MSCs移植治疗肝切除术后肝衰竭的应用及进展

丁浩然，任昊桢，施晓雷，

（1.南京医科大学 鼓楼临床医学院，江苏 南京 210005；2.南京大学附属鼓楼医院 普外科，江苏 南京210008）

由于肝脏解剖结构复杂以及肝脏外科手术难度较高等特点，肝大部切除术后的并发症现仍难以避免。为了保证剩余肝脏顺利再生，至少需要保留20%～30%体积的肝脏。当剩余肝脏功能不佳（如肝硬化），则需酌情保留更多体积的肝脏，否则切除范围过大致使剩余肝脏肝功能不足时，患者将会出现严重的并发症，如肝切除术后急性肝功能衰竭（posthepatectomy liver failure，PHLF），这是威胁患者生命的主要因素[1]。PHLF的主要治疗手段是以恢复心脏、肺脏、肾脏血流动力学为目标的对症支持治疗，但仅显示出有限的治疗效果。肝移植预后往往较好，但是受限于肝移植供体不足、手术费用昂贵等问题，故需要寻找一种新的方向来治疗PHLF[2]。

间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）因其免疫调节、减轻炎症反应能力被广泛研究。此外，MSCs具有促增殖和抗凋亡的特性，可以促进肝脏的修复和再生，成为治疗PHLF的研究热点。因此，本文对MSCs的治疗效果及其促进肝脏修复的机制作一综述。

1 肝切除术后肝脏的病理生理

肝脏具有很强的再生能力，一般损伤后3个月可恢复。肝细胞的增殖在肝脏损伤后激活，促进肝脏再生过程[3-4]。肝大部切除后，由于肝细胞总数相对不足，卵圆细胞等肝祖细胞会被激活，完成肝脏修复过程[5]。

一方面，肝切除术后肝再生依赖于肝脏微环境中细胞因子，肝脏内IL-6、TNF-α的释放可触发再生信号，促进肝细胞从G0期向G1期转化，加速肝脏修复[6-7]，并且炎性因子刺激肝窦内皮细胞分泌HGF，参与肝再生过程[8]；另一方面，肝切除术后肝再生与血流动力学关系紧密。肝切除术后门静脉压力升高导致蛋白酶激活，分解重构细胞外基质（extra cellular matrix，ECM），这是肝脏修复的重要条件[9]。肝切除术后剪应力的改变通过影响VEGFR-2的表达激活PI3K/AKT通路，上调Gab-1、SHP2、PKA的表达，影响肝再生[10]。剪应力还可以激活肝细胞膜上的钙离子通道影响PKC的表达，引发eNOS/NO相关的肝脏再生级联反应[11-12]。

2 MSCs治疗肝切除术后肝衰竭的疗效及机制

2.1 定植分化为肝样细胞

MSCs通过向损伤部位募集和向肝样细胞分化促进肝切除术后肝衰竭的修复与再生[13]。肝切除术后肝衰竭会释放多种可溶性的细胞因子，其中趋化因子（CXCL4）参与MSCs向受损部位的募集[14]。MSCs定植分化为肝样细胞的过程与肝细胞ECM有关。健康肝脏中缺乏利于MSCs定植和向肝样细胞分化的ECM，因此MSCs治疗对健康肝脏基本无效。目前发现经过HGF、EGF、FGF预处理，激活HGF/c-MET通路提高肝转录因子（HNF-1、HNF3a/FOXA1、HNF-4a、HNF-6、GATA4）的表达，在MSCs中过表达Nanog、rex-1、sox2等基因等方法，可促进MSCs向肝样细胞分化[15]，促进定植后细胞发挥合成代谢、排毒、分泌胆汁酸等功能，减轻剩余肝脏负担，促进肝功能恢复。白藜芦醇被证实可以促进MSCs的募集，增加疗效[16]。

2.2 旁分泌作用

旁分泌多种细胞因子被认为是MSCs发挥治疗肝切除术后肝衰竭作用的重要机制。肝切除术后肝衰竭的肝细胞持续凋亡，使剩余肝脏功能受损，从而诱发爆发性肝衰竭。MSCs通过旁分泌大量细胞因子（VEGF、FGF）上调肝脏内抗凋亡蛋白（Bcl2）的水平[17-19]；MSCs旁分泌的细胞因子（TGF-β、FGF-2）可以抑制肝细胞凋亡，减弱剩余肝细胞的凋亡[20]。MSCs还可以通过旁分泌大量可溶性细胞因子减轻肝细胞凋亡[21]。除了抗凋亡作用，MSCs可以削弱免疫应答和炎症反应。肝切除术后肝衰竭小鼠在接受MSCs治疗后调节性T细胞数目增多，并伴有促炎型Th17细胞数目减少，这种改变有利于减轻机体的过度炎症反应；MSCs还可以调节NK细胞和DC细胞的成熟分化和功能[22-23]，有效减少NK细胞分泌细胞毒性因子减轻剩余肝脏的炎性损伤。将MSCs注射于脾脏以治疗肝切除后肝衰竭具有一定的疗效，MSCs在脾脏中分化为肝样细胞，形成异位肝脏，MSCs分泌的细胞因子可以不经稀释直接入肝，可以提高肝内细胞因子浓度[24]。

2.3 建立利于肝再生的微环境

MSCs可以治疗肝切除术后肝衰竭，还依赖于MSCs移植可以调节剩余肝脏的代谢环境，纠正代谢紊乱，提供良好的血管再生环境。肝大部切除术后，由于瞬时再生相关脂肪化（transient regenerationassociated steatosis，TRAS）过程的进展，脂质会在肝脏内过量堆积，引起脂毒性，严重阻碍肝脏的再生和修复[25-26]。MSCs治疗可以减轻肝脏内的脂质堆积，减弱脂毒性，有利于肝脏修复[27]；MSCs还可以有效减轻肝细胞空泡样变性，为残余肝组织的再生提供利于生长的环境[28]。MSCs移植通过分泌VEGF促进血管再生，为肝再生提供良好的微循环。低氧培养可以通过显著提高MSCs分泌VEGF的能力，为肝脏修复创造利于肝脏再生的血管条件[29]。

2.4 减少肝脏纤维化

肝纤维化是肝损伤进展为肝硬化的必经阶段。MSCs治疗能减轻肝纤维化，这与其抑制肝星状细胞的增殖和活化有关[30]。肝纤维化的过程与α-平滑肌肌动蛋白含量，胶原蛋白沉淀有着密切的关系，MSCs治疗后可以有效降低促纤维化蛋白的含量，阻止纤维化的发生[31]。通过对MSCs治疗肝硬化失代偿患者的临床对照分析发现，MSCs疗法可以有效减轻肝纤维化[32]。

3 结语

MSCs移植治疗肝切除术后肝衰竭疗效良好，主要通过定植分化为肝样细胞、旁分泌机制促进剩余肝脏再生、阻止肝纤维化的发展发挥疗效，因此MSCs移植治疗有望减少患者肝切除术后并发症的出现，还有利于肝脏的修复，促进肝功能恢复。MSCs移植研究为肝切除术并发症的防治提供了新的思路，并且为需要肝大部切除而肝储备功能不足的患者提供了新选择，具有很大临床应用价值和前景。