肝再生

张美琪

肝脏是仅在脊椎动物中发现的一种器官，能够排解各种代谢产物，合成蛋白质并产生消化和生长所必需的生化物质。同时，肝脏是唯一具有再生能力的内脏器官，可以从剩余组织中生长从而替代失去的肝脏组织。组织再生是一个过程，在这个过程中，受损器官的其余细胞会长出以抵消丢失的细胞。该领域是相对较新的学科，几十年来一直是临床医生，外科医生和科学家进行深入研究的重点。许多医学专家，科学家，生物学家和生物工程师都致力于深入理解肝脏再生的过程，努力利用肝脏再生来探寻组织再生的奥秘。多年来，研究人员对啮齿类动物部分肝切除术后的肝再生进行了广泛的研究。

1肝再生的历史

肝脏的再生能力可以追溯到古希腊神话中的英雄普罗米修斯，他从奥林匹亚众神之王宙斯那里偷走了火，将其献给人类。泰坦受到宙斯的惩罚，宙斯将他拴在岩石上，每天都派鹰来取食肝脏。令人惊讶的是，第二天肝脏恢复到原来的体积，因此鹰便每天来食其肝脏。[1][2]此外，在19世纪，当人们将肝脏的一小部分切除后，发现肝脏组织可以恢复，至此首次将这种行为定义为肝脏的再生。[3]

2肝再生模型的构建

有两种主要类型的模型用于研究肝脏再生，包括手术切除（也称为部分肝切除术）和化学性肝损害。尽管这两种模型中肝脏再生的机制和动力学是不同的，但许多相同的信号传导途径刺激了这两种途径中的肝脏再生。[4]

2.1肝切除模型

三分之二的肝切除术诱导肝脏再生是用于研究肝再生现象最常见的实验啮齿动物模型。[5]希金斯等人首次对其进行了报道，并进行了数十年的研究，提供了有关肝脏再生的大多数知识。啮齿动物部分肝切除术（PH）模型涉及手术切除左侧外侧，左侧内侧和右侧内侧叶，而留下右侧外侧和尾状叶，这相当于肝脏大小减少了66%。切除后，剩余的肝组织会增生并扩大其体积，在5-7天内基本恢复五个叶的原始质量。其中，大鼠的峰值增殖时间是在24小时后，而小鼠的峰值增殖时间是36至48小时。并且由于以下原因，该模型是最优选和经典的模型：（a）由于啮齿动物的肝脏解剖结构均匀，外科手术操作者具有较高的切除精度。（b）该手术操作简单，不需要先进的手术技术。（c）啮齿动物对它的耐受性很好，围手术期死亡率也没有显着降低。（d）与残余肝组织的任何组织学损伤无关。（e）从头5分钟到5-7天可以观察到的后续事件的时序准确性。这些证据使肝部分切除模型成为许多研究人员的最佳选择。[6]

2.2化学性肝毒性损伤或药理模型

肝除了手术PH模型外，肝脏还具有在化学诱导的损伤后再生的能力。与肝切除模型相比，该药理模型更易于执行，并且具有更大的临床意义，因为它会模拟某些肝脏疾病的坏死性损伤。该模型的主要缺点是肝重现性和标准化性差，此外难以预期肝损伤和再生的程度，并且难以避免实验之间的实质性差异。也就是说，提高毒素浓度可引起急性肝损伤，而反复给予毒素可导致肝硬化。此外，毒素的全身和局部作用取决于给药方式，剂量等。[7]

在下文中，将介绍几种药理模型的试剂及其使用效果。

2.2.1四氯化碳

它是常见的肝毒性化合物。在被细胞色素P450 2E1（CYP2E1）分解后，它诱导急性肝损伤，导致形成高反应性和剧毒的自由基：三氯甲基和三氯甲基过氧基自由基。这些代谢物触发肝细胞内DNA，蛋白质，脂质和碳水化合物的氧化损伤，导致其坏死。它还伴随着产生更多氧自由基和细胞因子的KC的刺激，从而使细胞的遭受更大的损害。继而会引起以多形核白细胞和巨噬细胞为代表的急性炎症反应，以达到清除肝细胞的坏死碎片的目的。这种类型的损伤是可逆的急性肝损伤，可以观察到小鼠血浆ALT活性在36小时内出现极度升高，然后在四氯化碳暴露72小时后降至36小时水平的90%以上，此时进行肝脏再生。它的特征是小叶中心坏死主要发生在CYP2E1高度集中的中央周围区域（3区）。[7]

2.2.2D-半乳糖胺

它被认为是强肝毒性化合物。它会通过干扰肝脏的代谢系统而导致急性肝功能衰竭，从而导致三磷酸尿苷的消耗，进而抑制RNA和蛋白质的合成。此外，d-半乳糖胺通过促进肠肥大细胞脱颗粒而抑制了肠道保护屏障，从而促进了肝细胞的炎症和坏死，从而使更多的内毒素到达肝脏的门脉循环。再生事件的顺序与CCL4的发生同时发生，但是该模型的肝脏再生能力弱于四氯化碳。[7]

2.2.3对乙酰氨基酚或扑热息痛

它是一种众所周知的解热镇痛药。过量的对乙酰氨基酚具有毒性作用，临床表现为暴发性急性肝衰竭。该模型在小鼠中大量使用，以研究急性肝损伤的机制。给予对乙酰氨基酚的超药理毒性剂量使肝脏中的生理代谢反应不堪重负，从而导致N-乙酰基-苯醌亚胺的有毒代谢物积聚。随后，自由基和细胞因子的形成以及KC活化是引起急性炎症反应和细胞坏死的主要病理问题。与其他模型相比，该毒性模型的肝脏再生过程相对较少。[7]

4总结

肝脏通过切除或者化学诱导等方法达成再生的目的，以供科学研究。肝再生过程是十分复杂且精细的过程，许多细胞因子，生长因子和信号传导途径可以完美协调地协同工作，以确保剩余肝小叶的最佳生长。也正是由于肝再生的复杂和精密，我们在肝再生的研究上还有很长的路要走。

参考文献：

[1]Michalopoulos GK， DeFrances MC. Liver regeneration. Science. 1997;276（5309）：60–66. doi：10.1126/science.276.5309.60

[2]Rychtrmoc D， Libra A， Buncek M， Garnol T， Cervinková Z. Studying liver regeneration by means of molecular biology： how far we are in interpreting the findings？. Acta Medica （Hradec Kralove）. 2009;52（3）：91–99. doi：10.14712/18059694.2016.112

[3]Milne LS （1909）. The histology of liver tissue regeneration. The Journal of Pathology and Bacteriology， 13（1）， 127–160.

[4]Mehendale HM， Apte U （2010）. "Liver Regeneration and Tissue Repair". Comprehensive Toxicology. pp. 339–67.

[5]Higgins GM， & Anderson RM （1931）. Experimental pathology of the liver. I. Restoration of the liver of the white rat following partial surgical removal. Archives of Pathology， 12， 186–202.

[6]Pritchard MT， & Apte U （2015）. Models to study liver regeneration In Apte U （Ed.）， Liver regeneration： Basic mechanisms， relevant models and clinical applications （pp. 15–40）. Cambridge， MA： Academic press

[7]Pritchard MT， & Apte U （2015）. Models to study liver regeneration In Apte U （Ed.）， Liver regeneration： Basic mechanisms， relevant models and clinical applications （pp. 15–40）. Cambridge， MA： Academic press.

張美琪  辽宁师范大学