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肝细胞癌(HCC)在世界上最常见的恶性肿瘤中排名第五,在中国尤为常见,每年有600000位新病人被诊断为肝癌[1]。超过80%的肝癌病人合并有肝硬化和慢性肝炎,慢性病毒感染包括乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒是肝癌发生发展的主要危险因素[2]。HCC病人的预后现在仍然很差,5年生存率<5%。另外,该病的发病率正在上升[3]。目前,对HCC唯一有效的治疗方案就是手术干预,包括肝切除和肝移植[4,5]。然而,70%的肝癌病人却不适合可能治愈的外科治疗,因为疾病在确诊的时候已经处于进展期。截至目前,化疗对绝大多数病人无效,并且很多病人合并有肝功能异常,平均生存期约为6-16个月[6,7]。40%的肝癌是单克隆的,因此被认为来源于祖细胞或干细胞[8,9,10]。卵圆细胞的发现,以及肿瘤干细胞的提出给我们探讨肝癌的发生发展机制和肝癌的治疗带来了新的希望。
肝脏干细胞是在不断更新的组织中如上皮组织、胃肠道粘膜、骨髓,干细胞被鉴定并描述出来[11]。干细胞是一类未分化的,能进行自我更新的,有向其他多种细胞分化的潜能的一类细胞。最近在干细胞研究方面的进步,我们可以从人类组织中鉴定出多种干细胞/祖细胞:造血干细胞、神经干细胞、脉管内皮祖细胞、肝卵圆细胞等等[12,13,14]。肝脏中存在祖细胞/干细胞这一观点由Kinosita在六十多年前提出[15],然而祖细胞/干细胞在肝脏中的鉴定仍然存在争议。
1肝脏祖细胞/卵圆细胞的特征,定位
肝脏祖细胞是一类核呈卵圆形,胞浆相对缺乏的小上皮细胞。它们在鼠肝脏中第一次被描述,其卵圆形的核令Farber产生灵感,并命名为“卵圆细胞”[16]。祖细胞/干细胞在啮齿类中被称为卵圆细胞,在人类则被称为肝脏祖细胞[17]。在健康的人类肝脏,肝脏祖细胞位于胆小管和终末胆小管,它们集中在肝门束和门脉周围的肝实质中。终末胆管和胆小管代表胆道系统的最小分支,是汇管区肝细胞和胆管细胞之间的移行部位[18,19]。然而,Joan Oliva等的研究证实了肝脏肝细胞的存在,并发现在人硬变肝和
肝癌中的肝实质中会频繁出现孤立的单个分散的肝干细胞,而不是在肝门束、胆小管或终末胆小管[20]。肝脏祖细胞能向胆道系和肝细胞系分化。向胆道分化是通过形成反应性的胆小管的途径完成的,这些小管呈网状,由拥有相对较大的呈卵圆形的细胞核,被小细胞浆包围的未成熟的胆道细胞连接。向肝细胞分化导致处于过渡阶段的肝细胞样细胞的形成,它们被命名为多边形细胞,大小介于肝脏祖细胞和肝细胞之间[21]。在大多数肝脏疾病中,肝脏祖细胞是激活的,这也意味着它们向胆道系和肝细胞系分化。激活程度与疾病的严重程度相关[22]。
2 肝脏祖细胞/卵圆细胞的分型
根据肝脏祖细胞的超微结构,可以将其分为三种亚型:Ⅰ型细胞是几乎完全未分化的细胞,位于肝细胞窦,与邻近细胞形成连接复合体,并含有张力丝;Ⅱ型细胞有胆道的一些特征,包括外侧交错结合、顶端微绒毛、基底部胞饮泡和发育较成熟的基底膜;Ⅲ型细胞紧挨着肝细胞,包含肝细胞的一些特性,包括半小管和肝糖原颗粒[23,24,25]。
3 肝脏祖细胞/卵圆细胞的表面标记
目前的研究已经确认了一些肝脏祖细胞/卵圆细胞的标志物。鼠卵圆细胞表达的表型标记物包括成熟或不成熟的肝细胞标记物,如:甲胎蛋白(AFP),白蛋白(Alb),hepar-1,丙酮酸激酶同功酶(L-PK);胆管标记物,如:细胞角蛋白17(CK-17),细胞角蛋白19(CK-19),γ-谷氨酰转肽酶(GGT);卵圆细胞标记物,如OV-6,OV-1;造血标记物,如c-kit,CD34,Thy-1,Flt-3[26]。人类肝脏祖细胞的标记物:受体类 如:Edna、Ednrb、Sctr[27];连接蛋白类 如:间隙连接蛋白43(CX43)[28];细胞粘附分子类 如:上皮细胞粘附分子(Ep-CAM)[29],神经细胞粘附分子1(N-CAM1)[30];表面抗原类 如:CD24,CD44,CD133[29];其他类 如:干细胞因子(SCF),CK19[31,32]。虽然现在发现的关于肝脏祖细胞/卵圆细胞的表面标记物很多,但目前还没有发现一个特异性的标记物,这也使现在鉴定和分离肝脏祖细胞/卵圆细胞不得不联合多个标记物。在手术切除和肝移植术后,祖细胞标记CK19阳性的HCC病人跟比CK19阴性的HCC病人预后更差,复发率更高[22]。
4 肝脏祖细胞/卵圆细胞的激活
肝脏祖细胞/卵圆细胞的激活是用来描述肝脏祖细胞向胆管细胞或肝细胞分化和肝脏祖细胞数量增加的名词。肝脏祖细胞的激活仅仅发生在当损伤和肝细胞和(或)胆管细胞的丢失与成熟细胞的再生同时受损时[33]。因为几乎所有的人类肝脏疾病都伴有损害,丢失以及肝细胞和或胆管细胞再生的损伤[34],肝脏祖细胞的激活在不同的条件下激活也不足为奇,如急性肝脏坏死、慢性病毒性肝炎、血色素沉着性疾病、慢性胆汁淤积性疾病等[35,36]。肝脏祖细胞在人类少数几个肝脏疾病中不被激活,在急性肝外胆汁完全梗阻性疾病,主要是由胆石引起梗阻,肝脏祖细胞没有激活。这种情况下出现的典型小管增生与其他肝脏疾病出现的典型小管反应完全不同,原因在于这是成熟胆管细胞的增生,肝脏祖细胞没有涉入其中[37]。在一些慢性肝疾病中,肝脏祖细胞激活的程度与肝纤维化的程度相关[22]。
5 肝脏祖细胞/卵圆细胞在肝再生中的作用
当成纤维细胞生长因子(FGFs)和形态形成蛋白(BMPs)从原始横隔的间充质周围分泌出来并诱导前肠胚层的腹侧面增厚时,肝芽的第一个标志在老鼠胚胎期8.5(E8.5)时就可以被看到[38]。这些地方然后产生很多细胞,它们注定成为肝细胞、定向分化为胎肝细胞和胆道上皮细胞的双潜能细胞。这些细胞表达AFP和ALB,随后表达AFP和胆系(CK17、CK19)[39,40]。它们产生初级肝内胆管,并与成人肝脏的Hering管和终末胆小管相呼应,也可能代表肝内祖细胞/干细胞巢[41,42],即大家所知道的在老鼠中被称为卵圆细胞,在人类称为肝脏祖细胞[17]。当肝脏被小部分切除或者受到化学药物的损伤后,肝细胞立即从G0期进入到S期,进行增殖。然而当受到的损伤很严重时如行2/3肝脏大部切除术或者肝细胞的增殖受到抑制的时候(如将2-AAF注入老鼠体内),肝脏卵圆细胞被激活,然后增殖分化成肝实质细胞[43]。
对于肝干细胞和肝肿瘤干细胞的研究已经取得了很大的进步,但却落后于其他实体肿瘤干细胞的研究。主要的问题就在于,到目前为止,还没有找到肝干细胞和肝肿瘤干细胞的一个特异性的标记物,肝干细胞和肝肿瘤干细胞的高效分离纯化和鉴别需要进一步的探索;肝干细胞和肝肿瘤干细胞的具体分子调控机制,极其在肝癌的起源、发生、发展及转移过程中的具体作用也需要更进一步的研究。肝癌是不是来源于正常肝干细胞?这是一个很重要的问题。只有弄清楚了这个问题,关于肝癌的起源,肝癌的细胞巢,肝癌化疗药物抵抗的机制,以及肝癌的分子机制的一系列问题才能迎刃而解,才能为肝癌的治疗提供更多的有效的治疗方法。
参考文献
[1]Zhixing Yao, Lopa M. Cancer stem cells and hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Biology Therapy, 2009; 8(18): 1691-1698.
[2]Bosch FX, Ribes J, Cleries R, et al. Epidemiology of hepatocellular carcinoma[J]. Clin Liver Dis, 2005 ;9(2):191–211.
[3]Parkin DM, Bray F, Ferlay J, et al. Estimating the world cancer
肝脏干细胞是在不断更新的组织中如上皮组织、胃肠道粘膜、骨髓,干细胞被鉴定并描述出来[11]。干细胞是一类未分化的,能进行自我更新的,有向其他多种细胞分化的潜能的一类细胞。最近在干细胞研究方面的进步,我们可以从人类组织中鉴定出多种干细胞/祖细胞:造血干细胞、神经干细胞、脉管内皮祖细胞、肝卵圆细胞等等[12,13,14]。肝脏中存在祖细胞/干细胞这一观点由Kinosita在六十多年前提出[15],然而祖细胞/干细胞在肝脏中的鉴定仍然存在争议。
1肝脏祖细胞/卵圆细胞的特征,定位
肝脏祖细胞是一类核呈卵圆形,胞浆相对缺乏的小上皮细胞。它们在鼠肝脏中第一次被描述,其卵圆形的核令Farber产生灵感,并命名为“卵圆细胞”[16]。祖细胞/干细胞在啮齿类中被称为卵圆细胞,在人类则被称为肝脏祖细胞[17]。在健康的人类肝脏,肝脏祖细胞位于胆小管和终末胆小管,它们集中在肝门束和门脉周围的肝实质中。终末胆管和胆小管代表胆道系统的最小分支,是汇管区肝细胞和胆管细胞之间的移行部位[18,19]。然而,Joan Oliva等的研究证实了肝脏肝细胞的存在,并发现在人硬变肝和
肝癌中的肝实质中会频繁出现孤立的单个分散的肝干细胞,而不是在肝门束、胆小管或终末胆小管[20]。肝脏祖细胞能向胆道系和肝细胞系分化。向胆道分化是通过形成反应性的胆小管的途径完成的,这些小管呈网状,由拥有相对较大的呈卵圆形的细胞核,被小细胞浆包围的未成熟的胆道细胞连接。向肝细胞分化导致处于过渡阶段的肝细胞样细胞的形成,它们被命名为多边形细胞,大小介于肝脏祖细胞和肝细胞之间[21]。在大多数肝脏疾病中,肝脏祖细胞是激活的,这也意味着它们向胆道系和肝细胞系分化。激活程度与疾病的严重程度相关[22]。
2 肝脏祖细胞/卵圆细胞的分型
根据肝脏祖细胞的超微结构,可以将其分为三种亚型:Ⅰ型细胞是几乎完全未分化的细胞,位于肝细胞窦,与邻近细胞形成连接复合体,并含有张力丝;Ⅱ型细胞有胆道的一些特征,包括外侧交错结合、顶端微绒毛、基底部胞饮泡和发育较成熟的基底膜;Ⅲ型细胞紧挨着肝细胞,包含肝细胞的一些特性,包括半小管和肝糖原颗粒[23,24,25]。
3 肝脏祖细胞/卵圆细胞的表面标记
目前的研究已经确认了一些肝脏祖细胞/卵圆细胞的标志物。鼠卵圆细胞表达的表型标记物包括成熟或不成熟的肝细胞标记物,如:甲胎蛋白(AFP),白蛋白(Alb),hepar-1,丙酮酸激酶同功酶(L-PK);胆管标记物,如:细胞角蛋白17(CK-17),细胞角蛋白19(CK-19),γ-谷氨酰转肽酶(GGT);卵圆细胞标记物,如OV-6,OV-1;造血标记物,如c-kit,CD34,Thy-1,Flt-3[26]。人类肝脏祖细胞的标记物:受体类 如:Edna、Ednrb、Sctr[27];连接蛋白类 如:间隙连接蛋白43(CX43)[28];细胞粘附分子类 如:上皮细胞粘附分子(Ep-CAM)[29],神经细胞粘附分子1(N-CAM1)[30];表面抗原类 如:CD24,CD44,CD133[29];其他类 如:干细胞因子(SCF),CK19[31,32]。虽然现在发现的关于肝脏祖细胞/卵圆细胞的表面标记物很多,但目前还没有发现一个特异性的标记物,这也使现在鉴定和分离肝脏祖细胞/卵圆细胞不得不联合多个标记物。在手术切除和肝移植术后,祖细胞标记CK19阳性的HCC病人跟比CK19阴性的HCC病人预后更差,复发率更高[22]。
4 肝脏祖细胞/卵圆细胞的激活
肝脏祖细胞/卵圆细胞的激活是用来描述肝脏祖细胞向胆管细胞或肝细胞分化和肝脏祖细胞数量增加的名词。肝脏祖细胞的激活仅仅发生在当损伤和肝细胞和(或)胆管细胞的丢失与成熟细胞的再生同时受损时[33]。因为几乎所有的人类肝脏疾病都伴有损害,丢失以及肝细胞和或胆管细胞再生的损伤[34],肝脏祖细胞的激活在不同的条件下激活也不足为奇,如急性肝脏坏死、慢性病毒性肝炎、血色素沉着性疾病、慢性胆汁淤积性疾病等[35,36]。肝脏祖细胞在人类少数几个肝脏疾病中不被激活,在急性肝外胆汁完全梗阻性疾病,主要是由胆石引起梗阻,肝脏祖细胞没有激活。这种情况下出现的典型小管增生与其他肝脏疾病出现的典型小管反应完全不同,原因在于这是成熟胆管细胞的增生,肝脏祖细胞没有涉入其中[37]。在一些慢性肝疾病中,肝脏祖细胞激活的程度与肝纤维化的程度相关[22]。
5 肝脏祖细胞/卵圆细胞在肝再生中的作用
当成纤维细胞生长因子(FGFs)和形态形成蛋白(BMPs)从原始横隔的间充质周围分泌出来并诱导前肠胚层的腹侧面增厚时,肝芽的第一个标志在老鼠胚胎期8.5(E8.5)时就可以被看到[38]。这些地方然后产生很多细胞,它们注定成为肝细胞、定向分化为胎肝细胞和胆道上皮细胞的双潜能细胞。这些细胞表达AFP和ALB,随后表达AFP和胆系(CK17、CK19)[39,40]。它们产生初级肝内胆管,并与成人肝脏的Hering管和终末胆小管相呼应,也可能代表肝内祖细胞/干细胞巢[41,42],即大家所知道的在老鼠中被称为卵圆细胞,在人类称为肝脏祖细胞[17]。当肝脏被小部分切除或者受到化学药物的损伤后,肝细胞立即从G0期进入到S期,进行增殖。然而当受到的损伤很严重时如行2/3肝脏大部切除术或者肝细胞的增殖受到抑制的时候(如将2-AAF注入老鼠体内),肝脏卵圆细胞被激活,然后增殖分化成肝实质细胞[43]。
对于肝干细胞和肝肿瘤干细胞的研究已经取得了很大的进步,但却落后于其他实体肿瘤干细胞的研究。主要的问题就在于,到目前为止,还没有找到肝干细胞和肝肿瘤干细胞的一个特异性的标记物,肝干细胞和肝肿瘤干细胞的高效分离纯化和鉴别需要进一步的探索;肝干细胞和肝肿瘤干细胞的具体分子调控机制,极其在肝癌的起源、发生、发展及转移过程中的具体作用也需要更进一步的研究。肝癌是不是来源于正常肝干细胞?这是一个很重要的问题。只有弄清楚了这个问题,关于肝癌的起源,肝癌的细胞巢,肝癌化疗药物抵抗的机制,以及肝癌的分子机制的一系列问题才能迎刃而解,才能为肝癌的治疗提供更多的有效的治疗方法。
参考文献
[1]Zhixing Yao, Lopa M. Cancer stem cells and hepatocellular carcinoma[J]. Cancer Biology Therapy, 2009; 8(18): 1691-1698.
[2]Bosch FX, Ribes J, Cleries R, et al. Epidemiology of hepatocellular carcinoma[J]. Clin Liver Dis, 2005 ;9(2):191–211.
[3]Parkin DM, Bray F, Ferlay J, et al. Estimating the world cancer