許 祥，胡瑾華

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粒細(xì)胞集落刺激因子促進(jìn)肝臟再生的機(jī)制

許 祥，胡瑾華

[摘要]肝臟的一個(gè)特性即是在受到損傷后會(huì)通過(guò)自身的再生能力來(lái)恢復(fù)原有肝臟體積和功能，目前越來(lái)越多的證據(jù)顯示重組人粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-colony stimulating factor, G-CSF）在促進(jìn)肝臟再生的過(guò)程中有多方面的作用。深入了解G-CSF促進(jìn)肝臟再生的機(jī)制對(duì)于其應(yīng)用于肝損傷患者，促進(jìn)肝臟再生，提高生存率有著重要意義。本文就G-CSF促進(jìn)肝臟再生的機(jī)制進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞]粒細(xì)胞集落刺激因子；肝再生；干細(xì)胞

[作者單位] 100039，北京大學(xué)解放軍第三○二醫(yī)院教學(xué)醫(yī)院肝衰竭診療研究中心（許祥、胡瑾華）

肝臟是成年人體內(nèi)損傷后有明顯再生能力，成熟的肝細(xì)胞很少再生，但保留著強(qiáng)大的再生能力。在各種類型的肝損傷中，肝臟均能發(fā)生明顯的再生過(guò)程，如酒精性肝炎中，肝臟祖細(xì)胞即卵原細(xì)胞發(fā)生增殖，促進(jìn)肝臟再生[1]，而活體肝移植的應(yīng)用關(guān)鍵也在于使受體肝及供者的剩余肝盡快再生，以滿足需要。肝衰竭時(shí)肝細(xì)胞發(fā)生大量壞死、凋亡，因此肝臟再生是肝衰竭救治成功的重要環(huán)節(jié)之一。

重組人粒細(xì)胞集落刺激因子（granulocytecolony stimulating factor, G-CSF）是通過(guò)DNA重組技術(shù)合成的175個(gè)氨基酸蛋白，其作為一種造血源性生長(zhǎng)因子，促進(jìn)造血細(xì)胞系的增殖作用已被熟知，并廣泛應(yīng)用于臨床。Chavez-Tapia等[2]通過(guò)Meta分析證明G-CSF治療慢加急性肝衰竭能夠明顯降低短期病死率。而且，目前有研究發(fā)現(xiàn)，G-CSF通過(guò)動(dòng)員骨髓干細(xì)胞（bone marrow-derived cells, BMC）至肝臟，一方面BMC定向分化為肝細(xì)胞促進(jìn)肝臟再生，另一方面G-CSF還可促進(jìn)肝卵原細(xì)胞的增殖分化來(lái)促進(jìn)肝臟再生[3]。本文就G-CSF促進(jìn)肝臟再生的可能機(jī)制進(jìn)行闡述。

1　G-CSF促進(jìn)肝臟再生的機(jī)制

1.1動(dòng)員BMC歸巢肝臟并定向分化為成熟肝細(xì)胞BMC是重要的成體干細(xì)胞，具有定向分化或橫向分化為一些成體細(xì)胞的潛能，其中包括肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞[4]。在機(jī)體出現(xiàn)損傷的情況下，BMC可以進(jìn)入到外周血循環(huán)中，并遷移到損傷部位或臟器，但其數(shù)量有限。

已證實(shí)G-CSF是BMC強(qiáng)有力的動(dòng)員劑，不僅可增加外周血干細(xì)胞數(shù)量，也可使干細(xì)胞遷移到肝損傷部位[5]。Yoshizato等[6]在血液病患者的治療中發(fā)現(xiàn)，給健康捐獻(xiàn)者注射G-CSF后4 d是取外周血干細(xì)胞的最佳時(shí)機(jī)。Gaia等[7]通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)在嚴(yán)重肝硬化患者的肝組織內(nèi)檢測(cè)到G-CSF刺激的骨髓干細(xì)胞，表明G-CSF可以促進(jìn)BMC在損傷肝組織中的定植作用。Kimura等[8]在對(duì)肝損傷大鼠進(jìn)行60％肝臟切除手術(shù)前應(yīng)用G-CSF 5 d，通過(guò)免疫組化在肝靜脈周圍檢測(cè)到了CD34+細(xì)胞，而未進(jìn)行G-CSF治療的對(duì)照組未檢測(cè)到CD34+細(xì)胞。在治療組中剩余肝臟達(dá)到正常體積的時(shí)間比對(duì)照組早24 h，說(shuō)明G-CSF能夠促進(jìn)剩余肝臟的再生，其作用為促進(jìn)BMC遷移至肝臟。目前關(guān)于機(jī)制的研究顯示，G-CSF的受體在人體內(nèi)各組織細(xì)胞（包括造血干細(xì)胞）中廣泛表達(dá)，G-CSF可能通過(guò)促進(jìn)中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶2和9的釋放，形成骨髓的蛋白水解微環(huán)境，從而促進(jìn)BMC從骨髓釋放入血[9]，再通過(guò)細(xì)胞因子的趨化作用使造血干細(xì)胞遷移至肝臟，其中最重要的是基質(zhì)細(xì)胞衍生因子（stromal cell-derived factor, SDF）-1，其受體為CXCR-4。肝損傷時(shí)，G-CSF在促進(jìn)BMC動(dòng)員的同時(shí)還可增加SDF-1在肝臟中的表達(dá)，并建立起肝組織、外周血和骨髓間的濃度梯度差。這種濃度梯度將引導(dǎo)BMC向肝臟遷移、歸巢[10]，用CXCR-4的抗體中和CXCR-4后，BMC的歸巢作用消失[11]。BMC的遷移過(guò)程還可能與晚期激活抗原4及血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的作用有關(guān)，并且其作用與SDF-1相似[12]。

Kedarisetty等[13]使用G-CSF治療失代償期肝硬化，提高了生存率，并且通過(guò)免疫組化檢測(cè)到這部分患者肝組織中CD34+、CD133+和S期蛋白Ki67增加。Wan等[14]在慢加急性肝衰竭患者中檢測(cè)到了更高的CD34+細(xì)胞數(shù)量，同時(shí)內(nèi)源性的G-CSF含量增加，從而促進(jìn)肝臟再生，減少肝損傷。Duan等[15]用G-CSF治療乙型肝炎相關(guān)慢加急性肝衰竭患者，觀察到外周血CD34+細(xì)胞的數(shù)量明顯增加，肝功能顯著改善，3個(gè)月生存率明顯提高（21.4％～48.1％，P=0.018）。Garg等[16]也發(fā)現(xiàn)G-CSF能夠提高酒精性慢加急性肝衰竭患者的生存率（29％～69.6％，P=0.003），同時(shí)發(fā)現(xiàn)使用G-CSF治療的患者肝組織中CD34+細(xì)胞增多。Lorenzini 等[17]發(fā)現(xiàn)15 μg/(kg·d)是動(dòng)員BMC的最佳劑量，并且觀察到外周血中的CD34+和CD133+細(xì)胞明顯增多。Singh等[18]報(bào)道G-CSF能夠提高重癥酒精性肝炎患者的生存率，機(jī)制研究顯示G-CSF可以動(dòng)員這些患者的CD34+BMC，并在肝臟定植和分化為成熟肝細(xì)胞。

1.2促進(jìn)肝卵原細(xì)胞增殖和肝臟再生 卵原細(xì)胞被認(rèn)為是肝臟祖細(xì)胞，存在于肝內(nèi)膽道系統(tǒng)的末端小膽管內(nèi)，位于肝實(shí)質(zhì)組織與膽道的交界處，可分化為肝細(xì)胞、膽管上皮細(xì)胞以及一個(gè)多潛能的細(xì)胞亞群。當(dāng)肝臟受到刺激時(shí)，卵原細(xì)胞轉(zhuǎn)化為CD44+細(xì)胞，進(jìn)而形成網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)化成實(shí)質(zhì)細(xì)胞[19]。分化增殖反應(yīng)分為激活、增殖、遷移和分化4個(gè)階段，最終分裂成肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞或膽管上皮細(xì)胞。G-CSF能夠提高內(nèi)源性干細(xì)胞再生，其中包括卵原細(xì)胞[20]。已證實(shí)卵原細(xì)胞能夠表達(dá)G-CSF的受體[21]，Piscaglia等[22]的一項(xiàng)病例報(bào)道證明血漿置換和G-CSF治療能夠促進(jìn)肝卵原細(xì)胞再生，而其中的作用分別為血漿置換清除循環(huán)中的有害因子，G-CSF促進(jìn)肝細(xì)胞再生，因此G-CSF不但可以促進(jìn)BMC再生，同時(shí)也可以促進(jìn)內(nèi)源性修復(fù)程序即卵原細(xì)胞的再生。Spahr等[3]在對(duì)酒精性脂肪性肝炎的研究中觀察到在接受G-CSF治療的患者中，通過(guò)免疫組化雙染Ki67/Ctokeratin 7（CK7）證明G-CSF能夠促進(jìn)肝卵原細(xì)胞的增殖。實(shí)驗(yàn)研究顯示在部分肝切除的大鼠模型中，在肝臟受損的早期階段，肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatatic growth factor, HGF）/c-Met能夠促進(jìn)卵原細(xì)胞的早期擴(kuò)增[21]。

Spahr等[3]的研究還發(fā)現(xiàn)G-CSF能夠增加HGF的含量。HGF除了能夠促進(jìn)卵原細(xì)胞的早期擴(kuò)增，還能夠促進(jìn)多種基因的翻譯，如CyclinD1 在MAPK后的激活，以及HGF依賴信號(hào)通過(guò)蛋白降解來(lái)影響G1期組件的穩(wěn)態(tài)性。研究發(fā)現(xiàn)HGF受體c-Met敲除小鼠的肝臟再生能力嚴(yán)重受損，且不能被其他受體所替代，所以HGF是一個(gè)不可替代的因子[23-25]。Ishikawa等[24]通過(guò)觀察二乙基二硫代氨基甲酸鈉（DDC）造成肝損傷的小鼠發(fā)現(xiàn)，c-Met基因敲除的小鼠肝細(xì)胞和膽管上皮細(xì)胞會(huì)有嚴(yán)重?fù)p傷，Ki-67蛋白含量下降，細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生和平衡受到破壞。Factor等[26]研究發(fā)現(xiàn)缺乏c-Met的小鼠在肝臟再生過(guò)程中會(huì)造成G2/M細(xì)胞周期停滯。Yannaki等[27]把G-CSF作為尚未被公認(rèn)的HGF誘導(dǎo)劑。因此，G-CSF可通過(guò)增加HGF的含量從而促進(jìn)肝臟再生。

雖然G-CSF可以通過(guò)動(dòng)員BMC歸巢肝臟從而促進(jìn)肝臟再生，然而愈來(lái)愈多研究者認(rèn)為，G-CSF動(dòng)員BMC歸巢肝臟并不是依靠BMC分化成為肝細(xì)胞，因?yàn)锽MC遷移至肝臟的數(shù)量太少；而這個(gè)過(guò)程的作用更重要的可能是改善肝臟微環(huán)境，促進(jìn)內(nèi)源性卵原細(xì)胞反應(yīng)。同時(shí)有研究認(rèn)為無(wú)論在生理或病理情況下，造血干細(xì)胞對(duì)肝細(xì)胞的形成作用很小，可能是通過(guò)分泌一些細(xì)胞因子或生長(zhǎng)因子來(lái)促進(jìn)肝細(xì)胞功能，因此有理由認(rèn)為G-CSF促進(jìn)肝臟再生的主要作用是促進(jìn)卵原細(xì)胞增殖[21，27-28]。

免疫失衡是目前公認(rèn)的一些肝臟疾病如慢加急性肝衰竭的病因，例如，Th1分泌的干擾素γ和腫瘤壞死因子被認(rèn)為與肝衰竭的發(fā)生有著重要關(guān)系[29-30]。目前的研究發(fā)現(xiàn)在自體移植以及同種異體外周血干細(xì)胞移植前應(yīng)用G-CSF可以提高成功率[31]，因此有理由相信應(yīng)用G-CSF可以促進(jìn)免疫平衡。而肝臟再生的過(guò)程是個(gè)精密的免疫調(diào)節(jié)過(guò)程，如白細(xì)胞介素（interleukin, IL）-6能夠在肝卵原細(xì)胞移植后的7 d內(nèi)調(diào)節(jié)卵原細(xì)胞的增殖[32]，而G-CSF有類IL-6的抗炎作用，因此是否可以推測(cè)G-CSF通過(guò)免疫調(diào)節(jié)與某些細(xì)胞因子共同作用來(lái)促進(jìn)肝臟再生，還有待進(jìn)一步研究。

雖然普遍認(rèn)為G-CSF能夠改善肝細(xì)胞再生減少的肝衰竭患者的臨床癥狀，提高生存率，但同時(shí)也有研究證明在急性肝衰竭小鼠模型中，G-CSF并沒(méi)有通過(guò)動(dòng)員BMC歸巢肝臟促進(jìn)肝臟再生，反而會(huì)通過(guò)產(chǎn)生IL-1β?lián)p害肝臟再生[33]。這還有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。

2　結(jié)語(yǔ)

G-CSF以其安全性和有效性已被廣泛應(yīng)用于臨床，但是仍有一些問(wèn)題須要解決：①在肝損傷時(shí)，G-CSF能夠直接促進(jìn)肝臟再生，也能夠通過(guò)動(dòng)員造血干細(xì)胞后促進(jìn)肝臟再生，二者之間的具體關(guān)系如何，G-CSF又是通過(guò)具體哪條通路促進(jìn)肝臟再生的？②G-CSF與傳統(tǒng)的促進(jìn)肝臟再生的細(xì)胞因子如HGF、表皮生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子α之間的關(guān)系如何，它們之間是否有協(xié)同作用來(lái)促進(jìn)肝臟再生？當(dāng)肝臟再生到與人體比例合適的體積時(shí)，再生就會(huì)停止，G-CSF是否與停止的信號(hào)有相互作用？③在各種病因引起的肝損傷中，G-CSF治療的效果是否相同，治療的時(shí)機(jī)和劑量是否相同，在何種時(shí)機(jī)能夠使肝臟再生率達(dá)到最大？這些都須要在進(jìn)一步的研究中得到驗(yàn)證。

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（2015-11-10 收稿 2016-01-19 修回）

（責(zé)任編委 張玲霞 本文編輯 王 姝）

Mechanism of granulocyte-colony stimulating factor accelerating liver regeneration

XU Xiang, HU Jin-hua*
Liver Failure Treatment and Research Center, 302 Military Hospital of China-Peking University Teaching Hospital, Beijing 100039, China
*Corresponding author, E-mail: hjh@medmail.com.cn

[Abstract]The liver is unique in its ability to regenerate itself and thereby restore its original mass and function after injury. Nowadays, increasing evidence suggests that the granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF) plays important roles in accelerating the liver regeneration process. The deep understanding of the effect of G-CSF on liver regeneration has important significance in the use of G-CSF for the treatment of patients with liver injury to accelerate the liver regeneration and improve survival. This review focuses on the mechanism of G-CSF in accelerating liver regeneration.

[Key words]granulocyte colony-stimulating factor; liver regeneration; stem cells

[通訊作者]胡瑾華，E-mail: hjh@medmail.com.cn

[基金項(xiàng)目]國(guó)家自然科學(xué)基金 （81171641）；北京市科技計(jì)劃首都臨床特色應(yīng)用研究項(xiàng)目（Z131107002213157）

DOI:10.3969/j.issn.1007-8134.2016.02.016

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼][中國(guó)圖書資料分類號(hào)] R392.114 A

[文章編號(hào)]1007-8134(2016)02-0125-04