劉雅雪 汪艷

肝臟組織具有特殊的再生能力。在肝組織中，肝小葉通常被劃分為匯管區(qū)、移行區(qū)和中央靜脈區(qū)。位于不同區(qū)帶的肝細(xì)胞具有不同的基因表達(dá)譜、代謝活性和染色體特性等。不同區(qū)帶肝細(xì)胞之間是否再生能力不同，仍未知。

關(guān)于肝組織的再生修復(fù)機(jī)制，一直存在多種學(xué)說。如 “流動(dòng)肝臟”學(xué)說認(rèn)為，靠近匯管區(qū)的肝細(xì)胞與其他區(qū)帶的肝細(xì)胞相比具有更強(qiáng)的增殖能力；在正常肝臟更新過程中，新生肝細(xì)胞產(chǎn)生于匯管區(qū)，隨后逐漸向中央靜脈區(qū)遷移并不斷成熟[1]。Lorup[2]采用放射自顯影技術(shù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該學(xué)說，發(fā)現(xiàn)匯管區(qū)肝細(xì)胞具有較高的增殖能力。但也有實(shí)驗(yàn)結(jié)果質(zhì)疑該學(xué)說，如Bralet等使用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體特異性標(biāo)記并追蹤肝細(xì)胞分布變化，發(fā)現(xiàn)表達(dá)β-半乳糖苷酶的肝細(xì)胞移植到肝臟后在相同位置停留1年以上，并沒有從匯管區(qū)向中央靜脈區(qū)流動(dòng)的跡象[3]。另一方面，目前普遍認(rèn)為，生理?xiàng)l件下的肝組織穩(wěn)態(tài)是通過成熟肝細(xì)胞分裂維持的，干細(xì)胞/祖細(xì)胞表型細(xì)胞對(duì)此貢獻(xiàn)很少。在損傷的肝組織中，可檢測(cè)到具有祖細(xì)胞表型(LGR5+、Sox9+、CD133+)的細(xì)胞，但常駐干細(xì)胞/祖細(xì)胞對(duì)肝細(xì)胞數(shù)量維持和功能修復(fù)的整體貢獻(xiàn)很少。

近期各種新型的譜系追蹤工具、分析技術(shù)和新的數(shù)據(jù)報(bào)道不斷涌現(xiàn)。AXIN2作為Wnt/β-catenin通路重要靶分子，是多種組織中成體干細(xì)胞的重要標(biāo)識(shí)。已有學(xué)說認(rèn)為，中央靜脈區(qū)AXIN2+肝細(xì)胞是維持肝組織穩(wěn)態(tài)的再生肝細(xì)胞來源。然而最近，Sun等[4]采用細(xì)菌人工染色體(BAC)載體轉(zhuǎn)基因AXIN2技術(shù)造模，減少以往模型中由于干預(yù)內(nèi)源性AXIN2基因而可能產(chǎn)生的AXIN2表型不足的問題；使用該小鼠模型，研究者發(fā)現(xiàn)恢復(fù)肝組織穩(wěn)態(tài)的增殖肝細(xì)胞來自肝小葉各區(qū)，而非僅來自中央靜脈周圍的AXIN2+肝細(xì)胞，轉(zhuǎn)錄組和功能學(xué)分析顯示，AXIN2+和AXIN2-肝細(xì)胞具有相同的增殖能力。Halpern等[5]通過應(yīng)用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(scRNA-seq)技術(shù)，結(jié)合組織穩(wěn)態(tài)下情況下的小鼠肝臟空間重構(gòu)，顯示了從匯管區(qū)到中央靜脈區(qū)，肝細(xì)胞AXIN2表達(dá)逐漸增加而Sox9表達(dá)逐漸減少。其中值得注意的是，增殖相關(guān)基因如Ki67和增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)的表達(dá)程度并未隨空間分布出現(xiàn)變化。這些結(jié)果支持Sun等[4]的研究結(jié)論。

基于對(duì)Rosa26-Rainbow Cre報(bào)告雜合子小鼠尾靜脈注射AAV8-TBG-Cre載體的技術(shù)方法，Chen等[6]采用隨機(jī)譜系追蹤策略觀察肝細(xì)胞的命運(yùn)變化，發(fā)現(xiàn)在肝組織穩(wěn)態(tài)維持過程中，存在著廣泛分布的肝細(xì)胞克隆，而非流向匯管區(qū)的大片肝細(xì)胞。而且大多數(shù)肝細(xì)胞克隆是多倍體，提示中央靜脈周圍AXIN2+雙倍體肝細(xì)胞的增殖能力有限。還有一些研究觀察到在肝組織穩(wěn)態(tài)維持過程中，不同分區(qū)的多倍體肝細(xì)胞中高表達(dá)端粒酶反轉(zhuǎn)錄酶的肝細(xì)胞可以衍生出不同大小的肝細(xì)胞克隆。這些研究目前都不支持之前關(guān)于中央靜脈區(qū)AXIN2+肝細(xì)胞是維持肝再生的細(xì)胞來源的觀點(diǎn)。

肝細(xì)胞倍性也是肝再生機(jī)制研究的一個(gè)重要話題。已知多倍體肝細(xì)胞的出現(xiàn)頻率會(huì)隨著年老和很多長(zhǎng)期疾病狀態(tài)而增加，但是這類肝細(xì)胞在肝再生中的作用還不清楚。為了觀察肝再生中的肝細(xì)胞倍性增多和倍性減小現(xiàn)象，Matsumoto等[7]構(gòu)建了多色報(bào)告基因小鼠模型，通過譜系追蹤發(fā)現(xiàn)在損傷后的肝再生過程中，多倍體肝細(xì)胞能夠進(jìn)行增殖并減少倍性，并且在植入亞急性肝衰模型小鼠進(jìn)行肝臟組織重建的過程中，這些倍性降低的子細(xì)胞在后續(xù)分裂過程中又可以恢復(fù)多倍體狀態(tài)。該研究提示，多倍體肝細(xì)胞是慢性肝損傷肝組織再生的主要細(xì)胞來源。

不僅肝組織穩(wěn)態(tài)維持過程中，多種肝損傷引發(fā)的再生修復(fù)過程中也發(fā)現(xiàn)增殖肝細(xì)胞在肝小葉的各分區(qū)廣泛分布。為了追蹤肝再生過程中的單個(gè)肝細(xì)胞，Chen等[6]和Matsumoto等[7]在實(shí)驗(yàn)中使用低劑量的腺病毒載體追蹤，發(fā)現(xiàn)在以中央靜脈區(qū)損傷為主的情況下，增殖肝細(xì)胞克隆絕大多數(shù)分布在中央靜脈區(qū)；而在以匯管區(qū)損傷為主的情況下，增殖肝細(xì)胞克隆絕大多數(shù)分布在匯管區(qū)。這些數(shù)據(jù)提示，肝組織存在一個(gè)損傷后的局部補(bǔ)償性修復(fù)機(jī)制，表現(xiàn)為再生過程中局部AXIN2和LGR5表達(dá)上調(diào)以及多倍體細(xì)胞的倍性調(diào)整。

這些新發(fā)現(xiàn)對(duì)于我們理解肝臟病理生理變化，尤其是纖維化組織重塑和慢性肝病癌變具有重要意義。雖然肝細(xì)胞增殖似乎是由肝組織各處分布的局部損傷信號(hào)引起，并依賴于肝細(xì)胞倍性狀態(tài)和組織損傷類型，但是某些肝細(xì)胞亞型對(duì)這些增殖信息的反應(yīng)似乎更敏感。近5年來逐漸廣泛采用的scRNA-seq技術(shù)，在鑒定正常和患病肝臟中未知的細(xì)胞類型和亞型，研究稀有細(xì)胞(例如肝祖細(xì)胞)以及非實(shí)質(zhì)細(xì)胞在慢性肝病和癌癥中的作用具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)?；趕cRNA-seq的數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，正常肝臟中存在不同亞型的肝細(xì)胞，該現(xiàn)象歸咎于肝小葉不同分區(qū)以及營(yíng)養(yǎng)和氧氣交換供應(yīng)的差異。這些基于scRNA-seq定義的不同亞型肝細(xì)胞在損傷修復(fù)反應(yīng)中的作用如何？是否存在易致癌變的細(xì)胞亞型？這些都值得深入探究。scRNA-seq技術(shù)在肝非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞的表型分析方面也有大量新數(shù)據(jù)。如最新研究中定義了具有新表型標(biāo)志的肝竇內(nèi)皮細(xì)胞亞群、纖維化相關(guān)肝內(nèi)巨噬細(xì)胞亞群、纖維化相關(guān)肝星狀細(xì)胞/及成纖維細(xì)胞亞群，以及肝癌組織中與特殊微環(huán)境相關(guān)的上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞亞群等?？傊?，這些scRNA-seq數(shù)據(jù)提示我們，關(guān)于肝組織中時(shí)空關(guān)系和細(xì)胞相互作用等因素在肝再生過程中的作用機(jī)制，還有更多重要信息等待研究者們不斷認(rèn)識(shí)和清晰還原。

最新研究則證明，作為肝再生細(xì)胞來源的肝細(xì)胞廣泛分布于肝小葉的各個(gè)分區(qū)，這些肝細(xì)胞的增殖特征可能取決于各種肝損傷過程中局部肝組織的特殊信號(hào)。隨著新技術(shù)持續(xù)涌現(xiàn)和模型不斷進(jìn)步，將會(huì)揭示更多肝再生的機(jī)制。