作者：张祺琪杭化莲夏强
作者单位：上海交通大医院肝脏外科
本文发表于《肝脏》杂志年6月第20卷第6期“综述”
肝衰竭是多种因素（如病毒感染、毒性药物、代谢疾病、酒精等）引起的严重肝脏损害，导致其合成、解毒、排泄和生物转化等功能发生严重障碍或失代偿，出现以凝血功能障碍、黄疸、肝性脑病、腹水等为主要表现的一组临床症候群[1]。肝移植是目前唯一有效治愈肝衰竭的方法，但由于供肝短缺，费用昂贵，无法满足众多肝衰竭患者的治疗需求，这就要求肝脏病学界探索其他可行的替代治疗手段。干细胞已被证实具有强大的分化潜能、自我更新能力、免疫调节作用以及靶向治疗功能，有望在肝衰竭治疗中发挥重要作用。
一、干细胞种类
干细胞是一类未完全分化，具有自我增殖能力的多潜能细胞，按细胞发育阶段可分为胚胎干细胞、多能干细胞、成体干细胞等三类。依据细胞的来源不同，目前研究治疗肝衰竭的干细胞主要有以下几种：
（一）肝成体干细胞
肝成体干细胞（Hepaticadultstemcells，HASC）也被称为肝卵圆细胞（hepaticovalcells）或肝祖细胞前体细胞（HPC-precursorcells），是一类“体积小，呈卵圆形，具有浅然的卵圆形核，含极少量嗜碱性胞浆”的细胞，目前认为，HASC可能分布于闰管（Herning氏管)、门管区及管周、肝内的胆管树状分支，并且具有向肝细胞和胆管上皮细胞分化的潜能[2]，可在肝损伤时起到修复作用。
（二）间充质干细胞
间充质干细胞(Mesenchymalstemcells，MSC)是一类具有多向分化潜能的干细胞，起源于早期的中胚层以及外胚层，兼具间质细胞、内皮细胞和上皮细胞的特征，最初从骨髓中分离得到，后又证实脂肪、脐带、皮肤、脑等多种组织和器官间质中亦存在MSC，因其来源广泛，且较胚胎干细胞伦理争议更少，已成为当前研究的热点。MSC具有多种细胞表面抗原，一般认为其高表达CD29、CD44、CD54、CD73、CD90、CD、CD等，低表达CD11b、CD14、CD31、CD34、CD45、CD79a、HLA-DR等[3]，此外，有研究表明，SSEA-4可作为MSC的特异性标记[4]。进一步的研究证实，MSC具有分泌多种细胞因子的能力和调节免疫的作用。
（三）胚胎干细胞／诱导多功能干细胞
胚胎干细胞（embryonicstemcells,ESC）是指当受精卵分裂发育成囊胚时内层细胞团的细胞,是全能干细胞，具有分化成为人体几乎所有种类细胞的能力，故其治疗肝衰竭的潜力无可限量，但目前胚胎干细胞研究存在强烈的伦理争议，直接用于肝衰竭治疗困难重重。为了绕过伦理争议，全球的科研工作者进行了多方面的尝试，年，日本的山中伸弥（Yamanaka）等用逆转录病毒将Oct3/4、Sox2、Klf4、c-Myc(OSKM)4导入小鼠成纤维细胞,诱导出具有胚胎干细胞特性的多功能细胞,称之为诱导性多功能细胞（inducedpluripotentstemcells，iPSC），山中也因此获得年诺贝尔生理学和医学奖[5]。但是以病毒逆转录基因诱导出的iPSC存在癌变率高的问题，其安全性和可靠性广受质疑，故有部分学者对其前景持悲观态度。
二、干细胞治疗肝衰机制
综观近年来干细胞治疗肝衰竭的机制研究，一般认为干细胞主要通过以下几种途径在肝衰竭治疗中发挥作用：
（一）转分化为肝细胞；
前文所述各种干细胞都可以在一定条件下分化为肝细胞或肝样细胞（hepatocyte‐likecells，HLC），如肝卵圆细胞在体内可以分化成为肝细胞和胆管上皮细胞，替代受损肝组织的功能。人间充质肝细胞（HuMSC）在体外也可经HGF、EGF、bFGF等因子的诱导分化为人肝细胞[6]，不过学界尚未报道MSC能在体内分化成为肝细胞。此外，近年来多项研究证实ESC和iPSC可在体内和体外分化成为十分接近成熟肝细胞功能的肝样细胞。由此，我们推测转分化为肝细胞代替受损肝细胞的功能，是肝细胞治疗肝衰竭的可能机制之一[7-10]。
（二）促进肝再生，减少肝细胞凋亡；
近年来研究表明MSC、iPSC等干细胞可以分泌一系列复杂的细胞因子，其中包括HGF、TGF、SCF、EGF、HB－EGF等促进肝再生的因子[11,12]，能够改善肝内微环境，动物实验也证实干细胞可促进肝再生、减少肝细胞凋亡[13,14]。
（三）抑制肝纤维化；
慢性肝损伤导致的肝纤维化是肝功能最终走向衰竭的重要因素。Li等用MSC的培养液上清浓缩液治疗四氯化碳诱导的慢性肝衰竭小鼠，发现该上清液能通过减少I型、III型胶原合成、抑制TGF－β/Smad信号通路、抑制上皮－间质转化（epithelial-to-mesenchymaltransition）等途径，抑制肝脏纤维化[15]。另外有学者发现MSC可以通过降低体内IL-17水平来缓解肝硬化[16]。肝星状细胞（hepaticstellatecell，HSC）是位于肝窦周Disse腔内的一类静止细胞，在肝脏受到损伤时可被激活，转变为成纤维细胞，此过程的进展与肝硬化的发展密切相关。近年来多项研究表明MSC可以通过抑制I型胶原合成、激活NF－κB途径、激活Fas／FasL途径等方式诱导HSC凋亡，进一步证实了MSC抗纤维化的作用[17-19]。
（四）免疫调节。
免疫和炎症反应在肝衰竭中扮演重要角色，干细胞的免疫调节功能可能是其治疗肝衰竭尤其是爆发性肝衰竭的最重要因素，亦是研究的热点。Zhu等用MSC治疗刀豆蛋白A（ConA）诱导的爆发性肝衰竭小鼠模型时发现，MSC降低了小鼠体内TNF‐α、IFN‐γ、等促炎因子的浓度，并抑制了淋巴细胞的增殖和NKT的激活，减轻了肝损伤[20]。Higashimoto等则指出脂肪来源的主要通过抑制CD4+的T细胞和CD11b+的髓系细胞，减少TNF‐α、CXCL10的分泌，发挥抗炎作用[21]。Zhang等研究发现，MSC可以诱导CD11c+B-的树突状前体细胞（DCprecursors）分化为调节树突状细胞（RegulatoryDendriticCells，RDCs），RDCs可抑制T细胞的免疫反应，并可通过分泌TGF-β诱导T调节细胞（Treg）分化，在爆发性肝衰中起到保护作用[22]。
近年的深入研究指出巨噬细胞的极化在肝衰竭的发展中起到关键作用。巨噬细胞可随着局部微环境的不同而极化为不同的表型：经典活化途径的M1型巨噬细胞（classicallyactivatedmacrophages）和替代激活的M2细胞（alternativelyactivatedmacrophages）。M1型巨噬细胞即是传统认识的巨噬细胞，主要介导炎症损伤，发挥促炎作用，而M2型巨噬细胞则恰恰相反，能够表达抑炎因子（如IL－4、IL－10等）和保护性的蛋白（如TGF、VEGF等），具有抑制炎症，修复组织损伤的作用[23]。而MSC可在TNF－α、IL－6升高的炎性环境下，通过分泌IDO、PGE2等促使巨噬细胞向M2型转变，发挥抑炎作用[24]。可见干细胞调节免疫的机制十分复杂，尚有更多机制等待我们探索阐明。
（五）搭载基因
干细胞尤其是MSC因其低免疫原性、易获得、少伦理争议成为基因治疗良好载体，有望治疗多种疾病。已有研究证实，通过逆转录等技术，搭载Trx-1、IGF-1、HGF等高表达基因可从不同途径增强MSC对急慢性肝衰竭的保护作用[25-27]，而高表达CXCR4（C-X-Cchemokinereceptortype4）的MSC可以改善肝移植后小肝综合征导致的肝功能衰竭[28]。相信将来有望通过搭载不同的基因更有针对性的治疗不同因素导致的肝衰竭，这也预示着干细胞治疗的研究即将进入基因工程的新时代！
三、干细胞治疗肝衰竭的临床试验
在目前学界研究的各种干细胞中，肝成体干细胞存在体外大量扩增的难题，iPS受安全性的质疑，未能进入临床试验阶段，而间充质干细胞（MSC）以其来源广泛，伦理争议较少，故研究最为热门，进展也最迅速，成果令人鼓舞。Peng等用自体骨髓来源的间充质干细胞（BM－MSC）通过肝动脉途径输注到53例乙肝肝衰竭病人的体内，随后经过长达周的随访，发现移植组从2-3周开始，血白蛋白、胆红素和MELD评分较对照组有明显改善，尽管移植组和对照组的肝癌发生率和长期生存率无明显差异，但仍可认为MSC治疗肝衰竭是安全的，且可改善病人生存质量[29]。Zhang等用脐带来源的间充质干细胞（UC－MSC）治疗30例乙肝失代偿期的病人，亦证实MSC的输注安全无副作用，且可改善胆红素、腹水、MELD评分等肝功能指标[30]。世界各地还有其他小样本临床研究指出MSC对HBV、HCV、酒精性、自身免疫性等多种原因所致的肝衰竭均有一定疗效[31-34]。
四、未来的挑战和展望
干细胞移植治疗肝衰竭前景一片光明，不过目前仍有一系列问题亟待解决：干细胞移植的时机；干细胞输注的途径；干细胞的输注次数和数量；疗效的精确评估方法；干细胞体外标记和体内示踪；干细胞在体内的功能评估（细胞再生与免疫调节等）；干细胞在体内分化和转归的深入研究等等。我们相信，随着研究的进一步深入，上述问题终将得到解决，干细胞治疗肝衰竭将迈入一个新纪元。
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