肝干细胞分子生物学研究进展
【关键词】 肝干细胞 分子 机制
0 引言
肝干细胞的可塑性及其分化机制的研究在基础理论和临床应用等方面均有重要意义。一方面，肝干细胞可能参与肝脏损伤的修复与重建，研究肝干细胞的分化机制有助于阐明肝脏的发育机制；另一方面，肝干细胞分化为具有功能的成熟肝细胞，将为肝细胞移植和生物型人工肝提供重要的细胞来源。同时，阐明这些问题也可为临床肿瘤等疾病的基因提供新的治疗手段[1]。肝干细胞分化过程和机制较为复杂，关于肝干细胞分子机制的研究成为肝干细胞研究的重要方面，现将其进展做一综述。
肝干细胞的基本特征可概括为两点：(1)具有双向分化能力，可向肝细胞和胆管细胞分化；(2)具有自我更新能力。目前肝干细胞范畴的界定还比较混乱，但较为一致的观点是：卵圆细胞(oval cell)、胎肝细胞、小肝细胞和骨髓造血干细胞都是肝干细胞的候选者。
1 卵圆细胞
肝脏受损后的再生一般情况下由肝实质细胞分裂增殖来完成，而当肝实质细胞严重受损不能增生或受到有丝分裂原抑制剂损伤时，位于肝内低分化的卵圆细胞即被激活，进一步增殖、分化为肝细胞和胆管细胞来完成肝脏的结构与功能重建，卵圆细胞的形态学和免疫组织化学方面与胆管上皮细胞相似，形态呈卵圆形。有学者[2]建立了一种新的促肝脏卵圆细胞增殖的小鼠模型，研究发现，这种卵圆细胞在表达Sca?l、CD34及CD35的同时，还表达A6及AFP，说明Sca?l、CD34及CD35是小鼠肝卵圆细胞的特异标志。由于目前尚未发现肝干细胞的特异性表面标志，故有关肝干细胞的分离纯化仍不成熟，近来有人[3]利用绿色荧光蛋白转基因小鼠的肝细胞的荧光活性纯化并富集肝干细胞，并发现CD45(-)TER-ll9(-)AFP(+)的高表达GFP的幼稚细胞，具有增殖分化潜力，可以分化为肝细胞和胆管细胞。TNF在肝干细胞的活化及肿瘤的发生中有重要作用。研究者[4]观察到，在缺乏胆碱而补充乙硫氨基酪酸饮食的大鼠卵圆细胞增殖中，TNF具有正调节作用，同时卵圆细胞本身也表达TNF。在TNFIR基因敲除小鼠，卵圆细胞的增殖被大大削弱，肿瘤的形成明显减弱。生长因子受体酪氨酸激酶信号在正常肝细胞生长的调节中有重要作用，研究发现[5]受体型酪氨酸激酶家族中Tie?2、c?Met、Flk?1在实验性大鼠肝癌细胞中比正常肝细胞中显著增高。其中后两者在GSTP(+)的癌前病变中过量表达，而Tie?2在内皮细胞和卵圆细胞上有表达，考虑Tie?2、c?Met、Flk?1与肝癌的发生有关。在人类肝脏，卵圆细胞的数量随肝损伤的加重而增多。这种卵圆细胞的增生是肝干细胞对肝损伤的反应而不是受损肝细胞的管样化生[6]。
2 胚胎肝细胞
有人[7]将胚胎13.5天的胎肝细胞用绿色荧光蛋白(EGFP)标记，移植入小鼠肝中，结果发现移植后胎肝细胞AFP的表达逐渐降低，而ALB的表达逐渐升高。为了了解肝脏发育过程中肝干细胞标志的表达情况，有学者[8]选用干细胞标志Thy1和肝细胞标志CK18进行研究，分别选取胚胎第16、18、20天及新生大鼠的肝脏，分离提取肝细胞，采用磁珠分离法纯化胎肝细胞，结果发现，在磁珠分离前，所有的胎肝细胞均表达Thy1，磁珠分离后，仅在部分胎肝细胞表达Thy1，而CK18在磁珠分离前后的胎肝细胞上均表达，说明在胎肝中有不同的肝细胞群同时存在，其中一部分具有干细胞特征。有学者[9]成功分离人胎肝上皮细胞，在体外培养数月后，通过门静脉移植入小鼠肝脏，在移植后一小时，小鼠肝脏中有1.5%的移植细胞，继而发现14%～55%的移植细胞进入小鼠肝脏，移植细胞占小鼠肝脏细胞总数的1%。
3 小肝细胞
小肝细胞其形态与成熟肝细胞相似，有较小的嗜碱性核，胞质中有空泡，有丰富的线粒体、粗面内质网和糖原颗粒，表达胎肝母细胞、卵圆细胞和成熟肝细胞的部分分化标志，但又与这些细胞不尽相同。在惹卓碱处理的大鼠，2/3肝切除后的前5天，增殖的小肝细胞表达ALB、转铁蛋白、H4抗原、OC2和OC5，但不表达OV6、OC4、OC10。2/3肝切除后7天小肝细胞的分化标志即与完全分化的肝细胞相似。所以小肝细胞被认为是不同于肝母细胞、卵圆细胞和完全分化肝细胞的一种独立的有干细胞功能的细胞群。有学者[10]研究发现，在肝切除后3～7天，小肝细胞表达的肝脏富集的转录因子的水平与成熟肝细胞表达的转录因子的水平完全不同，且小肝细胞不表达酪氨酸转氨酶和α抗胰蛋白酶，而表达WT1和AFP的水平反而增加，在肝切除后14天，除AFP外，小肝细胞表达的其他细胞分化标志与完全分化的肝细胞相类似。此外他们还认为，早期出现的小肝细胞不表达细胞色素P450，而在细胞色素P450的作用下，惹卓碱被代谢为有丝分裂抑制剂，因此小肝细胞有抗惹卓碱毒性的作用。
4 骨髓造血干细胞
近年发现成年个体的造血干细胞可塑性很大，可以分化为所有种类的组织细胞。有学者[11]首先在大鼠中发现一些骨髓细胞来源的卵圆细胞和肝细胞，研究者将雄性大鼠的骨髓细胞移植入经放射线致死照射的雌性大鼠，然后用2-乙酰氨基芴和四氯化碳损伤此受体鼠，此后在受体鼠的肝脏中发现了Y染色体阳性的卵圆细胞和肝细胞。有学者[12]对骨髓来源肝干细胞研究发现，Thy?1(+)、β2微球蛋白(-)的骨髓细胞能分化为形态和功能都与肝实质细胞相同的细胞，分化细胞在超微结构上与肝实质细胞完全相同，而且在大鼠及人的正常肝脏及病肝中也可发现Thy?1(+)、β2微球蛋白(-)细胞的存在。所以Thy?1(+)、β2微球蛋白(-)的骨髓细胞被认为具有肝干细胞的特征。
骨髓中造血干细胞一方面可以在病肝中分化为肝实质细胞，从而恢复肝功能，一方面又可以作为肝病基因治疗的载体。美国研究者[13]将大鼠异体骨髓造血干细胞和成熟肝细胞分别通过门静脉注射入原位肝移植后发生排斥反应的大鼠肝脏，结果发现骨髓造血干细胞中约62%的细胞定位于肝脏，而成熟肝细胞只有约2.5%定位于肝脏，而且移植的造血干细胞表现出肝细胞和胆管细胞的特征。有学者[14]报道人骨髓中的造血干细胞也可以分化为肝细胞，用DNA特异性探针在一曾接受男性骨髓移植的女性病人肝脏中发现有Y染色体阳性的肝细胞，而将曾接受男性骨髓移植的女性病人肝脏再移植给另一男性患者，结果在被移植的肝组织中发现有Y染色体阳性的肝细胞，提示骨髓造血干细胞可以定位于肝脏并分化为肝细胞。
5 肝干细胞的分化机理
肝干细胞的分化是一个复杂的过程，肝干细胞是维持自我复制还是分化为成熟的功能细胞依赖于微环境、细胞生长因子等多种因素的相互作用与平衡。具体来说，肝干细胞分化与增殖的调控因素主要有：（1）时钟，它通过改变细胞周期促进因子或抑制因子的水平，决定干细胞的分裂次数。如Cul?1蛋白是一种细胞周期促进因子，它与细胞周期蛋白G1的破坏有关。p27是一种抑制因子，它促进干细胞分化并抑制其增殖。（2）微环境，有学者[15]将肝卵圆形细胞移植到大鼠肝组织时，卵圆形细胞分化成为肝实质细胞，卵圆形细胞经皮下移植时常常形成易转移和分化程度低的肿瘤，其原因可能是皮下基质抑制卵圆形细胞分化为肝细胞，因而促进瘤生物的形成。（3）生长因子和细胞外基质，它们在肝干细胞分化为肝实质细胞的过程中有重要作用。有学者[16]报道，肝细胞生长因子(HGF)可诱导白蛋白阴性的肝干细胞转变为白蛋白阳性的肝祖细胞。
6 小结与展望
综上所述，有关肝干细胞活化、分离培养、筛选及鉴定等尚未成熟，肝干细胞的研究有待进一步和完善，可以肯定的是其分子机制的研究将是未来研究的主要内容，而肝干细胞与肿瘤发生的关系以及肿瘤干细胞相关将是研究的一个重要方面。
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