肝血窦作为肝脏发育驱动因素的新认识

王嘉睿 詹淑华 马世武

肝损伤后的再生一直是肝病领域关注的问题，许多研究从不同方面探寻肝脏发育和再生机制，其中肝血窦及相关细胞、细胞因子和调控信号在该过程中的作用也是研究的热点[1-2]。

中胚层能够发育成血液细胞，而内胚层能够发育成肝脏细胞。来自心脏中胚层的信号可以启动肝脏的发育，并且肝脏的形态形成和生长需要内皮细胞的调控[3]。在小鼠研究中，胚胎肝发育到8.25 d时(E8.25)，内皮细胞通过Wnt和Notch信号调控，诱导来自内胚层的肝母细胞的分化和增殖[3]。小鼠胚胎肝内新生血窦和原始血管结构在发育到E9.5和E10.5之间开始连接起来，以引导可迁移肝细胞的定位，并建立起肝脏构架。在肝脏发育的初始阶段，肝细胞生长因子(HGF)对肝脏的扩增并不是必需的；而在肝脏发育的后期，主要是在E14.5之后，缺乏HGF表达会导致胚胎死亡[4]。 因此，在E10.5和E14.5之间，驱动肝脏指数增长的因素还不完全清楚。

Lorenz等在2018年发表的论文中提出了一个新颖而简洁的机制来解释胚胎肝生长和控制它在E11.5和E13.5之间的血管分泌信号(图1)[1-2]。 他们研究发现，通过血液灌注对肝脏血管系统的体内控制以及肝窦内皮细胞(LSECs)的体外机械拉伸实验，揭示出来源于LSECs的β1整合素和血管内皮生长因子受体3 (VEGFR3) 参与了发育中的肝脏生长和存活。选择性内皮细胞β1整合素或VEGFR3基因缺失的小鼠的肝脏较小，且肝脏内皮机械转导功能也是缺失的，这证实了LSECs在肝脏发育中的关键作用。

在E10.5时，肝血窦形成并可检测到造血细胞浸润的第一征象。Lorenz 等[2]研究证实：在E11.5时，发育中的小鼠肝脏出现外周灌注；在E12.5时，开始发展为中心灌注。在 E11.5时，外周也有大量的增殖细胞，并显示出高度的β1整合素和VEGFR3激活，这表明肝血窦灌注对肝脏扩增至关重要。为了证实这一假说，Lorenz 等设计了一个全胚胎培养的灌注得失实验，使用2,3-丁二酮单肟(BDM)来停止胚胎心跳(灌注损失)， 以及使用含有或不含阿托品的肾上腺素来加速心率(灌注获得)，结果发现，灌注不足可抑制β1整合素和VEGFR3活化，导致HGF表达降低。血液灌注量增加能显著增加VEGFR3磷酸化，上调β1整合素活化及HGF的产生，提示血液灌注能使肝脏内皮细胞活化。作者用Krebs-Henseleit缓冲液灌注成年小鼠的肝脏，以验证血管分泌信号是否与血液成分有关，或来源于灌注的机械效应。结果显示，较高的灌注量能扩大肝血窦腔，参与β1整合素的激活，促进VEGFR3和c-Met(HGF受体)磷酸化，提示肝窦机械拉伸直接触发内皮细胞活化。

在人LSECs体外实验中[2]，将LSECs贴在一个拉伸室中，并在无额外补充培养基的情况下，进行1.5 h机械拉伸实验，结果显示，这种拉伸也可诱导β1整合素和VEGFR3激活，增加两个蛋白质之间的相互作用，从而导致HGF、促炎细胞因子和MMP-9释放。 研究还发现，机械拉伸LSECs后的条件培养液能诱导肝细胞的增殖和存活，而用活化的β1整合素抗体能证实β1整合素足以触发内皮细胞的机械转导。

在人体内验证实验中，Lorenz 等[2]对42例未服用降压药、BMI < 30 kg/m2、肝脂肪< 5. 5%的糖耐受的志愿者的血压和肝脏体积进行了相关性分析。受试者的收缩压在97.5 ～157.5 mmHg，舒张压在57 ～101.5 mmHg。其肝脏大小的变异率分别为20%和16%，表明血压和肝脏体积之间存在显著相关性，主要归因于收缩压和舒张压的变化。对9名肥胖(BMI > 30 kg/m2)且肝脂肪变性(肝脏脂肪 > 5.5%)的志愿者进行相同的分析，发现血压和肝脏体积没有相关性。值得说明的是，在没有肝病的人群中肝脏大小与收缩压存在的关联，在脂肪肝的人群中却没有被发现，提示在不同肝损伤人群中这一现象还有待进一步研究。

除了胚胎肝的发育外[2]，Lorenz等的研究结果补充了对于肝脏再生的理解，提示在肝再生过程中，LSECs或其骨髓祖细胞诱导肝细胞增殖的血管生成信号的来源是必需的。肝再生被分为两个阶段：(1)诱导性血管生成，以肝细胞增殖为特征；(2)增殖性血管生成，以肝血管扩张为特征。在诱导性血管生成过程中，LSECs或其祖细胞可分泌血管分泌因子[5]。在诱导性血管生成阶段之初, 在残剩的肝脏中血管和血窦数量的减少可能会增加肝灌注压力，扩张肝血窦腔和触发VEGFR3-β1的信号转导，这会增加LSECs 分泌的血管分泌因子。

总之，Lorenz等的研究为LSECs的生物学研究开辟了新的领域，提高了对VEGF受体在肝脏内环境稳态中的作用的认识，并为机械拉伸和剪应力对LSECs的影响的研究提供了新的机会[1]。

图1 控制小鼠胚胎肝脏发育示意图