促进肝脏再生的药物及其机制

余婧婷，吴晓明

(1.中国药科大学，江苏省新药筛选重点实验室，江苏 南京 210009；2.中国药科大学药物科学研究院，江苏 南京 210009；3.中国药科大学药物化学教研室，江苏 南京 210009)

随着年龄的增长，人类会受到衰老带来的苦痛，例如脸上会爬满皱纹，膝盖会由于关节炎而吱吱作响，还会遭受疾病带来的后遗症(如失明、伤口难以愈合和心脏功能丧失等)。修复受损组织的能力对后生动物(多细胞生物体)是必不可少的。 一些生物体(例如蝾螈)具有完全再生整个断肢的能力，与此不同的是，人类的先天再生能力存在一定的限制，只能部分替换受损的器官(如肝脏再生)[1]。因此，人类的身体会留下伤痕，活动性会下降，机能会削弱。这个问题引出了目前热门的研究领域——器官修复和再生。

人类的皮肤、血液和肠道中的干细胞能够快速产生数以百万计的子细胞来维持机体的需要。然而，其他的组织和器官如心脏和中枢神经系统不容易重建[2]。现如今，一方面有多种多样干细胞重新编程的方法，但另一方面也需要刺激细胞再生能力和增强细胞存活的方法。大多数再生医学策略都集中在生物材料和细胞的植入，这就使得具有特异性和安全性的促细胞再生药物仍存在巨大的开发潜力。

肝脏是以代谢功能为主的器官，并在身体里面扮演着祛毒素、储存糖原、合成分泌性蛋白等角色[3]。同时，肝脏也是人体中能够再生的少数器官之一。因创伤或慢性疾病而导致肝脏损伤时，肝实质细胞通过分裂产生新的肝实质细胞实现再生[4]。然而，肝脏的自我修复能力有时也会被压倒性或持续性损伤所抑制。

对于活动性肝炎、肝硬化和残留肝组织有限的患者，肝脏大量切除后容易产生严重的并发症——肝衰竭。据统计，肝切除术后肝功能衰竭的发生率约为0.70%～33.83%，并且与残余肝组织和肝功能不足有关[5]。虽然残肝的快速再生对于促进肝切除术后恢复以及预防肝衰竭至关重要，但是目前尚无已获批准的疗法可用于加速肝再生。药物仍然是治疗肝脏疾病的主要手段，促进肝脏再生药物的研究和开发迫在眉睫。

肝再生是一种由细胞因子、生长因子、激素和神经递质调节的精细过程。在肝组织受损后的数日内，机体能够协调一致地恢复肝脏的质量和功能[6]。目前广泛研究的肝再生机制有两种：肝细胞补偿性增生和干/祖细胞介导的再生[7]。肝细胞补偿性增生是通过实质细胞的分化、肝细胞的代偿性肥大和增生来实现肝实质的恢复。虽然部分肝切除术后的肝再生绝大部分取决于肝细胞的增殖，但是许多研究也已经证实干/祖细胞参与了肝再生。无论是在生理条件下还是肝脏受到损伤后，骨髓来源的造血干细胞和间充质干细胞都可以被诱导以分化成肝细胞[5]。由于大多数形式损伤后的肝脏再生不依赖于干细胞或祖细胞，而是涉及成熟细胞的有丝分裂，因此，大部分肝再生药物所涉及的机制均为肝细胞补偿性增生。在此，本文描述了具有促肝再生作用的药物及其可能的作用机制，希望为再生修复和肝脏疾病领域的研究提供新的思路。

1 药物及其作用机制

1.1 在研小分子药物 凯斯西储大学和得克萨斯大学西南医学中心的研究人员研究发现，抑制15-羟基前列腺素脱氢酶(15-PGDH)能够加强小鼠多个器官中的组织再生[8]。在化学筛选中，他们确定了15-PGDH的小分子抑制剂SW033291，发现该小分子通过增加骨髓以及其他组织中的前列腺素PGE2的水平，从而加速接受骨髓移植小鼠的造血功能恢复[9]，促进小鼠结肠炎和肝损伤模型中的组织再生[10]。对于原发性肝癌或癌细胞转移至肝脏的结肠癌患者来说，他们的手术资格受限于术后的残留肝脏能否再生到充足的肝脏重量，因此，施用SW033291或许使得他们在接受部分肝切除术后具有较好的预后。

有研究报道，Hippo途径是调节器官大小和再生的关键信号通路[11]。其中Hippo的直系同源物激酶MST1和MST2(MST1/2)是该途径的中心成分，因此MST1/2成了诱导组织再生的重要靶点。厦门大学和北京大学的研究者们采用基于酶联免疫吸附测定的高通量生化测定法，发现了可逆的选择性MST1/2抑制剂XMU-MP-1。XMU-MP-1具有优异的体内药代动力学，并能够促进结肠炎小鼠的肠道修复、增强肝脏的修复和再生[12]。这说明MST1/2激酶活性的药理学调节可能成为一种增强组织修复和再生的新方法，同时，XMU-MP-1也许能够成为靶向再生药物开发的先导化合物。

1.2 老药新用类药物 卡马西平(Carbamazepine)是一种被广泛使用的抗惊厥药和心境稳定剂，可激活多种增殖和促生存通路。日本大阪大学的研究团队发现卡马西平可以促进肝细胞增殖并改善肝脏再生[13-14]。动物实验表明卡马西平能够促进70%部分肝切除小鼠的肝脏生长速度，改善致死性的85%大规模肝切除术后的小鼠的存活率，减轻四氯化碳(CCl4)诱导的肝纤维化。卡马西平属于镇静催眠类药物，该类药物普遍能够激活丝氨酸/苏氨酸激酶 (Akt)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路，而这两条通路与细胞增殖相关。研究发现卡西平能够强烈激活磷脂酰肌醇激酶/苏氨酸激酶/雷帕霉素靶蛋白(PI3K/Akt/mTOR)信号通路，此外，基因芯片检测显示孕烷X受体/视黄醇X受体(PXR/RXR)、法尼醇X受体/视黄醇X受体(FXR/RXR)等通路可能也与卡马西平促进肝再生的作用有关。总之，该研究表明卡马西平通过激活mTOR信号通路表现出促肝细胞增殖作用，说明卡马西平有可能成为促进肝切除手术患者肝脏再生的有效治疗药物。

胺碘酮(Amiodarone)是临床中广泛使用、耐受性良好的抗心律失常药物，具有降低钙通透性，诱导自噬的作用。有报道，胺碘酮能够改善90%肝切除后的小鼠肝脏再生、存活率以及肝损伤[15]。研究发现，肝脏再生的早期阶段激活了体内自噬。胺碘酮通过mTOR非依赖性信号通路诱导自噬，从而促进肝细胞增殖和肝脏生长。因此，胺碘酮可能是促进肝脏再生、改善肝损伤、提高肝切除患者生存率的有效药物。

沙利度胺(Thalidomide)是德国制药商格兰泰公司于20世纪50年代推出的一种镇静剂，为谷氨酸衍生物，具有免疫调节、抗炎等作用。研究发现，沙利度胺的抗炎作用及其内皮破坏效应能够促进肝移植后的细胞植入，同时还能加快肝脏的再生速度[16]。沙利度胺通过拮抗肿瘤坏死因子(TNF-α)介导的信号通路，从而抑制炎症反应、改善肝脏微环境，利于移植细胞的移植和增殖。这说明沙利度胺能够改善移植细胞的植入和肝脏再生，此类药物可能推动人类肝移植研究的进展。

依那西普(Etanercept)是一种抗风湿病的生物制剂，同时作为TNF-α的拮抗剂，能够通过抑制TNF-α发挥控制炎症、阻断病情进展的作用。研究发现，在用倒千里光碱(可抑制小鼠肝脏损伤后肝细胞增殖和肝脏再生)处理或经过部分肝切除术的动物中，依那西普预处理能够显著加速其肝脏再生的速度[17]。TNF-α通过调节多种细胞因子/趋化因子/受体的表达，在移植诱导的炎症中发挥重要作用。而依那西普对TNF-α的拮抗作用则降低了移植细胞的清除率并加速了肝脏的再灌注，这种控制肝脏炎症的药理学方法将有助于优化临床上肝细胞移植的治疗策略。

美洛昔康(Meloxicam)是一种非甾体抗炎药，用于类风湿性关节炎、疼痛性骨关节炎(关节病、退行性骨关节病)的治疗。研究发现，在肥胖小鼠进行部分肝切除后，美洛昔康预处理能够改善肝损伤、增加肝细胞的有丝分裂速率、加快肝脏质量恢复的速度、显著提高小鼠的存活率[18]。这是由于美洛昔康能够诱导表皮生长因子受体(EGFR)的表达，改善饮食诱导的肥胖小鼠中肝脏的脂肪变性并促进肝脏再生。这些结果说明，美洛昔康或许可用于改善脂肪肝患者肝切除或肝移植术后的肝脏再生。

右美托咪定(Dexmedetomidine，Dex)为α2-肾上腺素受体激动剂，临床上适用于重病监护治疗期间插管和使用呼吸机患者的镇静。已知炎性小体的激活由在细胞增殖中起重要作用的NOD-样受体(NLR)介导，其中NOD-样受体家族3(NLRP3)能够感知最广泛的刺激，被不同的病原体或危险信号激活。已经证明了右美托咪定能够通过抑制Toll样受体/核因子-κB(TLR4/NF-κB)途径来保护肝脏免于缺血再灌注损伤，而TLR4 / NF-κB途径对于NLRP3炎性小体的激活至关重要。研究发现Dex预处理可以通过抑制炎症而促进肝再生和肝功能恢复[19]，其可能是通过抑制TLR4/NFκB途径而在肝再生中发挥重要作用，因此Dex可能作为有效的治疗剂用于临床上促进肝脏的再生。

双环醇(Bicyclol)为联苯双酯结构类似物，具有抗肝炎病毒和抗肝细胞损伤两方面的作用，它可显著减少小鼠药物性(四氯化碳、D-氨基半乳糖、对乙酰氨基酚)及免疫性肝损伤所致的高水平血清氨基转移酶，还能够清除自由基、保护肝细胞膜、避免肝细胞核脱氧核糖核酸(DNA)受损以及减少细胞凋亡的发生。研究发现，双环醇给药可明显提高大鼠部分肝切除后残肝的再生能力，即显著提高肝再生率、增殖细胞核抗原(PCNA)表达和肝细胞增殖指数等。除此之外，双环醇还能改善肝切除引起的肝损伤[20]，其作用机制可能是通过抗氧化作用以减轻活性氧簇(ROS)对肝细胞增殖的抑制作用。由于双环醇在肝切除后既可以改善肝功能异常，又可以提高肝脏再生能力，说明双环醇具有作为肝保护药物应用于肝脏外科及肝脏损伤后修复的可能性。

替米沙坦(Telmisartan)是一种新型的降血压药物，也是特异性的血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)受体拮抗剂。研究发现替米沙坦能改善硫代乙酰胺诱导的大鼠急性肝损伤，作用机制可能是增加肝脏局部组织的AngⅡ水平[21]，降低血清中TNF-α和白介素-6(IL-6)等促炎细胞因子的水平[22]，以促进肝细胞增殖。

伊马替尼(Imatinib)是一种酪氨酸激酶抑制剂，作为一种口服药物用于治疗费城染色体阳性的慢性骨髓性白血病的急变期、加速期和干扰素治疗失败后慢性期的成人患者。已经在多种实验模型中报道了伊马替尼的抗纤维化活性。此外，在胆碱缺乏型乙硫氨酸补充饮食模型(CDE)中，伊马替尼能够增强再生并保持肝小叶的功能布局，其可能是通过抑制血小板衍生生长因子受体β(PDGF-β)而恢复受损的肝脏[23]。

乌司他丁(Ustrastine)是由肝脏分泌的，具有抗炎、抗氧化作用的广谱蛋白酶抑制剂，其能够抑制多种酶(胰蛋白酶、磷脂酶、透明质酸酶、弹性蛋白酶等)的活性，在治疗胰腺炎、抗肿瘤、抗休克以及肝脏切除围手术期等方面具有独特作用，并已经引起了广泛的重视。以往研究证实了乌司他丁对肝脏灌注损伤具有良好的保护作用，其作用机制与其能够调节不同细胞因子的表达有关。最近研究发现，乌司他丁对肝脏大部切除合并缺血再灌注损伤后的残肝再生具有促进作用，并且发现乌司他丁可以通过激活白介素-6/信号转导与转录激活子3(IL-6/STAT-3)信号通路，促使肝细胞细胞周期蛋白D1-细胞周期蛋白依赖性激酶4(CyclinDl-Cdk4)复合物的形成，从而促进肝细胞增殖[24]。

1.3 药物联用类 FK506，即他克莫司，是大环内酯类抗生素，常用于抵抗器官移植后的免疫排斥反应，同时它也具有一定的神经再生和保护作用。环孢素A，是土壤中一种真菌的活性代谢物，近年来人们对环孢素A的研究越来越多，发现其亦可用来治疗自身免疫性疾病、血液病及抗寄生虫病等。研究发现FK506和环孢素A联合用药能够促进40%和70%肝切除大鼠的肝再生[25-26]，对于这一现象存在两种解释：一种认为这两种免疫抑制剂是通过对免疫的调节来影响肝再生，主要都是通过抑制T细胞活化来发挥作用的；而另一种解释与此相反，认为可能是源于环孢素A和FK506对多种细胞间的信号转导的调节，通过非免疫途径来促进肝再生。

AMD3100是趋化因子受体4(CXCR4)的拮抗剂，研究发现AMD3100和低剂量FK506的联用可以增强内源性干细胞的动员，以促进肝脏再生、改善大量肝切除术后的肝功能[5]。AMD3100阻断了趋化因子/受体(SDF-1/CXCR4)生物轴中释放细胞进入循环的反应；低剂量的FK506可增加残余肝脏中SDF-1的存在，即低剂量的FK506促进骨髓释放巨噬细胞并招募到受伤部位，这些巨噬细胞携带表面SDF-1，从而增强其与干细胞移植物的结合。随着给药后AMD3100效应的减弱，残肝中的SDF-1是与CXCR4+细胞结合的强引诱剂。总之，AMD3100处理可以增加循环中干细胞的可用性，而低剂量FK506可通过增加SDF-1的表达来富集肝脏中的干细胞，招募的干细胞有助于促进部分肝切除术后残余肝脏的再生。

2 结语

在再生医学不断发展的今天，虽然肝脏再生的机制在逐步揭示，但我们尚不能明确肝再生的确切机制。在此，我们将文献报道的促肝再生药物及其可能的机制进行总结(如表1所示)，希望为肝再生的研究提供新的思路。

表1 促肝再生药物总结及其机制

进行药物治疗仍然是接受肝切除和肝移植的患者的首选，因此促进肝再生药物的开发迫在眉睫。中药是我国的瑰宝，除了本文叙述的药物外，还有许多中草药提取物如熊果酸[27]、白藜芦醇[28]、迷迭香酸[29]等也具有促肝再生的作用。随着药学研究的深入，各种新型的促肝再生药物将继续开发。科研工作者们对于促肝再生药物的研究还需继续努力，道阻且长行则将至。