肝臟是損傷后能夠快速再生的實質性器官，但是這種再生能力并不是無限的。在許多疾病條件下，由于各種病理因素的影響，其再生能力并不能完全代償肝細胞及肝功能的缺失，這使得移植仍是治療爆發性肝衰竭及末期慢性肝病的最終選擇，在肝源愈發短缺的今天研究肝再生非常必要。
1 肝再生過程
肝再生過程是一個復雜的過程，不僅生成的結構復雜，而且參與再生的細胞類型多樣。肝再生過程中，肝細胞是首先進行分裂的細胞類型，在各種因子的刺激下，細胞表達多種與再生有關的基因，由 G0 期進入分裂期，通常在 2 ～ 3 d內就能完成 1 ～ 2 次細胞分裂周期。隨后，肝星狀細胞、Kupffer 細胞和膽囊上皮細胞先后進入細胞分裂周期。同時，血管內皮細胞增殖，出現血管再生，有助于重建肝臟的血管結構。另外，肝臟受損會激活肝祖細胞\\( hepatic progenitor cell，HPC\\) ，后者能夠分化為肝細胞或膽管上皮細胞。當肝細胞啟動再生過程受阻或肝臟損傷嚴重時，肝臟肝細胞庫將被激活，生成卵原細胞。生理狀態下卵原細胞數量極少，但是一旦被激活，這些位于門脈周圍的卵圓細胞將大量增殖。動物研究證實，部分肝切除后約 22 d，卵原細胞生成的肝細胞和膽管上皮細胞將逐漸恢復原有的肝組織質量。肝再生的過程受到多種因素的影響，其中 Notch 信號通路幾乎涉及所有細胞的增殖和分化活動，因此 Notch 信號通路在肝再生中的作用近年來受到越來越多的重視。
2 Notch 信號通路
Notch 指果蠅翅緣缺口\\( notch\\) 表型，由現代遺傳學的奠基人之一 Morgan 在果蠅的大規模突變研究中首先鑒定?，F代分子生物學研究表明，果蠅 Notch 為一個相對分子質量\\( Mr\\) 約 300 000 的單次 1 型跨膜受體蛋白，由 2 條鏈通過二硫鍵連接組成。Notch 信號轉導通路由受體、配體和 DNA 結合蛋白 3 部分組成。Notch 信號從分泌到釋放出 Notch 胞內段共發生 3 次裂解，分別被稱為 S1、S2 和 S3 裂解，在發生 S1裂解后形成的異源二聚體，共有 4 個類型\\( Notch 1 ～ 4\\) ，Notch 的配體\\( Delta 家族蛋白\\) 共有 5 類，分別為 Dll-1、Dll-3、Dll-4，Jagged-1 和 Jagged-2，也屬于跨膜蛋白。Notch 受體與配體結合后，首先由腫瘤壞死因子α 轉化酶/去整合素-金屬蛋白酶\\( tumor necrosis factor-α converting enzyme/a disintegrin andmetalloprotease，TACE / ADAM\\) 催化產生 S2 裂解，形成的含有羧基末 端 的 產 物 Notch 細 胞 外 殘 端 \\( Notch extracellulartruncation，NEXT\\) 在 γ 分泌酶\\( γ-secretase\\) 作用下發生 S3 裂解，從而釋放出 Notch 胞內段 \\( Notch intracellular domain，NICD\\)。NICD 含有多個功能結構域: 從近膜處依次為重組信號序列結合蛋白 Jkappa \\( recombination signal sequence-binding protein Jkappa，ＲBP-J \\) 相關分子 \\( ＲBP-J associationmolecule，ＲAM\\) 結構域，CDC10 / ankyrin 重復序列，轉錄激活結構域以及脯氨酸-谷氨酸-絲氨酸-蘇氨酸 \\( proline-glutamate-serine-threonine，PEST\\) 結構域等。ＲAM 結構域介導 NICD與轉錄因子ＲBP-J/Su\\( H\\) 的結合，而 CDC10/ankyrin 重復序列和轉錄激活結構域與 NICD 的轉錄激活作用有關。Notch 信號的下游靶點包括堿性螺旋-環螺旋\\( basic helix-loop helix，bHLH\\) 蛋白，如發狀分裂相關增強子 1 \\( hairy and enhancer ofsplit-1，HES-1\\) 和 HES-5，后者能夠通過拮抗其他 bHLH 因子等方式阻礙細胞特異性分化效應基因的表達，最終影響細胞的分化、增殖和凋亡，此為 ＲBP-J 依賴型信號通路。而另有學者提出的ＲBP-J非依賴型信號通路目前并沒有清楚的研究。
3 Notch 信號通路與肝再生
多個研究都證實 Notch 信號通路不僅參與肝臟生成，而且在肝再生中具有重要作用\\( 圖1\\) 。首先，Notch 信號直接參與肝再生。在肝臟中植入 2-乙酰胺基氟\\( 2-acetylaminofluorine，2AAF\\) ，而后再進行70% 的部分肝切除\\( partialhepatectomy，PH\\) ，制備 2AAF-PH 模型。利用該模型，研究者發現 2AAF-PH 后11 d，肝臟出現卵圓細胞，同時伴有 Notch-1 表達的增高。如果使用 γ 分泌酶抑制 Notch 信號，卵圓細胞的分化將受到抑制，而且生成的肝細胞功能也受到影響。Wakabayashi等發現小鼠部分肝切除后 3 h，即可出現 Notch1 轉錄的增高，人為降低 Notch1 的表達后肝再生的能力下降。K\ue56ehler等以及 Wang 等的研究也證實 Notch 通路在肝再生中具有重要作用。此外，Notch 裂解后的胞外段能通過反式內吞的方式進入肝細胞，從而提高肝細胞內的 Notch 含量。人體和動物研究都證實 Notch 信號在膽管板重塑過程中膽道發育中也具有重要作用。其次，Notch 信號參與肝再生后的重塑。研究發現，Notch 信號通過改變肝富集轉錄因子的表達控制肝母細胞及成熟肝細胞向膽管細胞的轉分化，肝臟間充質細胞表達的 Jagged-1 配體能夠使周圍肝母細胞中的膽囊特異性標記物\\( 如 Sox-9 和 HNF1β 等\\) 上調，通過表達 NICD 抑制肝祖細胞向肝細胞方向分化能使這些細胞產生典型的膽管上皮細胞，使用 Notch 信號抑制劑能抑制肝祖細胞形成膽囊細胞表型。臨床發現，當發生膽管疾病時 HPC 和反應性膽管細胞中的 Notch 信號發生活化，如果完全抑制 Notch信號，將不會產生向膽道細胞分化的 HPC，如果 Notch 通路被部分阻斷，仍有可能產生向膽道細胞分化的 HPC，但是不足以形成完整的膽道。另外，肝臟血管內皮細胞也表達Notch 受體，后者在肝再生過程中參與肝臟微循環的重塑。Notch 的 4 種受體在肝臟中都有表達，Notch-1 和 Notch-2主要表達于膽管細胞和 HPC，當膽道受損時表達量明顯增高，Notch-3 和 Notch-4 主要參與間充質細胞的生物學活性，內皮細胞中也有表達。當肝臟受損后，膽道周圍血管內皮細胞上的 Notch 受體\\( 主要是 Notch-2 和 Notch-3\\) 表達明顯增高，可能與異常的新生血管生成有關。Notch 信號的 4 種受體對肝細胞功能的影響有何不同，Ortica 等首次對此進行了研究。結果發現 Notch 信號通路對未分化狀態下的 HPC 增殖有重要作用，其中 Notch1、2、4 受體對其增殖有促進作用，而Notch3 受體有抑制作用。這些結果表明，Notch 信號的表達會隨著損傷類型的不同而出現不同的改變，并與 Wnt 或Hedgehog 等其他信號相互配合，以恢復肝臟的形態和功能。
肝血竇內皮細胞\\( liver sinusoidal endothelial cells，LSEC\\)是肝血竇表面內層特有的內皮細胞，除了參與調節微循環和新陳代謝之外，還通過與肝細胞之間復雜聯系支持肝臟的發育和再生。小鼠部分肝切除模型顯示，在肝再生中，一方面肝細胞增殖形成無血管的實質島，通過血管內皮細胞生長因子\\( vascular endothelial growth factor，VEGF\\) 等吸引 LSEC，另一方面，LSEC 可以通過 VEGF 受體 1\\( vascular endothelialgrowth factor receptor1，VEGFＲ1 \\) 信號對肝細胞產生保護作用，而且這種作用與血管生成無關。研究證實，ＲBP-J 介導的 Notch 信號通路能通過調節 LSEC 影響肝臟再生。在Wang 等的研究中，他們使用 ＲBP-J 敲除小鼠模型進行研究，發現 ＲBP-J 缺失會使得肝臟出現類靜脈閉塞表現\\( 肝血竇內類纖維物質堆積，Disse 間隙水腫和肝細胞凋亡增多\\) ，肝血竇結構異常，由于 VEGFＲ1 表達降低，盡管 LSEC 的增值增加，但無法為肝細胞提供肝細胞生長因子 \\( hepatocytegrowth factor，HGF\\) 等營養因子，因而導致上述病理改變。
由此可見，Notch/ＲBP-J 信號通路對肝臟再生的影響可能部分歸功于 LSEC 中的 VEGFＲ1-HGF 信號。VEGFＲ 對 LSEC 和肝細胞都有調節作用，VEGFＲ2 參與調節 LSEC 的增殖信號，而 VEGFＲ1 抑制 VEGFＲ2，并且介導肝細胞白細胞介素 6\\( interleukin-6，IL-6\\) 和 HGF 的產生。
另一方面，近期有研究顯示 ＲBP-J 介導的 Notch 信號通路對 2 種不同種群的內皮祖細胞\\( endothelial progenitor cells，EPC\\) ［早期 EPC\\( early endothelial progenitor cells，EEPC\\) 和后期 EPC\\( endothelial outgrowth cells，EOC\\) ］具有不同的調節作用，從而影響肝再生。在研究中顯示，ＲBP-J 的缺失會影響EEPC 的歸巢，對 PH 后的小鼠進行 EEPC 灌注，結果發現EEPC 對 PH 誘導的肝再生有較好的作用。EEPC 和 EOC 對PH 誘導的肝再生有不同影響，EEPC 能夠促進肝細胞增殖，減少肝細胞凋亡，EEPC 的這些功能受到 Notch-ＲBP-J 信號通路的調節。
4 肝再生中 Jagged-1 途徑的研究
肝臟中的 Notch 配體只有 Jagged-1 和 Dll-4，正常情況下Jagged-1 表達于 HPC 和膽管細胞以及門靜脈基質的平滑肌細胞，在膽管板成熟過程中，間充質細胞通過 Jagged-1 與表達Notch 的肝母細胞相互協調。在膽道發育過程中，肝門間充質細胞表達 Jagged-1，與肝母細胞上的 Notch-2 受體相互作用，后者激活與膽道發育有關的基因，抑制與肝細胞分化有關基因，從而促進膽道發育。若 Jagged-1 基因或 Notch-2基因發生突變，將引起肝臟核因子 1β\\( hepatic nuclear factor1β，HNF1β\\) 缺乏，導致膽道細胞無反應及肝膽細胞無法聚集，影響膽道的修復，從而形成 Alagille 綜合征\\( Alagillesyndrome，AGS\\) ，臨床表現為嚴重的膽管發育不良和膽汁淤積以及多種肝外表現。肝臟受損后 Jagged-1 的表達明顯增高，是激活 Notch 信號的主要配體。K\ue56ehler 等在對小鼠進行部分肝切除后發現 4 d 內 Notch1 和 Jagged-1 均在肝細胞中正向調節，NICD 的核遷移在 15 min 內增加并達到峰值早期激活了 Notch 通路，HES-1 的表達在 30 ～ 60 min 升高并在60 min時達到峰值。還發現肝細胞同時表達 Notch 和 Jagged兩種蛋白，二者可能通過近分泌環路機制激活某些下游通路，也可能影響肝細胞附近的其他細胞。在肝細胞的 Jagged 配體刺激下，部分肝切除 72 ～ 144 h 后肝血竇內皮細胞開始進入新生的肝組織內。徐洪雨等通過研究也證實在肝臟被部分切除后，Notch/Jagged 信號通路可以促進膽管的形成和結構維持，有助于新生血管的形成及肝細胞的增殖。體外研究發現，Jagged-1 是肝細胞的有絲分裂原，在部分肝切除 2 d內如果沉默 Notch 和 Jagged-1，則將明顯抑制肝切除后第2 ～4天肝細胞的增殖。在對 Notch 靶向基因調節研究顯示，Notch 激活后 HES-1 的表達早期即升高，并在 60 min 達到峰值，12 h 恢復正常水平，HES-5 在 1 ～ 6 h 有輕微升高，在12 ～ 48 h之間會減少 85% 。如果選擇性沉默 Notch-1 基因，則肝細胞的再生能力將受到影響。EPC 在人體內參與了血管生成和促進組織再生，并與肝再生之間有較為密切的關系，而在 Notch 信號通路中 Jagged-1 對 EPC 的調節起到了核心作用。有研究顯示小鼠部分肝切除后的肝再生過程中 Jagged-1蛋白有較為明顯的變化，而 Jagged-2 蛋白幾乎找不到。因此，Notch 的 Jagged-1 途徑一方面通過促進肝細胞的有絲分裂和增殖促進肝再生，另一方面則很有可能通過對 EPC 的調節從而促進肝再生。
5 小結與展望
肝再生在解決肝臟疾病方面極具潛力并日益受到重視，其與 Notch 信號通路有密切的關系。Jagged-1 途徑通過增加肝細胞的有絲分裂和增殖，對 EPC 的正向調節從而促進肝再生，ＲBP-J 途徑則因調節 LSEC 以及通過 CXCＲ4 表達調節EEPC 動員遷移促進肝再生。然而，這一方面的研究目前仍正處于起步階段，EPC 在血管發生及組織再生中的具體分子機制不明，Notch 通路如何調節 CXCＲ4 的分子機制仍未闡明，各方面研究未夠深入。因此，在未來的研究中，隨著研究的逐步深入，肝再生中 Notch 信號通路的完整分子機制必會展現，并盡快進入臨床應用從而獲得更大的價值和收益。
參考文獻:
［1］DeLeve LD． Liver sinusoidal endothelial cells and liver regeneration［J］． J Clin Invest，2013，123\\( 5\\) : 1861 －1866．
［2］Fiorotto Ｒ，Ｒaizner A，Morell CM，et al． Notch signaling regulatestubular morphogenesis dur-ing repair from biliary damage in mice［J］． J Hepatol，2013，59\\( 1\\) : 124 －130．
［3］Newsome PN，Hussain MA，Theise ND． Hepatic oval cells: Helpingredefine a paradigm in stem cell biology［J］． Curr Top Dev Biol，2004，61: 1 － 28．
［4］Greenwald I，Kovall Ｒ． Notch signaling: genetics and structure［J/OL］．Worm Book，2013: 1 － 28．
［5］梁 潔，韓 驊． Notch 信號通路與血管發育［J］． 細胞與分子免疫學雜志，2008，24\\( 12\\) : 1225 －1227．
［6］Baker NE． Patterning signals and proliferation in Drosophila imaginaldiscs［J］． Curr Opin Genet Dev，2007，17\\( 4\\) : 287 － 293．
［7］Darwiche H，Oh SH，Steiger-Luther NC，et al． Inhibition of Notchsignaling affects hepatic oval cell response in rat model of 2AAF-PH［J/OL］． Hepat Med，2011，3: 89 －98．
［8］Wakabayashi N，Shin S，Slocum SL，et al． Ｒegulation of notch1 signaling bynrf2: implications for tissue regeneration［J / OL］． Sci Signal，2010，3\\( 130\\) : ra52．
［9］K\ue56ehler C，Bell AW，Bowen WC，et al． Expression of Notch-1 andits ligand jagged-1 in rat liver during liver regeneration ［J］．Hepatology，2004，39\\( 4\\) : 1056 － 1065．
［10］Wang L，Wang CM，Hou LH，et al． Disruption of the transcriptionfactor recombination signal-binding protein-Jkappa \\( ＲBP-J\\) leads toveno-occlusive disease and interfered liver regeneration in mice［J］．Hepatology，2009，49\\( 1\\) : 268 － 277．
［11］ Parks AL，Klueg KM，Stout JＲ，et al． Ligand endocytosis drivesreceptor dissociation and activation in the Notch pathway ［J］．Development，2000，127\\( 7\\) : 1373 － 1385．
［12］Zong Y，Stanger BZ． Molecular mechanisms of bile duct development［J］． Int J Biochem Cell Biol，2011，43\\( 2\\) : 257 －264．
［13］Zong Y，Panikkar A，Xu J，et al． Notch signaling controls liverdevelopment by regulating biliary differentiation［J］． Development，2009，136\\( 10\\) : 1727 － 1739．
［14］Yanger K，Zong Y，Maggs LＲ，et al． Ｒobust cellular reprogrammingoccurs spontaneously during liver regeneration ［J］． Genes Dev，2013，27\\( 7\\) : 719 － 724．
［15］ Boulter L，Govaere O，Bird TG，et al． Macrophage-derived Wntopposes Notch signaling to specify hepatic progenitor cell fate inchronic liverdisease［J］． Nat Med，2012，18\\( 4\\) : 572 － 579．
［16］D’Amore PA，Ng YS． Won’t you be my neighbor? Local induction ofarteriogenesis［J］． Cell，2002，110\\( 3\\) : 289 － 292．
［17］Ortica S，Tarantino N，Aulner N，et al． The 4 Notch receptors playdistinct and antagonistic roles in the proliferation and hepatocyticdifferentiation of liver progenitors［J］． FASEB J，2013 Oct 21．［Epub ahead of print］
［18］Diehl AM． Neighborhood watch orchestrates liver regeneration［J］．Nat Med，2012，18\\( 4\\) : 497 － 499．
［19］Fausto N，Campbell JS，Ｒiehle KJ． Liver regeneration［J］． Hepatol，2006，43\\( 2 Suppl 1\\) : S45 － S53．
［20］LeCouter J，Moritz DＲ，Li B，et al． Angiogenesis-independent endothelialprotection of liver: role of VEGFＲ-1［J］． Science，2003，299\\( 5608\\) :890 － 893．
［21］Chen JY，Feng L，Zhang HL，et al． Differential regulation of bonemarrow-derived endothelial progenitor cells and endothelial outgrowthcells by the Notch signaling pathway［J / OA］． PLoS One，2012，7\\( 10\\) : e43643．
［22］Morell CM，Fiorotto Ｒ，Fabris L，et al． Notch signalling beyond liverdevelopment: Emerging concepts in liver repair and oncogenesis［J］．Clin Ｒes Hepatol Gastroenterol，2013，37\\( 5\\) : 447 － 454．
［23］ Lemaigre F，Zaret KS． Liver development update: new embryomodels，cell lineage control，and morphogenesis［J］． Curr OpinGenet Dev，2004，14\\( 5\\) : 582 － 590．
［24］Fabris L，Cadamuro M，Guido M，et al． Analysis of liver repairmechanisms in Alagille syndrome and biliary atresia reveals a role fornotch signaling［J］． Am J Pathol，2007，171\\( 2\\) : 641 － 653．
［25］Ｒoss MA，Sander CM，Kleeb TB，et al． Spatiotem-poral expressionof angiogenesis growth factor receptors during the revascularization ofregenerating rat liver［J］． Hepatology，2001，34\\( 6\\) : 1135 － 1148．
［26］徐洪雨，李寶杰，王瑞峰，等． 肝部分切除后肝再生中 Notch/Jagged 信號及 TNF 和 IL-1 的表達［J］． 中華肝膽外科雜志，2008，14\\( 10\\) : 732 － 734．
［27］ Croquelois A，Blindenbacher A，Terracciano L，et al． Inducibleinactivation of Notch1 causes nodular regenerative hyperplasia in mice［J］． Hepatology，2005，41\\( 3\\) : 487 －496．
［28］ Xie J，Wang W，Si JW，et al． Notch signaling regulates CXCＲ4expression and the migration of mesenchymal stem cells［J］． CellImmunol，2013，281\\( 1\\) : 68 － 75．
