血调控因子表达异常，进而影响骨髓的造血功能。

3 展望

在肝硬化后期将出现诸如肝性脑病、肝肺综合征和肝肾综合征等并发症。目前，除肝移植外无有效的治疗手段，预后较差，是临床上亟待解决的疑难问题。在不断探索诊治方式的过程中，研究者发现同属造血器官的肝脏与骨髓存在密切的联系。大量研究已证实骨髓造血干细胞、BMSCs等皆可用于终末期肝病的治疗，且疗效确切，也为肝硬化的治疗提供了新策略。然而，肝硬化对骨髓造血系统的影响相关研究还处于起步阶段，目前的研究已经提示肝硬化不仅可以抑制造血干细胞增殖，同时还可以通过调节BMSCs增殖及造血生长因子的表达，改变骨髓微环境，进而影响骨髓造血系统的功能发挥。最新研究发现肺也是重要的造血器官[20]，连同脾脏以及能分泌EPO影响造血的肾脏等髓外造血器官，可能代偿肝硬化患者受抑制的骨髓造血功能，但是临床上肝硬化患者血细胞三系降低是很难纠正的，可能与肝硬化患者常出现的门脉高压等并发症有关。因此，进一步明确肝硬化调节骨髓造血系统发育及分化的作用机制，对肝硬化的治疗具有重要意义。

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（收稿：2017-05-04）

（本文编辑：陈从新）

Liver cirrhosis and bone m arrow hem atopoiesis

Wen Liangzhi，Xiong Ji，Sun Wenjing，et al.Department of Gastroenterology，Institute of Field Surgery，Daping Hospital，Third Military Medical University，Chongqing 4000 42

Liver cirrhosis；Hematopoietic stem cellS；Mesenchymal stem cells；Hematopoietic regulatory factors

400042重庆市 第三军医大学大坪医院野战外科研究所消化内科

文良志，医学博士，主治医师。从事慢性肝病诊治研究。E-mail:wenliangzhi@126.com

陈东风，E-mail:chendf1981@126.com

10.3969/j.issn.1672-5069.2017.04.003