肝臟再生研究進(jìn)展

潘杰偉 丁隆

【摘要】肝臟在手術(shù)切除、化學(xué)損傷及病毒等損傷后具有很強(qiáng)再生能力，然而肝臟再生過程非常復(fù)雜包括肝細(xì)胞再生的啟動(dòng)、增殖及終止三個(gè)階段。參與肝細(xì)胞再生的是已經(jīng)分化成熟并處于穩(wěn)定狀態(tài)的肝細(xì)胞通過有關(guān)基因轉(zhuǎn)錄及翻譯，并通過相關(guān)細(xì)胞因子組成信號(hào)通路參與肝臟再生整個(gè)過程。目前國內(nèi)外一些研究表明Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1（Keap1）-核因子E2相關(guān)因子2（Nrf2）組成的信號(hào)通路與細(xì)胞增殖有密切關(guān)系，也是近些年來對(duì)肝臟再生研究比較熱門的領(lǐng)域?，F(xiàn)文根據(jù)國內(nèi)外目前研究結(jié)果，綜述Keap1/Nrf2信號(hào)通路是如何在肝臟再生三個(gè)階段如何起作用。以期能發(fā)現(xiàn)該信號(hào)通路重要節(jié)點(diǎn)，為今后研究該信號(hào)通路的深入研究及研究促進(jìn)肝臟再生藥物提供研究思路。

【關(guān)鍵詞】肝臟再生;Keap1;Nrf2;啟動(dòng)階段;增殖階段;終止階段

肝臟是人體內(nèi)部最大的器官。成人肝臟的平均重量為1.5千克。它是人體消化系統(tǒng)中最大的消化腺。它是消化系統(tǒng)中產(chǎn)生膽汁的器官，主要在新陳代謝中起作用。它在體內(nèi)起著脫氧、合成和儲(chǔ)存肝臟糖和分泌蛋白的作用。還有解毒、造血和凝血作用。肝臟有生物轉(zhuǎn)化，它分解或完全離開身體的許多非營養(yǎng)物質(zhì)的代謝，如藥物，毒藥，和某些代謝物來自身體內(nèi)外。這種效果也被稱為解毒功能。所以肝臟是人體不可或缺的“化工廠”。然而在解毒時(shí)勢(shì)必對(duì)肝細(xì)胞造成損傷;肝臟不僅遭受藥物損害，還遭受到病毒、肝臟手術(shù)（術(shù)中肝細(xì)胞切術(shù)肝細(xì)胞減少、術(shù)中阻斷肝臟血流后導(dǎo)致缺血再灌注損傷等）等損害。肝損傷后肝細(xì)胞再生能力決定預(yù)后。所以對(duì)肝臟再生的基礎(chǔ)和臨床方面的研究和實(shí)踐有利于肝損傷后組織器官功能的恢復(fù)。肝臟具有強(qiáng)大的防御功能和再生能力。肝再生（liver regeneraion，LR）是指由各種原因（手術(shù)、創(chuàng)傷、中毒、感染、壞死等）引起的肝損傷。各種反饋信號(hào)刺激GO期肝細(xì)胞增殖。殘馀肝細(xì)胞通過高保真細(xì)胞增殖，由基本的非生長狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖偕L狀態(tài)，以彌補(bǔ)肝組織的損失和損傷，恢復(fù)肝臟的生理功能。恢復(fù)至原有體積和重量，以保持最佳的肝重/體質(zhì)量比，最終達(dá)到肝組織結(jié)構(gòu)的重建及肝功能恢復(fù)。這主要是由于肝細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期（即肝細(xì)胞從靜止的GO期到G1期，以及有絲分裂）。也有一些證據(jù)表明，雙潛能（Bipotential）干細(xì)胞，稱為卵圓形紅細(xì)胞（Ovalocyte），存在于導(dǎo)管的管中。這些細(xì)胞可以分化為任何細(xì)胞或以后在膽管細(xì)胞（Cholangiocytes）。肝臟再生是通過受損傷后剩余肝臟組織通過高保真的細(xì)胞增殖，使殘余肝細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期修復(fù)肝臟大小及生理功能。肝再生由多種細(xì)胞因子的分泌，多步驟（啟動(dòng)、終止），多條信號(hào)通路的激活等參與，然而這一修復(fù)過程的機(jī)制非常復(fù)雜。肝再生可以被人為地分為個(gè)階段：①啟動(dòng)階段;②增生階段;③抑制階段。肝再生的三個(gè)階段涉及一個(gè)非常復(fù)雜的過程，涉及多個(gè)基因、細(xì)胞因子和信號(hào)通路。然而參與肝臟再生的信號(hào)通路與信號(hào)通路之間、信號(hào)通路與細(xì)胞因子及細(xì)胞因子與細(xì)胞因子之間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，相互影響，導(dǎo)致經(jīng)過長達(dá)二三十年的研究仍沒有突破性研究。因此，近些年來對(duì)肝臟再生有關(guān)的信號(hào)通路研究吸引越來越多的科學(xué)家加入。目前有研究表明，Keap1/Nrf2信號(hào)通路在肝損傷后三個(gè)階段的再生中起重要作用。Keap1/Nrf2信號(hào)通路是Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-l（Keap1）在細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中的調(diào)節(jié)因子。為含有624個(gè)氨基酸的多肽，Nrf2結(jié)合蛋白在細(xì)胞質(zhì)中。Nrf2是一種氧化應(yīng)激轉(zhuǎn)錄因子，包含六個(gè)高度保守的結(jié)構(gòu)域，是抗氧化反應(yīng)元件（antioxident response elemenr，ARE）在靶基因的啟動(dòng)子。在生理?xiàng)l件下，Keap1作為Nrf2的負(fù)調(diào)節(jié)因子，在細(xì)胞質(zhì)中定位Nrf2，介導(dǎo)Nrf2的泛素化，維持細(xì)胞內(nèi)Nrf2的穩(wěn)態(tài)。相關(guān)研究表明，在生理狀態(tài)下Nrf2參與肝損傷后肝細(xì)胞再生細(xì)胞增殖過程。Keap1/Nrf2信號(hào)通路影響至關(guān)重要因此近年對(duì)Keap1/Nrf2信號(hào)通路的研究受到越來越的科研人員的關(guān)注并且參與其中。目前的研究成果：

啟動(dòng)階段：己經(jīng)分化成熟并處于靜止?fàn)顟B(tài)的GO期肝細(xì)胞在肝損傷后經(jīng)過一系列反應(yīng)重新進(jìn)入細(xì)胞周期G1期的過程。肝細(xì)胞生長因子（hepatocytegrowthfactor，HGF）、表皮生長因子（epidermal growth factor，EGF）和轉(zhuǎn)化生長因子-α（transforming growth factor-α，TGF-a）被認(rèn)為是啟動(dòng)G1期到S期起作用的因子。該過程有研究Keap1基因表達(dá)受抑制或表達(dá)產(chǎn)物缺失能夠延遲增殖的肝細(xì)胞進(jìn)入s期。肝細(xì)胞生長因子（Hepatocyte growthfactor，HGF）和表皮生長因子（epidermalgrowthfactor，EGF）是直接促進(jìn)肝細(xì)胞分裂的兩種最強(qiáng)的有絲分裂原。分別通過它們的受體c-Met和EGFR起作用。根據(jù)胡敏的研究結(jié)果表明，Keap1的缺失導(dǎo)致肝細(xì)胞再生過程中c-Met及EGFR磷酸化被抑制、Akt1（T308）和p70S6K （T389）失活，使得再生肝細(xì)胞進(jìn)入s期延遲。Keap1的缺失還可以引起細(xì)胞周期的氧化還原反應(yīng)破壞使得肝細(xì)胞有G1期進(jìn)入S期延遲及S期的進(jìn)程遭到破壞，甚至有絲分裂的規(guī)律受到破壞。因此Keap1可以通過使有絲分裂信號(hào)分子失活及細(xì)胞周期氧化還原反應(yīng)破壞來對(duì)肝再生啟動(dòng)階段產(chǎn)生影響。

增值階段：這階段主要由靜止肝細(xì)胞經(jīng)活化后進(jìn)入細(xì)胞周期，通過有絲分裂進(jìn)行增殖形成新的肝小葉結(jié)構(gòu)，進(jìn)而恢復(fù)肝臟功能。有研究表明，cyclinD1基因的轉(zhuǎn)錄、翻譯和表達(dá)以及cyclinD1細(xì)胞因子的激活是增殖期重要的調(diào)控位點(diǎn)。肝細(xì)胞活化后進(jìn)入G1-s期后，有多個(gè)細(xì)胞因子參與，細(xì)胞周期素D1（eyelinD1）大量表達(dá)及活化是肝臟再生增殖期的重要調(diào)控靶點(diǎn)。CyelinD1，D2和D3的過表達(dá)引起肝細(xì)胞增殖以及肝細(xì)胞的增大，D1，D2比D3更為活躍。Jaumot等研究表明，大鼠PH術(shù)后12h，肝細(xì)胞cyclinDl mRNA表達(dá)達(dá)高峰，eyelinD1蛋白在術(shù)后24h達(dá)高峰。國內(nèi)有研究表明Nrf2的缺乏可以影響肝臟再生eyelinD1轉(zhuǎn)錄以及蛋白的表達(dá)，從而抑制肝臟再生。在細(xì)胞周期中，Weel/Cdc2/Cyclin B1信號(hào)通路對(duì)G2期到M期有重要調(diào)控作用。Nrf2的缺失導(dǎo)致細(xì)胞周期中該信號(hào)通路異常及Cdc2活性降低從而抑制再生肝細(xì)胞進(jìn)入M期來影響肝再生。目前已經(jīng)證實(shí)CyclinA的及時(shí)降解是M期前進(jìn)的一個(gè)關(guān)鍵，因?yàn)镃yclin A不降解可以導(dǎo)致在細(xì)胞分裂中期的細(xì)胞阻滯研究表明，Nrf2可以抑制Cyclin A2基因過度轉(zhuǎn)錄及翻譯。因此當(dāng)Nrf2缺失時(shí)可以通過對(duì)細(xì)胞周期Weel/Cdc2/Cyclin B1信號(hào)通路，CyclinA表達(dá)影響進(jìn)而對(duì)肝再生產(chǎn)生影響。

終止階段：是指經(jīng)過肝細(xì)胞有絲分裂肝細(xì)胞增殖，使得肝臟組織結(jié)果回復(fù)，使得肝臟恢復(fù)原來體積及功能后激活參與此階段的基因、細(xì)胞因子及信號(hào)通路便終止肝臟再生。目前的研究表明，細(xì)胞周期素抑制劑、細(xì)胞周期依賴性激酶抑制劑（CDK抑制劑，CKI）和細(xì)胞分裂信號(hào)抑制因子（抑制IL-6/STAT 3信號(hào)通路活性的抑制劑，SoCs）作為一種負(fù)調(diào)控信號(hào)參與了術(shù)后肝再生的調(diào)節(jié)。該階段是肝再生三個(gè)階段研究最少，相關(guān)機(jī)制最不清楚的階段。在這個(gè)階段，Keap1/Nrf2信號(hào)通路是如何調(diào)控這一過程的，根據(jù)目前的研究結(jié)果仍不能明確。

結(jié)論及展望

然而研究至今尚未有明確的參與肝臟再生的信號(hào)通路被鑒別，一旦該信號(hào)通路某些細(xì)胞因子缺失或某些基因被敲除可使肝臟再生停滯。根據(jù)目前研究結(jié)果，證實(shí)Keap1與Nrf2組成的信號(hào)通路在損傷后肝再生過程所起的作用是通過對(duì)細(xì)胞周期及有絲分裂進(jìn)行調(diào)節(jié)等途徑發(fā)揮的。然而現(xiàn)有的研究對(duì)Keap1、Nrf2基因及表達(dá)產(chǎn)物是怎么獨(dú)立對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控進(jìn)而影響肝再生的具體機(jī)制及過程仍未獲得突破性研究。參與該信號(hào)通路的分子間相互作用，這些分子之間形成共調(diào)節(jié)、負(fù)反饋及競(jìng)爭性結(jié)合等作用機(jī)制仍未明晰。綜上所述，在未來的時(shí)間里，我們可以深入研究Keap1/Nrf2信號(hào)通路中Keap1、Nrf2怎么獨(dú)立對(duì)肝再生細(xì)胞周期的調(diào)控，以及參與調(diào)節(jié)這些細(xì)胞因子的相互作用機(jī)制。因此，對(duì)Keap1/Nrf2信號(hào)通路的深入研究，有助于研究作用于此信號(hào)通路的藥物，從而可以研究出促進(jìn)肝損傷或肝部分切除術(shù)后再生的藥物，促進(jìn)肝修復(fù)和再生具有重要價(jià)值，從而提高肝損傷、肝切除或肝移植術(shù)后患者的預(yù)后。