胆管上皮细胞的异质性研究进展

　　作者：肖敏,张爱群,黄志强　　作者单位：北京，解放军总医院全军肝胆外科研究所

　　【关键词】 胆管

　　随着分子生物学及免疫细胞化学的发展，通过免疫标记酶消化显微分离技术对肝内独立胆管单位的研究，从蛋白质、酶、受体等基因表达水平对胆管上皮细胞异质性有了较深入的认识，并从发育、结构、功能等方面揭示了胆管上皮细胞的异质性。

　　1 胆管上皮细胞生长发育的异质性

　　胚胎正常发育有着严格的特定时空程序，并受到多种因素的调控,其中基因调控起着关键的作用。临床常见因肝内、外胆管发育异常而发生的各种胆道疾病，如胆总管囊肿、胆管板异常、肝内、外胆道闭锁等。

　　1.1 肝内外胆管由不同部位发展而成

　　肝内胆管由肝憩室头支发育而成，肝外胆管则由肝憩室的根部和尾支分化而来 。胚胎发育至第4周，肝憩室头支上皮细胞迅速增殖，形成肝细胞板，胚胎第2个月，肝细胞之间形成胆小管，内胚层上皮细胞相继形成肝内胆管上皮细胞。肝憩室的根部和尾支则在多种基因以及细胞因子共同参与调控下，上皮细胞遵循先过度增生而后退化吸收的发育规律，细胞依特定程序增生和凋亡，根部发育为胆总管，尾支发育为胆囊和胆囊管[1]。

　　1.2 肝内外胆管上皮细胞表达的特异性标志物

　　Hering管上皮细胞为小的未分化卵圆型细胞，直径为10 μm左右，核大而细胞质少，核周包围少量嗜碱性细胞质，Hering管上皮细胞同时表达胆管上皮和胚胎干细胞的分子标志，如AFP、HepPar1、Alb、GGT、OV1、OV6、BDS7、OC.2、OC.3及多种细胞角蛋白(CK8、CK18、CK19)等，因此被看成是兼性干细胞，上述标志物的表达在所有卵圆细胞中并非一致，表明了不同卵圆细胞的异质性[2]。最近在肝损伤再生模型上进行的一系列研究发现，Hering管增殖的卵圆细胞可突破不完整的小管基底膜进入小叶肝实质，并在星状细胞伴随下分化为肝细胞，在其增殖和移行过程中，卵圆细胞及小管肝细胞在空间上与具有肌成纤维母细胞形态特征的肝星状细胞联系密切，后者提供这些细胞增殖所需的多种生长因子和细胞因子，如TGFα、HGF、aFGF及TNF等[3]。体外实验也证实培养的卵圆细胞经诱导可分化为肝细胞和胆管细胞，另外卵圆细胞还具有向非肝系(如肠)上皮细胞分化的潜能[4]。而肝外胆管上皮细胞为分化成熟细胞 ，细胞标志物为GGT、CK7、CK8、CK18、CK19、CK20、OV1、OV6、OC.2、scf/ekit，其中CK19为其特异性标志物[5]。

　　1.3 肝内外胆管不同的调控基因

　　Sumazaki等[6]研究发现，Hes1基因(Hes1基因是负责细胞增殖分化的调节因子，通过调节与细胞周期相关的Noth信号途径而参与调控胚胎发育过程)是维护肝外胆管上皮细胞发育所必须的，但不影响肝内胆管上皮细胞的发育。在妊娠12.5周或更早的时候，Hes1基因在肝外胆管上皮细胞高表达，但在肝内胆管上皮细胞消失。Hes1基因失功能的大鼠肝外胆管上皮细胞和胆总管发育成不连接的碎片状，聚集的上皮细胞类似胰腺外分泌腺，随后发育转化为胰腺组织。这些异位的胰腺组织包含全部胰腺细胞类型：α、β、γ、pp等外分泌细胞表达淀粉酶和羧肽酶。同时，Hes1基因失功能的大鼠，肝内胆管上皮细胞从门静脉周围肝胚胎细胞分化起源，发育正常。Bcl2基因、Mcl1蛋白等在小胆管上皮细胞膜上高表达，调控其胚胎发育，而在大胆管上皮细胞膜上不表达。另外，Bcl2基因和Mcl1蛋白具有增强细胞存活，抑制细胞凋亡的功能。该实验结果同时部分解释了小胆管上皮细胞对损害有更好的抵抗力[7-8]。

　　2 胆管上皮细胞结构和功能的异质性

　　大、小胆管上皮细胞还存在结构、功能上的异质性。胆汁是清除脂溶性物质和各种药物代谢产物等的主要途径，胆管细胞在维护胆汁正常分泌、稳定胆汁理化性质方面发挥关键作用。胆管细胞是通过表达转运子和通道以及第二信使和激素受体等特有结构实现上述功能的。临床上各种利胆剂也是通过这些位点发挥作用的。以下转运子以及受体小胆管上皮细胞不表达，只有大、中胆管上皮细胞才表达，相应只有大、中胆管上皮细胞才对作用于这些位点的牛磺胆酸、促胰液素等利胆剂和生长抑素、甲状腺素等发生反应。

　　2.1 转运子

　　2.1.1 Na依赖胆酸运载体(apical sodiumdependent bile acid transporter，ASBT)：大胆管上皮细胞顶端膜转运子，在胆汁分泌中发挥重要作用，其作用机制尚不清楚。研究表明牛磺胆酸通过ASBT进入大胆管上皮细胞，作用在某一细胞亚群，刺激胆汁分泌，而对小胆管上皮细胞无作用。Alpini等[9]研究肝内独立胆管发现，肠促胰液素刺激储备在细胞内的ASBT移向细胞顶膜，增加细胞顶膜ASBT量，促进胆汁分泌;相对应的活体内实验发现肠促胰液素促进牛磺胆酸吸收，并延长牛磺胆酸在胆道循环时间，增加胆汁分泌。

　　2.1.2 囊性纤维化跨膜调节剂(cystic fibrosis transmembrance regulator，CFTR)：大胆管上皮细胞顶端膜转运子，在胆汁分泌中发挥重要作用。该转运子是一种环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)敏感的Cl-通道，通过活化Cl-通路，刺激HCO3-分泌，并调节囊泡运输及膜融合，具有调节胆管上皮细胞分泌液量和电解质含量的作用。促胰液素通过与胆管上皮细胞基底外侧受体结合，在cAMP的介导下调节胆管上皮细胞顶部CFTR的活动。

　　在囊性纤维化综合征时，该转运子变异缺陷，导致胆汁淤积和胆汁性肝硬化。Spirlì等[10]对从CFTR缺陷大鼠分离的肝内独立胆管进行研究，发现用伊屋诺霉素、庆大霉素刺激细胞内Ca2+浓度增加后，CFTR缺陷细胞活化Cl-通路，刺激HCO3-分泌功能恢复正常。另外格列本脲也能够刺激CFTR缺陷大鼠的分泌，这一作用需要Cl-和磺酰脲受体2β的介导。格列本脲刺激的分泌作用能被胞溢抑制剂和酸化分泌颗粒抑制剂阻滞，但不受Ca2+浓度的影响。上述实验结果表明，伊屋诺霉素、庆大霉素、磺酰脲类对囊性纤维化综合征的治疗显示出希望。

　　2.2 第二信使——cAMP

　　大胆管上皮细胞的分泌具有cAMP依赖性，cAMP通过多种机制刺激胆汁分泌。首先cAMP活化只在大胆管上皮细胞表达的促胰液素受体，刺激促胰液素后，cAMP水平升高，肝内独立胆管腔膨胀，CFTR功能增强，胆汁分泌增加。其次cAMP可刺激Cl-/HCO3-交换，但此效应远不如对CFTR的活化作用强，cAMP还可刺激大胆管上皮细胞的囊泡定向运送和外排作用[11]。

　　2.3 激素受体

　　大胆管上皮细胞基底外侧表达促胰液素受体、生长抑素受体、甲状腺素α1、α2、β1、β2受体等，而小胆管上皮细胞不表达。促胰液素受体与促胰液素结合后，刺激cAMP水平升高。生长抑素及生长抑素类似物奥曲肽等作用于生长抑素受体，可抑制促胰液素对大胆管上皮细胞的利胆作用，生长抑素的反调节作用在大胆管上皮细胞增殖的病理条件下有重要作用。服用甲状腺素抑制剂L旋碘化甲酰胺酸可下调cAMP水平，同时具有抑制活体大胆管细胞增殖作用[12]。

　　2.4 细胞色素P450酶类

　　大胆管上皮细胞内含有细胞色素P450酶类，小胆管上皮细胞内则不存在。P450酶类具有广泛的生物学意义。药物、异物代谢主要通过P450酶类实现。另外与疾病、肿瘤易感性及机体耐药性的产生有着密切关系。四氯化碳(CCl4)经细胞色素P450酶类作用，生成对大胆管上皮细胞造成直接损伤的中间代谢产物，即活性强的三氯甲基自由基和N乙酰苯醌亚胺，可诱导大胆管上皮细胞cAMP降低，抑制胆汁分泌，而牛磺胆酸可逆转CCl4介导的对大胆管上皮细胞的损害。因小胆管上皮细胞内不含有细胞色素P450酶类，所以CCl4等毒物对小胆管上皮细胞不起作用[13]。

　　3 胆管上皮细胞异质性的意义

　　胆管上皮细胞的异质性说明胆管不只是一条排泄管道，而是有其不同发育过程、不同结构功能分区。构成胆管功能分区的分子细胞学基础，是具有不同基本表型的胆管细胞选择性表达不同的特异蛋白。胆管细胞这种不同的生物学行为，可能解释临床上所见的某种胆管病变好发于特定平面的胆管，如原发性胆汁性肝硬化发生在隔胆管及小叶间胆管;肝移植排斥反应、药物性淤胆病变发生在胆小管;移植物抗宿主病变发生在小叶间胆管;原发性硬化性胆管炎、胆道闭锁、胆管癌发生在大胆管，且60%～80%位于肝门部周围胆管[14]。当胆管的复杂性越来越受到关注时，随着对胆管其他基因表达模式和胆管病理生理的进一步阐明，胆管上皮细胞结构和功能异质性还会有新的认识，对肝胆的基础与临床研究将有重要意义。

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