引用本文: 張鵬, 朱曉峰, 焦興元. 卵圓細胞的生物學特性及其與原發性肝癌的關系. 中國普外基礎與臨床雜志, 2015, 22(4): 494-498. doi: 10.7507/1007-9424.20150130 復制
卵圓細胞最初是在1944年由Opie [1]在誘發肝癌的過程中發現的。1956年,Farber [2]在研究肝癌的病理變化中, 觀察到肝門管區有一些增生的小細胞,光鏡下呈卵圓形,首次將其命名為卵圓細胞(oval cell)。卵圓細胞具有多向分化潛能,可分化為肝細胞、膽管上皮細胞、腸上皮細胞等。卵圓細胞是一種肝臟干細胞,與原發性肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)發病關系密切。現就此方面的研究新進展綜述如下。
1 卵圓細胞的一般特性
1.1 卵圓細胞的形態特征、定位與來源
光鏡下可見卵圓細胞呈圓形或卵圓形,核大而呈圓形或卵圓形,色淡,核仁清晰,胞漿少,核質比高。電鏡下見細胞器少,可見少量粗面內質網和小的線粒體。目前公認卵圓細胞定位為膽管樹的最小單位Hering管,它是連接肝細胞微管系統與膽管樹之間的腔性管道,也稱為微膽管或終末膽管[3]。在人類慢性肝病如慢性肝炎、肝硬變、膽道閉鎖、乙醇性肝病、血色病、肝腫瘤等肝組織中均有卵圓細胞存在。
卵圓細胞的來源分為肝源性和非肝源性兩種。肝源性的卵圓細胞直接由肝內終末膽管處的原始胚胎干細胞發育而來。Radaeva等[4]研究認為,肝卵圓細胞來源于終末膽管樹;Faktor等[5]認為,肝卵圓細胞來源于Hering管和肝門周小膽管;而Burke等[6]研究認為,肝卵圓細胞存在于肝門周區和肝實質內。非肝源性卵圓細胞主要來自骨髓,由骨髓造血干細胞橫向轉化而成。Oh等[7]研究證實,在某些生理條件下,部分卵圓細胞可能起源于骨髓,并且可以分化為肝細胞。Kubota等[8]的研究也支持卵圓細胞的骨髓來源。
1.2 卵圓細胞表面標志物
卵圓細胞表達一系列的表面標志物,但仍未發現特異性的標志物,目前利用免疫組織化學等技術已經篩選出一些高度表達的標志物,如膽管上皮角蛋白CK7、CK8、CK18、CK19和CK14,干細胞因子SCF及其受體c-kit,間絲波形蛋白(vimentin),連接子Connexin43,以及細胞表面抗原HES6和BPS7;與造血干細胞共有的標志物有SCF、c-kit、Thy-1、flt-3和CD34,這也提示卵圓細胞來源于造血干細胞;其他表面標志物還有OV6、c-met、HEA-125、HepParl等。有趣的是,卵圓細胞表面的標志物可隨分化不同而不同,卵圓細胞向肝細胞系演變時,可出現白蛋白(ALB)、G-6-P、HepParl、α1-AT等,當卵圓細胞向膽管細胞系演變時,可檢測到細胞角蛋白CK7、CK19、α-GTP、BGP等[9]。
Szabó等[10]在研究肝再生模型時發現,卵圓細胞表達matrilin-2,認為是一種新的卵圓細胞標志物。Yovchev等[11]運用大鼠2-AAF/PH動物模型,發現了6種新的卵圓細胞表面標志物,即CD133、mucin-1、ros-1、claudin-7、cadherin 22和Gabrp,這6種表面標志物只在卵圓細胞中出現,而在其他肝臟細胞中未檢測到。Grozdanov等[12]研究發現,癌胚抗原磷脂酰肌醇聚糖-3(Glypican-3,Gpc3)是一種新的肝臟卵圓細胞的表面標志物,Gpc3在正常肝組織中不表達,但可持續表達于卵圓細胞和誘發肝癌的病變區域,并且推斷Gpc3可抑制卵圓細胞的生長和誘導卵圓細胞分化。目前,對于卵圓細胞的表面標志物的研究仍在不斷深入。
1.3 卵圓細胞的研究方法
1.3.1 活化
由于成體卵圓細胞數量較少,要想分離卵圓細胞,首先要使其大量增生,這就需要建立卵圓細胞增殖模型。目前最常用的卵圓細胞活化模型是采用改良的Solt-Farber方案[13],即進行2/3肝切除造成肝實質損害,并服用2-乙酰氨基芴(2-acetylaminofluorene,2-AAF)阻止肝細胞再生。筆者前期研究[14]采用此方法成功建立了卵圓細胞增殖模型。另一種較常用的方法是用化學致癌劑3' -甲基-4-二甲基胺偶氮苯(3' -Me-DAB)飼喂。除此之外,乙硫氨酸、N-乙酰對氨基酚、倒千里光堿等均建立起了卵圓細胞增殖模型。Ise等[15]通過結扎大鼠的門靜脈也建立了卵圓細胞增殖模型。
1.3.2 分離培養
有學者[16]先以兩步膠原酶灌注法分離肝臟細胞,繼用膠原酶和蛋白酶消化收集非實質細胞,然后采用Percoll密度梯度離心法獲得底層的卵圓細胞。目前還有免疫親和法(immunoaffinity)、免疫磁珠法(MACS)、熒光活化細胞分選法(FACS)等分離方法。FACS分離效率和獲得的細胞純度均較高,并可以定量檢測干細胞,是目前應用較廣泛的細胞分選方法。Qin等[17]采用kit抗體MACS取得了一種快速高效的卵圓細胞分離方案。培養方法和培養液的選擇也較多。
1.3.3 鑒定
卵圓細胞可通過體外培養及移植入體內后的形態、生物學特性、生理及病理生理功能得到鑒定。常用的方法有:①根據表面標志物鑒定卵圓細胞的雙向分化及克隆形成能力。②利用跟蹤或基因標記技術研究卵圓細胞在體內的演變及最終命運。③通過移植入肝損傷動物后觀察其分布、生物學功能及再生修復重建的潛能。
1.4 卵圓細胞的活化和增殖
到目前為止,卵圓細胞活化和增殖的具體分子機理的研究還不透徹。卵圓細胞的活化及增殖可由以下幾種情況引起:①損傷的肝細胞可激活卵圓細胞的前體,進而激活卵圓細胞。②卵圓細胞的活化可間接地來源于肝細胞損傷后激活的肝臟星形細胞。③內皮細胞可通過相關信號通路活化卵圓細胞。④炎癥細胞可通過釋放損傷誘導的細胞因子來活化卵圓細胞。多種細胞因子參與了卵圓細胞的活化、增殖、遷移和分化。這其中包括了炎癥因子:白介素-6家族、抑瘤素M(OSM)、白血病抑制因子(LIF)、干擾素-α和γ(IFN-α和γ)、干細胞因子(SCF)及淋巴毒素-β(LT-β);星形細胞分泌的生長因子:轉化生長因子-α和β(TGF-α和β)、肝細胞生長因子(HGF)、纖維母細胞生長因子1(FGF-1)、表皮生長因子(EGF)、Delta樣蛋白/前脂肪細胞因子1(Dlk/Pref-1)及環氧合酶-2(Cox-2)[18]。除此之外,Oben等[19]發現,交感神經系統(SNS)也參與了卵圓細胞的活化,交感神經系統通過誘導肝星形細胞活化來激活卵圓細胞。
眾多信號通路也參與了卵圓細胞的活化和增殖。筆者所在團隊的前期研究[20]發現,卵圓細胞在增殖過程中表達CK18、CK19、AFP和基質細胞衍生因子-1(SDF-1)及其受體CXCR4,推斷SDF-1/CXCR4軸參與了卵圓細胞的活化和增殖。黃慶等[21]在嚙齒類動物肝癌和人原發性肝癌中發現,Wnt/β-catenin信號通路參與了卵圓細胞的活化和增殖。Lee等[22]發現,哺乳動物Hippo-Salvador信號通路抑制了卵圓細胞的增殖,減小了肝臟的體積,預防了卵圓細胞源性肝癌的發生。Darwiche等[23]通過2-AAF/PH的大鼠卵圓細胞的增殖模型,認為抑制Notch信號通路可促進卵圓細胞增殖,抑制卵圓細胞分化。Chen等[24]發現,激活素A可作用于SMAD信號通路,負性調控卵圓細胞的增殖。Chen等[25]研究發現,ERK1/2信號通路在肝再生過程中起重要作用,調控著8種類型細胞的增殖。ERK1/2信號通路激活后可促進卵圓細胞增殖。Okano等[26]的體外研究數據表明,HGF可通過激活PI3K/AKT信號通路促進卵圓細胞增殖。
2 卵圓細胞與原發性肝癌的關系
原發性肝癌是常見的消化系統惡性腫瘤,據統計,全世界每年新發肝癌患者約60萬,居惡性腫瘤的第5位[27]。正常生理情況下,受損肝臟的修復主要通過成熟肝細胞自身的原位復制,而干細胞池處于休眠狀態。只有當肝臟實質受到嚴重破壞,而剩余肝細胞又不能補充原來肝細胞或由于病毒、藥物、毒索及致癌物抑制肝臟再生時,肝臟干細胞才被激活。卵圓細胞作為一種肝臟干細胞,在肝臟修復過程中受某些致癌因素影響而成為其致癌靶點,導致其過度增殖和分化異常,最終發生肝癌。
2.1 卵圓細胞和原發性肝癌形成的關系
目前原發性肝癌的細胞起源學說有兩種:一種認為,肝癌是由成熟的肝細胞去分化而成的[28];另一種是根據卵圓細胞的形態、表型特征、癌基因表達、體外轉化等大量證據認為,肝癌細胞是由肝內未分化的干細胞或卵圓細胞的異常分化所致,并且卵圓細胞參與了肝癌的復發和轉移[29]。盡管目前對上述兩種學說尚存爭議,但仍有不少研究結果支持卵圓細胞參與肝癌發生的假說:①卵圓細胞最初是在化學誘癌過程中發現的,并且在許多肝臟腫瘤的實驗動物模型中可以觀察到卵圓細胞增生的現象;②將轉化的卵圓細胞株接種到裸鼠或新生大鼠體內可誘導膽管上皮癌和肝細胞癌的發生[30];③現已證實Tg737是一種肝臟腫瘤抑制基因,參與控制卵圓細胞的分化[31]。
陳瓊榮等[32]通過構建大鼠肝癌模型,運用單克隆抗體OV-6對卵圓細胞進行特異標記,直觀地示蹤了卵圓細胞在整個癌變過程中的行為特征。他們發現誘癌第4周時,OV-6陽性的卵圓細胞在門管區附近出現,隨后向肝小葉實質內深入并將肝組織分割成假小葉狀;第17周有多個癌灶出現OV-6陽性細胞,且從癌組織分離出的卵圓細胞呈p53反應陽性。提示卵圓細胞在肝癌的發生過程可能發揮了重要作用,其機理與p53基因的突變有關。de Lima等[33]通過肝癌動物模型中肝臟的超聲檢測后發現,肝臟損傷嚴重的區域與抗CK19陽性的膽管反應有關,CK19陽性的區域出現于單個或者巢樣的卵圓細胞中,明顯增殖的卵圓細胞和存在于腫瘤灶中的抗CK19陽性區域均表明,卵圓細胞可引起肝癌。Fan等[34]發現,Bmi1基因的缺失抑制了小鼠體內卵圓細胞的增殖,Bmi1基因敲除后延遲了小鼠肝癌的發生發展,這種抗腫瘤作用伴隨了肝臟腫瘤組織中卵圓細胞表面標志物的減少,這間接地證明了抑制卵圓細胞增殖可抑制肝癌的發生發展。
肝癌最常見的致癌因素是乙型肝炎病毒(HBV)感染和黃曲霉素B1(AFB1)的攝入。Li等[35]研究了卵圓細胞在這兩種致癌因素誘發肝癌過程中的作用,他們發現,在HBx基因和AFB1的聯合作用下,卵圓細胞可在體內產生肝癌,這種肝癌兼有了肝細胞和間質細胞腫瘤的特點,這進一步支持了肝癌卵圓細胞起源的學說。有研究[36]使用蛋白質組學的方法,篩查到卵圓細胞在致瘤過程中涉及氧化還原、應激、蛋白質加工、凋亡等多種蛋白質的表達變化,并且經過處理的卵圓細胞獲得在體外增殖的能力和轉化細胞的特性,而這些差異表達的蛋白可能與致癌過程中卵圓細胞增殖分化異常相關.
2.2 卵圓細胞和原發性肝癌預后的關系
有研究[37-38]表明,肝臟卵圓細胞的特性和原發性肝癌患者的不良預后相關。一項237例原發性肝癌的隊列研究[39]發現,卵圓細胞表面標志物CK19表達陽性的病例和患者的較大范圍的微血管侵犯、較少的薄膜形成和纖維間質有關。該隊列研究中,CK19是腫瘤切除后患者無病生存期的獨立預后因素。Kim等[40]通過檢測137例HCC患者的端粒長度和干細胞表面標志物(CK19、EpCAM、CD133、c-kit、HepPar1、hTERT、TRF1、TRF2、POT1、RAP1和TPP1),認為表達干細胞相關蛋白的HCC患者有更長的端粒長度,并且高表達干細胞表面標志物hTERT和保衛人端粒的蛋白復合體,進而導致更差的預后。Wu等[41]研究證明,肝癌中AE1/3和CK19的表達和較差的細胞分化,高增殖標志物指數和低存活率相關。Durnez等[42]研究了109例臨床肝癌標本中細胞角蛋白CK7和CK19的表達情況,其中大部分(72%)標本為CK7-/CK19-,而6%的標本是CK7-/CK19+,12%的標本為CK+/CK19-和10%的標本為CK7+/CK19+,有28%的肝癌細胞表達CK7和(或)CK19;肝移植術后,CK19+患者和CK19-患者相比,有更高的腫瘤復發率;CK7和CK19較特異性地表達于卵圓細胞,是卵圓細胞向膽管細胞分化的細胞角蛋白。因此該研究結果表明,卵圓細胞增生可導致肝癌,并且和腫瘤復發正相關。Woo等[43]的一項基因表達研究結果也證明,具有膽管癌樣特性的肝癌來源于卵圓細胞,卵圓細胞的表達可作為此類肝癌的獨立預后因素。
還有研究[44]表明,卵圓細胞在慢性肝臟疾病中可預測肝癌的發生,在乙型肝炎、丙型肝炎、乙醇性脂肪性肝炎、非乙醇性脂肪性肝炎等各種慢性肝臟疾病中,干細胞標志物的表達率和肝癌的發生率呈正相關。Ziol等[45]前瞻性地研究了150例HCV相關的肝硬變肝活檢病例中祖細胞標志物的表達情況,發現膽管細胞表面標志物CK7的表達和肝癌的發生獨立相關。
卵圓細胞增生程度與肝病的惡性程度和炎癥程度也呈正相關。Lowes等[46]通過免疫組化方法檢測遺傳性血色素沉著癥、乙醇性肝病和慢性丙型肝炎患者的肝臟組織中卵圓細胞情況,發現在正常肝臟組織內未檢測到卵圓細胞,而在以上肝病患者肝臟組織中可檢測到卵圓細胞,且卵圓細胞數量隨著慢性肝病的嚴重程度增高而增多。Tsamandas等[47]對77例丙型肝炎的肝活檢標本分析研究發現,肝卵圓細胞的表達與疾病的嚴重程度成正相關,并認為肝卵圓細胞的生長和增殖可作為預測預后的一個重要指標。
3 展望
近年來,卵圓細胞已被列為細胞移植和基因治療的靶細胞,但對其進行體外擴增和誘導分化應用于臨床前,我們應該清醒地認識到卵圓細胞與肝癌之間的關系及其誘發腫瘤的潛在危險。大量研究對于HCC是否起源于肝干細胞/卵圓細胞已得到初步證實,但其向原發性肝癌轉化的分子機理仍有待于深入的研究。在分子調控水平弄清其發病機理,有可能找到早期診斷和徹底治療HCC的新方法。另外,分離純化卵圓細胞,研究其生物學特性及促進其正常分化,探討卵圓細胞發生轉化的分子機理而阻斷其惡變,甚至逆轉其異常分化,都將為腫瘤的防治提供新的思路。
卵圓細胞最初是在1944年由Opie [1]在誘發肝癌的過程中發現的。1956年,Farber [2]在研究肝癌的病理變化中, 觀察到肝門管區有一些增生的小細胞,光鏡下呈卵圓形,首次將其命名為卵圓細胞(oval cell)。卵圓細胞具有多向分化潛能,可分化為肝細胞、膽管上皮細胞、腸上皮細胞等。卵圓細胞是一種肝臟干細胞,與原發性肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)發病關系密切。現就此方面的研究新進展綜述如下。
1 卵圓細胞的一般特性
1.1 卵圓細胞的形態特征、定位與來源
光鏡下可見卵圓細胞呈圓形或卵圓形,核大而呈圓形或卵圓形,色淡,核仁清晰,胞漿少,核質比高。電鏡下見細胞器少,可見少量粗面內質網和小的線粒體。目前公認卵圓細胞定位為膽管樹的最小單位Hering管,它是連接肝細胞微管系統與膽管樹之間的腔性管道,也稱為微膽管或終末膽管[3]。在人類慢性肝病如慢性肝炎、肝硬變、膽道閉鎖、乙醇性肝病、血色病、肝腫瘤等肝組織中均有卵圓細胞存在。
卵圓細胞的來源分為肝源性和非肝源性兩種。肝源性的卵圓細胞直接由肝內終末膽管處的原始胚胎干細胞發育而來。Radaeva等[4]研究認為,肝卵圓細胞來源于終末膽管樹;Faktor等[5]認為,肝卵圓細胞來源于Hering管和肝門周小膽管;而Burke等[6]研究認為,肝卵圓細胞存在于肝門周區和肝實質內。非肝源性卵圓細胞主要來自骨髓,由骨髓造血干細胞橫向轉化而成。Oh等[7]研究證實,在某些生理條件下,部分卵圓細胞可能起源于骨髓,并且可以分化為肝細胞。Kubota等[8]的研究也支持卵圓細胞的骨髓來源。
1.2 卵圓細胞表面標志物
卵圓細胞表達一系列的表面標志物,但仍未發現特異性的標志物,目前利用免疫組織化學等技術已經篩選出一些高度表達的標志物,如膽管上皮角蛋白CK7、CK8、CK18、CK19和CK14,干細胞因子SCF及其受體c-kit,間絲波形蛋白(vimentin),連接子Connexin43,以及細胞表面抗原HES6和BPS7;與造血干細胞共有的標志物有SCF、c-kit、Thy-1、flt-3和CD34,這也提示卵圓細胞來源于造血干細胞;其他表面標志物還有OV6、c-met、HEA-125、HepParl等。有趣的是,卵圓細胞表面的標志物可隨分化不同而不同,卵圓細胞向肝細胞系演變時,可出現白蛋白(ALB)、G-6-P、HepParl、α1-AT等,當卵圓細胞向膽管細胞系演變時,可檢測到細胞角蛋白CK7、CK19、α-GTP、BGP等[9]。
Szabó等[10]在研究肝再生模型時發現,卵圓細胞表達matrilin-2,認為是一種新的卵圓細胞標志物。Yovchev等[11]運用大鼠2-AAF/PH動物模型,發現了6種新的卵圓細胞表面標志物,即CD133、mucin-1、ros-1、claudin-7、cadherin 22和Gabrp,這6種表面標志物只在卵圓細胞中出現,而在其他肝臟細胞中未檢測到。Grozdanov等[12]研究發現,癌胚抗原磷脂酰肌醇聚糖-3(Glypican-3,Gpc3)是一種新的肝臟卵圓細胞的表面標志物,Gpc3在正常肝組織中不表達,但可持續表達于卵圓細胞和誘發肝癌的病變區域,并且推斷Gpc3可抑制卵圓細胞的生長和誘導卵圓細胞分化。目前,對于卵圓細胞的表面標志物的研究仍在不斷深入。
1.3 卵圓細胞的研究方法
1.3.1 活化
由于成體卵圓細胞數量較少,要想分離卵圓細胞,首先要使其大量增生,這就需要建立卵圓細胞增殖模型。目前最常用的卵圓細胞活化模型是采用改良的Solt-Farber方案[13],即進行2/3肝切除造成肝實質損害,并服用2-乙酰氨基芴(2-acetylaminofluorene,2-AAF)阻止肝細胞再生。筆者前期研究[14]采用此方法成功建立了卵圓細胞增殖模型。另一種較常用的方法是用化學致癌劑3' -甲基-4-二甲基胺偶氮苯(3' -Me-DAB)飼喂。除此之外,乙硫氨酸、N-乙酰對氨基酚、倒千里光堿等均建立起了卵圓細胞增殖模型。Ise等[15]通過結扎大鼠的門靜脈也建立了卵圓細胞增殖模型。
1.3.2 分離培養
有學者[16]先以兩步膠原酶灌注法分離肝臟細胞,繼用膠原酶和蛋白酶消化收集非實質細胞,然后采用Percoll密度梯度離心法獲得底層的卵圓細胞。目前還有免疫親和法(immunoaffinity)、免疫磁珠法(MACS)、熒光活化細胞分選法(FACS)等分離方法。FACS分離效率和獲得的細胞純度均較高,并可以定量檢測干細胞,是目前應用較廣泛的細胞分選方法。Qin等[17]采用kit抗體MACS取得了一種快速高效的卵圓細胞分離方案。培養方法和培養液的選擇也較多。
1.3.3 鑒定
卵圓細胞可通過體外培養及移植入體內后的形態、生物學特性、生理及病理生理功能得到鑒定。常用的方法有:①根據表面標志物鑒定卵圓細胞的雙向分化及克隆形成能力。②利用跟蹤或基因標記技術研究卵圓細胞在體內的演變及最終命運。③通過移植入肝損傷動物后觀察其分布、生物學功能及再生修復重建的潛能。
1.4 卵圓細胞的活化和增殖
到目前為止,卵圓細胞活化和增殖的具體分子機理的研究還不透徹。卵圓細胞的活化及增殖可由以下幾種情況引起:①損傷的肝細胞可激活卵圓細胞的前體,進而激活卵圓細胞。②卵圓細胞的活化可間接地來源于肝細胞損傷后激活的肝臟星形細胞。③內皮細胞可通過相關信號通路活化卵圓細胞。④炎癥細胞可通過釋放損傷誘導的細胞因子來活化卵圓細胞。多種細胞因子參與了卵圓細胞的活化、增殖、遷移和分化。這其中包括了炎癥因子:白介素-6家族、抑瘤素M(OSM)、白血病抑制因子(LIF)、干擾素-α和γ(IFN-α和γ)、干細胞因子(SCF)及淋巴毒素-β(LT-β);星形細胞分泌的生長因子:轉化生長因子-α和β(TGF-α和β)、肝細胞生長因子(HGF)、纖維母細胞生長因子1(FGF-1)、表皮生長因子(EGF)、Delta樣蛋白/前脂肪細胞因子1(Dlk/Pref-1)及環氧合酶-2(Cox-2)[18]。除此之外,Oben等[19]發現,交感神經系統(SNS)也參與了卵圓細胞的活化,交感神經系統通過誘導肝星形細胞活化來激活卵圓細胞。
眾多信號通路也參與了卵圓細胞的活化和增殖。筆者所在團隊的前期研究[20]發現,卵圓細胞在增殖過程中表達CK18、CK19、AFP和基質細胞衍生因子-1(SDF-1)及其受體CXCR4,推斷SDF-1/CXCR4軸參與了卵圓細胞的活化和增殖。黃慶等[21]在嚙齒類動物肝癌和人原發性肝癌中發現,Wnt/β-catenin信號通路參與了卵圓細胞的活化和增殖。Lee等[22]發現,哺乳動物Hippo-Salvador信號通路抑制了卵圓細胞的增殖,減小了肝臟的體積,預防了卵圓細胞源性肝癌的發生。Darwiche等[23]通過2-AAF/PH的大鼠卵圓細胞的增殖模型,認為抑制Notch信號通路可促進卵圓細胞增殖,抑制卵圓細胞分化。Chen等[24]發現,激活素A可作用于SMAD信號通路,負性調控卵圓細胞的增殖。Chen等[25]研究發現,ERK1/2信號通路在肝再生過程中起重要作用,調控著8種類型細胞的增殖。ERK1/2信號通路激活后可促進卵圓細胞增殖。Okano等[26]的體外研究數據表明,HGF可通過激活PI3K/AKT信號通路促進卵圓細胞增殖。
2 卵圓細胞與原發性肝癌的關系
原發性肝癌是常見的消化系統惡性腫瘤,據統計,全世界每年新發肝癌患者約60萬,居惡性腫瘤的第5位[27]。正常生理情況下,受損肝臟的修復主要通過成熟肝細胞自身的原位復制,而干細胞池處于休眠狀態。只有當肝臟實質受到嚴重破壞,而剩余肝細胞又不能補充原來肝細胞或由于病毒、藥物、毒索及致癌物抑制肝臟再生時,肝臟干細胞才被激活。卵圓細胞作為一種肝臟干細胞,在肝臟修復過程中受某些致癌因素影響而成為其致癌靶點,導致其過度增殖和分化異常,最終發生肝癌。
2.1 卵圓細胞和原發性肝癌形成的關系
目前原發性肝癌的細胞起源學說有兩種:一種認為,肝癌是由成熟的肝細胞去分化而成的[28];另一種是根據卵圓細胞的形態、表型特征、癌基因表達、體外轉化等大量證據認為,肝癌細胞是由肝內未分化的干細胞或卵圓細胞的異常分化所致,并且卵圓細胞參與了肝癌的復發和轉移[29]。盡管目前對上述兩種學說尚存爭議,但仍有不少研究結果支持卵圓細胞參與肝癌發生的假說:①卵圓細胞最初是在化學誘癌過程中發現的,并且在許多肝臟腫瘤的實驗動物模型中可以觀察到卵圓細胞增生的現象;②將轉化的卵圓細胞株接種到裸鼠或新生大鼠體內可誘導膽管上皮癌和肝細胞癌的發生[30];③現已證實Tg737是一種肝臟腫瘤抑制基因,參與控制卵圓細胞的分化[31]。
陳瓊榮等[32]通過構建大鼠肝癌模型,運用單克隆抗體OV-6對卵圓細胞進行特異標記,直觀地示蹤了卵圓細胞在整個癌變過程中的行為特征。他們發現誘癌第4周時,OV-6陽性的卵圓細胞在門管區附近出現,隨后向肝小葉實質內深入并將肝組織分割成假小葉狀;第17周有多個癌灶出現OV-6陽性細胞,且從癌組織分離出的卵圓細胞呈p53反應陽性。提示卵圓細胞在肝癌的發生過程可能發揮了重要作用,其機理與p53基因的突變有關。de Lima等[33]通過肝癌動物模型中肝臟的超聲檢測后發現,肝臟損傷嚴重的區域與抗CK19陽性的膽管反應有關,CK19陽性的區域出現于單個或者巢樣的卵圓細胞中,明顯增殖的卵圓細胞和存在于腫瘤灶中的抗CK19陽性區域均表明,卵圓細胞可引起肝癌。Fan等[34]發現,Bmi1基因的缺失抑制了小鼠體內卵圓細胞的增殖,Bmi1基因敲除后延遲了小鼠肝癌的發生發展,這種抗腫瘤作用伴隨了肝臟腫瘤組織中卵圓細胞表面標志物的減少,這間接地證明了抑制卵圓細胞增殖可抑制肝癌的發生發展。
肝癌最常見的致癌因素是乙型肝炎病毒(HBV)感染和黃曲霉素B1(AFB1)的攝入。Li等[35]研究了卵圓細胞在這兩種致癌因素誘發肝癌過程中的作用,他們發現,在HBx基因和AFB1的聯合作用下,卵圓細胞可在體內產生肝癌,這種肝癌兼有了肝細胞和間質細胞腫瘤的特點,這進一步支持了肝癌卵圓細胞起源的學說。有研究[36]使用蛋白質組學的方法,篩查到卵圓細胞在致瘤過程中涉及氧化還原、應激、蛋白質加工、凋亡等多種蛋白質的表達變化,并且經過處理的卵圓細胞獲得在體外增殖的能力和轉化細胞的特性,而這些差異表達的蛋白可能與致癌過程中卵圓細胞增殖分化異常相關.
2.2 卵圓細胞和原發性肝癌預后的關系
有研究[37-38]表明,肝臟卵圓細胞的特性和原發性肝癌患者的不良預后相關。一項237例原發性肝癌的隊列研究[39]發現,卵圓細胞表面標志物CK19表達陽性的病例和患者的較大范圍的微血管侵犯、較少的薄膜形成和纖維間質有關。該隊列研究中,CK19是腫瘤切除后患者無病生存期的獨立預后因素。Kim等[40]通過檢測137例HCC患者的端粒長度和干細胞表面標志物(CK19、EpCAM、CD133、c-kit、HepPar1、hTERT、TRF1、TRF2、POT1、RAP1和TPP1),認為表達干細胞相關蛋白的HCC患者有更長的端粒長度,并且高表達干細胞表面標志物hTERT和保衛人端粒的蛋白復合體,進而導致更差的預后。Wu等[41]研究證明,肝癌中AE1/3和CK19的表達和較差的細胞分化,高增殖標志物指數和低存活率相關。Durnez等[42]研究了109例臨床肝癌標本中細胞角蛋白CK7和CK19的表達情況,其中大部分(72%)標本為CK7-/CK19-,而6%的標本是CK7-/CK19+,12%的標本為CK+/CK19-和10%的標本為CK7+/CK19+,有28%的肝癌細胞表達CK7和(或)CK19;肝移植術后,CK19+患者和CK19-患者相比,有更高的腫瘤復發率;CK7和CK19較特異性地表達于卵圓細胞,是卵圓細胞向膽管細胞分化的細胞角蛋白。因此該研究結果表明,卵圓細胞增生可導致肝癌,并且和腫瘤復發正相關。Woo等[43]的一項基因表達研究結果也證明,具有膽管癌樣特性的肝癌來源于卵圓細胞,卵圓細胞的表達可作為此類肝癌的獨立預后因素。
還有研究[44]表明,卵圓細胞在慢性肝臟疾病中可預測肝癌的發生,在乙型肝炎、丙型肝炎、乙醇性脂肪性肝炎、非乙醇性脂肪性肝炎等各種慢性肝臟疾病中,干細胞標志物的表達率和肝癌的發生率呈正相關。Ziol等[45]前瞻性地研究了150例HCV相關的肝硬變肝活檢病例中祖細胞標志物的表達情況,發現膽管細胞表面標志物CK7的表達和肝癌的發生獨立相關。
卵圓細胞增生程度與肝病的惡性程度和炎癥程度也呈正相關。Lowes等[46]通過免疫組化方法檢測遺傳性血色素沉著癥、乙醇性肝病和慢性丙型肝炎患者的肝臟組織中卵圓細胞情況,發現在正常肝臟組織內未檢測到卵圓細胞,而在以上肝病患者肝臟組織中可檢測到卵圓細胞,且卵圓細胞數量隨著慢性肝病的嚴重程度增高而增多。Tsamandas等[47]對77例丙型肝炎的肝活檢標本分析研究發現,肝卵圓細胞的表達與疾病的嚴重程度成正相關,并認為肝卵圓細胞的生長和增殖可作為預測預后的一個重要指標。
3 展望
近年來,卵圓細胞已被列為細胞移植和基因治療的靶細胞,但對其進行體外擴增和誘導分化應用于臨床前,我們應該清醒地認識到卵圓細胞與肝癌之間的關系及其誘發腫瘤的潛在危險。大量研究對于HCC是否起源于肝干細胞/卵圓細胞已得到初步證實,但其向原發性肝癌轉化的分子機理仍有待于深入的研究。在分子調控水平弄清其發病機理,有可能找到早期診斷和徹底治療HCC的新方法。另外,分離純化卵圓細胞,研究其生物學特性及促進其正常分化,探討卵圓細胞發生轉化的分子機理而阻斷其惡變,甚至逆轉其異常分化,都將為腫瘤的防治提供新的思路。