摘要| 肝脏是唯一利用再生机制确保肝脏与体重的比率始终处于身体稳态所需 100% 的实体器官。其他实体器官（如肺、肾和胰腺）会适应组织损失，但不会 100% 恢复正常。 本综述将介绍这种“肝脏调节器（hepatostat）”背后的再生途径有关知识。急性损伤后的肝脏再生总是有益的，并且已得到广泛研究。 涉及部分肝切除术或化学损伤的实验模型揭示了细胞外和细胞内信号传导途径，用于使肝脏恢复到与损伤前相同的大小和重量。另一方面，任何病因的慢性肝病都可能发生肝细胞的慢性损失，这通常会产生不良后果，包括纤维化、肝硬化和肝肿瘤。 肝细胞和胆管细胞的再生活动通常以表型保真度为特征。 然而，当两种细胞类型之一的再生失败时，肝细胞和胆管细胞将充当兼性干细胞并相互转分化以恢复正常的肝脏结构。肝脏再定植模型已证明肝细胞具有无限的再生能力。 然而，在正常肝脏中，细胞更新非常缓慢。 静息肝小叶的所有区域均与正常肝脏中肝细胞和胆管细胞群的维持有关。
• 肝脏再生过程中的肝细胞增殖受到多种细胞外信号的控制，其中两种信号（MET 和 EGFR）可直接促有丝分裂，而其他信号如果被绕过，则只会延迟肝再生。
• 部分肝切除术后，肝细胞内的细胞内信号传导途径非常迅速地激活（几分钟内），触发这些途径的机制尚不清楚。
• 所有肝细胞类型都参与肝再生过程中的细胞增殖， 不涉及“干细胞”。
• 如果肝细胞或胆管细胞增殖严重受损，则两种细胞类型中的任何一种都可以转分化为另一种细胞，并充当兼性干细胞。
• 慢性肝病中发生的肝细胞损失会引发存活肝细胞的代偿性增殖，并使它们面临潜在的基因毒性损伤，从而可能导致肿瘤形成。
肝脏独特的再生能力保证了大多数有机体运作对肝功能的关键依赖。 这种依赖性在从鱼类到哺乳动物的脊椎动物中都很明显。肝功能的稳定对于机体稳态至关重要； 为此，多种再生机制得以发展，以保证始终有足够的肝功能。 肝脏大小在多种生理情况下（例如怀孕）会增大，而在恶病质和体重严重减轻后会减小。尽管这些不同过程的信号传导途径尚未完全了解，但很明显，就肝脏大小而言，存在一个“肝脏调节器（hepatostat）”，它使用不同的方法来保证肝脏大小相对于身体的稳定性和适当性规模和需求。 在这篇综述中，介绍了与这些再生和稳态肝脏活动相关的信号通路的大量新知识。 还提供了证据表明，如果某些信号传导途径被阻断，肝脏再生将遵循替代途径来完成自身，包括肝细胞和胆管细胞相互转分化以恢复正常组织结构。有关肝再生的一些基本和已确定的信号事件的更多详细信息，请参阅之前的评论。
部分肝切除术后的再生
部分肝切除后肝再生的实验模型利用啮齿动物肝脏的多叶结构，通过简单的手术技术去除特定肝叶，而不引起剩余肝叶坏死，从而使肝脏的纯再生活动的研究成为可能。部分肝切除术还可以对再生事件进行计时。 该手术首先切除了大鼠三分之二的肝脏质量。 对小鼠应用相同的方法通常能够去除大约一半的肝脏质量——它稍微复杂一些，因为与大鼠不同，小鼠有胆囊。 如果去除超过三分之二的肝脏质量，所有物种的肝脏再生都会受到显著抑制，这可能是由于残余肝脏的数量不足以维持身体功能，例如通过血清中的低葡萄糖和高氨水平观察到的。此外，由于部分肝切除术后的整个门静脉血流穿过残余肝脏，非常小的残余物中门静脉的压力可能超过肝动脉，从而通过阻碍流过残余肝的肝动脉而导致残余肝脏的“脱动脉化”。相反，在啮齿类动物中，去除不到三分之一的肝组织后，不仅会发生肝细胞增殖，还会发生肝细胞肥大。在啮齿类动物中，典型的三分之二部分肝切除术后，大部分肝脏质量在 7-8 天内恢复，并在 3 周内实现完全恢复。残余的肝叶尺寸增大，因此，总的来说，它们在部分肝切除术之前达到了肝脏的质量。并没有形成新的肝叶或小叶。肝再生后，小叶和胆管比肝切除前更大，肝细胞板的宽度从一个肝细胞增加到（平均）1.5个肝细胞，两侧被肝窦包围。 大量研究表明，部分肝切除术后的再生通常具有表型保真度的特征。也就是说，肝细胞产生肝细胞，这同样适用于胆管细胞、肝星状细胞（HSCs）、内皮细胞（例如肝窦内皮细胞（LSECs））、肝巨噬细胞（也称为 Kupffer 细胞）和其他细胞类型。 然而，在后两种细胞类型中，除了局部细胞增殖之外，还有证据表明涉及从骨髓迁移的前体细胞。
部分肝切除术后立即发生的事件
三分之二部分肝切除术后的一个直接结果是整个门静脉血流通过较窄（原始宽度的三分之一）路径。 这种狭窄增加了门静脉压力并在 LSECs 上产生剪切应力。 在大鼠中，部分门静脉血流转移至下腔静脉会延迟并减少肝脏再生。 每肝脏体积门静脉流量增加三倍以及部分门静脉流量偏离对肝脏再生的抑制作用表明门静脉流量增加为肝脏再生提供了启动信号。然而，这种情况发生的机制尚不清楚。内皮细胞和 LSECs 在剪切应力下产生 WNT 蛋白，但这种产生发生在 4 个多小时后。门静脉血携带许多来自肠、脾和胰腺的信号分子，包括表皮生长因子（EGF）、胆汁酸、胰岛素和胰高血糖素（图1）。门静脉血含氧量低，从数学上讲，这应该会使部分肝切除术后的残余组织立即变得更加缺氧。这些信号机制已被独立分析，但它们都不能单独启动部分肝切除术后立即观察到的变化范围。 此外，可以想象的是，部分肝切除术后立即事件的触发因素可能不是（或可能不仅是）门静脉血的信号成分，而是来自 HSCs 的直接细胞间信号传导。 目前尚不清楚小叶水平肝部分切除术如何影响肝动脉血流。 对正常大鼠肝小叶微循环单位的研究表明，门静脉三联体入口处的动脉压力（与门静脉分支相比）高得多，导致速度增加，动脉和门静脉血液在小叶深处发生完全混合。这种血流的混合是由小动脉括约肌控制的。 部分肝切除术后，门静脉分支穿过毛细血管体积减少时，压力增加可能会改变这种平衡； 然而，没有详细的研究。
部分肝切除术后的早期事件
大鼠部分肝切除后 1 分钟内，尿激酶型纤溶酶原激活剂 (uPA) 的活性增加，它将纤溶酶原转化为纤溶酶，进而激活金属蛋白酶。这个过程导致细胞外基质（ECM）的某些成分的重塑和分解。肝细胞生长因子 (HGF) 以无活性的单一多肽形式大量存在于肝脏 ECM 中。 除了纤溶酶原之外，uPA 还可将单链 HGF 激活为其活性异二聚体形式。这些 uPA 相关事件的最终结果是 HGF 的激活，并且在不到 1 小时内，HGF 大量释放到外周血中。其他肝脏 ECM 成分也会释放到血液中（例如透明质酸）。 uPA 在这些事件的引发中发挥着关键作用。 uPA敲除小鼠的肝再生受损，仅通过腺病毒将uPA转移至肝细胞即可引发许多与肝再生相关的早期事件。 调节这种 ECM 重塑的其他信号包括纤溶酶原激活剂抑制剂 1 (PAI1)、基质金属蛋白酶 MMP2 和 MMP9 以及金属蛋白酶组织抑制剂 (TIMP)。 正常的 ECM 在肝再生结束时恢复。
值得注意的是，除了 HGF 之外，2-5 小时后，外周血中许多与肝再生相关的信号分子的浓度也会增加。这些分子包括 IL6、胆汁酸、去甲肾上腺素、肿瘤坏死因子 (TNF)、瘦素和血清素。低血糖也会发生，如果纠正的话，会延迟小鼠肝脏的再生。 与肝脏内发生的局部信号相比，外周血中肝再生相关信号作为肝再生驱动因素的作用很难确定，但可能很重要。在具有连通循环的共生对大鼠中，其中一只大鼠的部分肝脏切除导致另一只大鼠的肝脏再生活动。 在大鼠中，部分肝切除术后移植到肝外部位的肝细胞也显示出细胞增殖。
肝细胞的再生活性
细胞内事件
在哺乳动物中，肝细胞提供与身体稳态相关的大部分肝脏功能，并占肝脏质量的80%以上。部分肝切除术后的一些最早事件发生在肝细胞中。 在大鼠中，Notch 胞内结构域 (NICD) 和 β-catenin 蛋白在 15 分钟内迁移至肝细胞核。 MET（HGF受体）和表皮生长因子受体（EGFR）在 30 分钟内被激活。肝细胞中100多个基因的表达在1小时内增加。这种基因表达的改变会间歇性地增加和减少，并持续超过 14 天。矛盾的是，一些对肝细胞有丝分裂抑制或细胞杀伤作用的信号（例如 Fas 受体、p21 和转化生长因子β1 (TGFβ1)）早期增加，并且与多能干细胞诱导相关的基因表达增强。肝细胞从 G1 期进展到 S 期与细胞周期蛋白和细胞周期蛋白依赖性激酶的级联激活有关。增殖的肝细胞产生许多对其他肝细胞有丝分裂的生长因子，包括血管内皮生长因子 (VEGF) 和血管生成素 1 和 2（对 LSECs 具有促有丝分裂作用）、转化生长因子-α (TGFα)（对内皮细胞、LSECs 和星状细胞具有促有丝分裂作用））、成纤维细胞生长因子 1 (FGF1) 和 FGF2（对 HSCs 和 LSECs具有促有丝分裂作用）以及粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF)（对 Kupffer 细胞具有促有丝分裂作用）。 因此，肝细胞是协调组织发生的中心，肝脏再生不仅恢复所需肝细胞的数量，而且恢复组织学上完整的肝组织。一些信号蛋白（例如 TGFα）也可能具有自分泌作用，但这种作用尚未得到令人信服的证明。
啮齿类动物部分肝切除术后 2-5 小时内，与肝再生相关的细胞内信号在肝细胞内被激活。这些信号包括STAT3（受 IL-6 调节）和核因子-κB (NF-κB)（受 TNF 调节）的激活。细胞周期蛋白 D1 和 D2 是将肝细胞引入 S 期的关键调节因子。 此外，它们还调节肝细胞特有的晚期代谢适应，例如部分肝切除术后 2-3 天出现的短暂性脂肪变性； 这种暂时性脂肪变性也依赖于 EGFR。再生肝细胞分化的变化与肝细胞核因子 4α (HNF4α) 和CCAAT/增强子结合蛋白-α (C/EBPα) 以及 C/EBPβ 水平和亚型相关。叉头盒蛋白 M1 (FOXM1) 在介导 G1 期晚期和 S 期开始的事件中也发挥着关键作用。许多与肝细胞分化相关的基因的表达在增殖的肝细胞中降低。如果所有肝细胞同时发生增殖，则可能会发生肝衰竭；在大鼠中，肝细胞增殖以从小叶的门静脉周围区域到中心周围区域的逐渐波的形式发生，从而阻止了这种结果。因此，在任何给定时间，只有一小部分肝细胞经历部分去分化，从而允许那些不活跃增殖的细胞维持肝功能。围绕中央静脉并表达谷氨酰胺合成酶的单层肝细胞是最后增殖的，这些肝细胞对 EGF 或 HGF 的反应最低。肝细胞增殖的峰值因物种而异。在大鼠中，该峰值出现在 24 小时内；而在小鼠中，该峰值出现在 36 至 48 小时之间。 进食和光线变化造成的昼夜节律改变也会影响这个时间。 还应该指出的是，在小于20月龄的啮齿动物中，肝切除后连续给予氚化胸苷显示，在肝再生第5天时，95%的肝细胞参与了DNA合成的再生过程； 16 个月以上的大鼠肝细胞中这一数字下降至 75%。总体而言，衰老对肝再生的影响非常小。尽管可以观察到衰老对肝脏再生的影响，但这一过程绝不会被消除，并且到肝脏再生的第 7 天，非常年轻和非常老的大鼠之间恢复的肝脏重量没有差异。有趣的是，多倍体肝细胞参与肝再生的能力并不有限。
细胞外信号因子
存在大量与肝再生相关的信号传导途径，这反映在肝脏内和/或外周血中信号分子浓度的增加。HGF 和 EGFR的配体 注射到未手术的啮齿动物体内可诱导肝细胞增殖；它们还可以在无血清、化学成分确定的培养基中诱导完全肝细胞复制。从这个意义上说，它们被视为“完整的有丝分裂原”。 许多其他信号（稍后简要描述）是基于对肝脏再生延迟的观察而发现的，尽管当特定信号不存在时，肝脏再生仍会在几天后完成。这些其他信号无论是在动物体内还是在无血清、化学成分确定的培养基中的肝细胞中都不会诱导肝细胞增殖。从这个意义上说，它们被视为“辅助有丝分裂原”； 这个术语丝毫不会削弱它们的重要性， 由于缺乏辅助有丝分裂信号而导致严重肝损伤后肝再生的任何延迟都可能产生灾难性后果。还有更复杂的细胞外信号驱动细胞内通路，当受到干扰时，会延迟肝脏再生，但不会消除肝脏再生。 它们是否可以诱导完整啮齿动物的肝脏再生尚未得到充分测试。 参与肝再生的细胞外信号列于Box 1中并描绘于图2中。
Box 1 调节肝再生和肝细胞增殖的信号
完整的有丝分裂原：这些在化学成分确定（无血清）培养基中的肝细胞培养物中具有促有丝分裂作用。当注射到整个动物体内时，它们会导致肝脏肿大和肝细胞 DNA 合成。
• 肝细胞生长因子（HGF）及其受体MET
• 表皮生长因子受体(EGFR) 配体：EGF、转化生长因子-α (TGFα)、肝素结合性EGF样生长因子和双调蛋白（amphiregulin）辅助的有丝分裂原：消除它们的信号通路会延迟但不会消除肝脏再生。 它们在肝细胞培养物中不具有促有丝分裂作用，并且当注射到体内时，它们不会引起肝细胞DNA合成和肝脏肿大。
• 去甲肾上腺素和α1-肾上腺素受体
• 肿瘤坏死因子 (TNF) 和 TNF 受体 1
• IL-6• 血管内皮生长因子（VEGF）及其受体（VEGFR1 和 VEGFR2）
• 胆汁酸
• 血清素
• 瘦素
• 胰岛素
• PPARγ
• 生长激素复杂的信号通路：这些途径涉及多个组成部分。 多种细胞外信号触发每种信号，但目前尚未完全了解它们。它们尚未在细胞培养物中进行测试，任何信号的破坏都会延迟但不会消除肝脏再生。
• Hedgehog
• WNT 和 β-catenin
• 控制 Hippo 通路和 Yap 的信号
酪氨酸激酶受体及其配体
关于HGF和MET的分子结构和功能有一些详细的综述。HGF 大量嵌入肝脏 ECM 中，特别是在门静脉周围区域。部分肝切除和 ECM 重塑后，HGF 被 uPA 激活并释放到外周血中，在 1 小时内达到正常血浆浓度的十倍以上。部分肝切除后30分钟内检测到MET的激活和MET信号散在的完全形成。 与外周血循环相比，局部活化的 HGF 对 MET 活化的贡献尚不清楚，但在肝外部位移植的肝细胞中也观察到部分肝切除后的肝细胞增殖。肝脏中 HGF 浓度在前 3 小时内下降； 然而，此后 HGF mRNA 开始增加，在 15 小时达到峰值并导致新 HGF 的合成。除肝脏外，肝脏再生过程中HGF mRNA也在肺、脾和肾中增加。这种增加的机制可能与部分肝切除术后循环去甲肾上腺素的增加有关（见下文），已知去甲肾上腺素会刺激人胚胎肺成纤维细胞（MRC5细胞系）中HGF的产生。在正常肝脏和肝再生的早期阶段，HGF由HSCs产生，并受神经营养蛋白受体p75NTR调节。 在肝再生的后期阶段，HGF 也由局部 LSECs 和从骨髓迁移的内皮细胞祖细胞产生。
EGFR 在所有肝细胞类型中表达，是 ERB 受体家族的成员； 其中，ERBB1（也称为 EGFR）和 ERBB3（缺乏激酶结构域）在成人肝细胞中表达，而 ERBB2（也称为 HER2/Neu）仅在胎儿肝细胞中表达，ERBB4 在肝脏中不表达。活性 EGFR 以同二聚体或与 ERBB3 的异二聚体形式存在。 与肝再生相关的EGFR配体有EGF、双调蛋白 (amphiregulin)、TGFα和肝素结合EGF样生长因子(HB-EGF)。这些配体对 EGFR 激活和加工的影响各不相同。EGF 始终能够作用于肝细胞；它由十二指肠的布伦纳腺产生，在肠腔中分泌，在肠腔中被完整吸收并通过门静脉循环进入肝脏。 去甲肾上腺素可增强EGF 的分泌。TGFα 在正常肝脏中不表达，但在部分肝切除后迅速诱导，表现为跨膜蛋白，由 ADAM17（也称为 TACE）切割和分泌。受 YAP 调节的双调蛋白也在肝切除术后的肝细胞中表达。 与 TGFα 相比，双调蛋白的生殖系敲除会延迟肝脏再生。HB-EGF 作为跨膜前体由巨噬细胞和内皮细胞产生； 在切除的组织少于30% 肝部分切除术中，它被认为是部分肝切除术后肝细胞肥大的原因。LSECs产生的HB-EGF使HSCs保持静止状态。 当肝窦毛细血管化时（如肝硬化中发生的情况），毛细血管化的内皮细胞无法释放 HB-EGF，因此无法维持 HSCs 静息。 也许考虑到所有这些配体都与相同的受体结合，因此具有互补的功能，消除任何一个配体都不会严重影响肝再生。几项研究通过短发夹 RNA 下调或通过 EGFR 特定部分的生殖系敲除研究了 EGFR 对肝再生的影响。 有关 EGFR 结构和功能的更多详细信息，请参阅 REF。
在人肝细胞癌 (HCC) 细胞系中，即使在不存在 HGF 的情况下，TGFα 自分泌激活EGFR 也会导致 MET 激活。在小鼠中，单独消除 EGFR 或 MET 信号传导可延迟但不能完全抑制肝脏再生； 然而，两种信号通路的联合消除完全消除了肝脏再生。这一观察结果很重要，原因有很多：没有其他细胞外信号传导干扰完全抑制肝再生，并且补充适应性机制的动员总是成功地完成肝再生。 在同一项研究中，EGFR 和 MET 信号传导的联合消除影响了 mTOR 和 AKT 的激活，并导致肝细胞和肝小叶尺寸减小；肝细胞的细胞死亡没有增加。此外，小肝细胞最大限度地表达了编码血浆蛋白和 CYP 家族蛋白的基因，同时糖酵解途径增强，线粒体功能降低。所有小鼠均在部分肝切除后第 14 天死亡，并伴有多种代谢缺陷、高血氨和低血糖。 在未接受部分肝切除术的小鼠中也观察到类似的症状，尽管对细胞内途径的影响不同。尽管这两种信号在所有组织中都被消除，但所有其他身体组织（包括肠隐窝）中的细胞增殖显然没有受到影响。这些发现证明正常肝脏和再生肝脏对 MET 和 EGFR 的持续和协调功能的极度依赖。肝细胞持续暴露于来自肝ECM的HGF和来自门静脉循环的EGF。 MET 和 EGFR 在正常静息肝脏中均被激活。 有趣的是，在联合消除 MET 和 EGFR 信号传导后，转录因子 CAR 响应外源有丝分裂原介导的肝细胞向胆管细胞的转分化和肝脏肿大也被消除。
FGF1 和 FGF2 在大鼠肝细胞培养物中刺激适量的肝细胞 DNA 合成。 它们是在肝脏再生过程中由肝细胞产生的，并且对内皮细胞和造血干细胞具有促有丝分裂作用；然而，它们在肝再生中的作用尚不清楚。FGFR4是唯一在肝细胞中表达的FGF受体，而其他FGF受体在非上皮肝细胞中表达。 β-Klotho 是一种 FGFR4 辅助受体。FGFR4 或 β-Klotho 的敲低会导致部分肝切除术后死亡率增加。 在小鼠中，FGF15（其人类同源物是 FGF19）是由胆汁酸刺激的肠道细胞产生的。 它通过门静脉循环在肝脏中携带，并与 FGFR4-β-Klotho 相互作用，下调 CYP7A1（第一种参与胆汁酸合成的酶）。 FGF15 敲除会导致肝胆汁酸水平大幅升高，并导致部分肝切除术后死亡率增加。
辅助的有丝分裂信号
有很多额外的肝脏信号可以调节肝脏再生，这些信号的缺失会延迟但不会消除再生过程。在小鼠中，TNF由肝和脾巨噬细胞产生，在部分肝切除后血液中TNF迅速升高。缺乏 TNF 受体 1 (TNFR1) 或TNFR2 的小鼠会出现再生延迟和 NF-κB 激活减少的情况。IL-6 由肝巨噬细胞和肝细胞产生，在部分肝切除后血液中也会迅速增加。缺乏TNF 受体的小鼠中 IL-6 的增加较低。 IL-6 敲除小鼠肝细胞中 STAT3 的激活被延迟。 然而，在含有 HGF 和 EGF 的培养基中的原代人肝细胞中，在不存在 TNF 或 IL6 的情况下也会发生 NF-κB 和 STAT3 的激活。 去甲肾上腺素是由交感神经元、肾上腺髓质和造血干细胞的末端突触产生的，在大鼠部分肝切除术后，去甲肾上腺素的增加速度与 HGF 相同。去甲肾上腺素已被证明可以增强 EGFR 和 MET 的促有丝分裂作用，反式激活 STAT3 并抑制 TGFβ1 对肝细胞的有丝分裂抑制。 去甲肾上腺素还可以增强成纤维细胞产生的 HGF 和大鼠布伦纳腺产生的 EGF。阻断 α1 肾上腺素能受体或肝交感神经切除术可在部分肝切除术后 3 天完全抑制肝再生。部分肝切除术后第 2 天胆汁酸增加；它们与转录因子法尼醇 X 受体 (FXR) 结合，导致 CYP7A1 下调，从而充当胆汁酸合成的负反馈机制。在小鼠中，胆汁酸的消耗会延迟肝脏再生并导致 FGF15 合成减少。 FXR 基因敲除小鼠在部分肝切除后死亡率增加，肝再生延迟，这可能是由于胆汁酸合成大量增加导致肝细胞坏死增加所致。胰岛素虽然不是完整的肝细胞有丝分裂原，但在 EGF 和 HGF 培养的肝细胞中的作用是必需的。它通过门脉循环不断地从胰岛β细胞供应到肝脏。 门静脉血流向下腔静脉与整体肝萎缩有关。 在这种转移后，将胰岛素直接注射到狗的肝脏中会导致与肝细胞增殖相关的肝脏质量恢复。在缺乏 HGF 或 EGF 的情况下，胰岛素本身在肝细胞培养物中不具有促有丝分裂作用。胰岛素恢复犬门静脉分流引起的萎缩的作用可能是由促有丝分裂受体 EGFR 和MET 介导的，通过胰岛素受体与促有丝分裂受体的相互作用发生，直接（例如MET）或间接通过调节由两种受体控制的细胞内信号通路。细胞内信号通路的调节由两种受体控制。瘦素、血清素和生长激素也与肝脏再生调节有关。
复杂的有丝分裂途径
WNT-β-catenin 信号系统在肝脏生物学中发挥着多种作用。该系统的复杂性源于其最终终点转录因子β-catenin 的调节发生在多个步骤中。 WNT 蛋白共有 19 种，其中许多由所有肝细胞类型产生； 然而，它们在与十种不同的Frizzled 受体结合方面的合作或拮抗作用尚未在肝脏中得到充分探索。其他蛋白质，包括 R-spondins 1 和 2、LRP5 和 LRP6 以及 GPC3，也直接与Frizzled 受体相互作用并调节其作用。 如前所述，部分肝切除后5分钟内，大鼠肝细胞核中可检测到β-catenin； 目前还没有文献可以解释这一快速事件。 除了WNT-Frizzled 信号传导之外，β-catenin 还可以在不同位点被 EGFR 和 MET 磷酸化，这也可以防止破坏并促进进入细胞核。 Cyclin D1 是一种关键的细胞内信号蛋白，可导致肝细胞增殖，并受 β-catenin调节。然而，小鼠体内 β-catenin 的生殖系敲除会延迟但不会消除肝脏再生。缺乏Frizzled 辅助受体 LRP5 和 LRP6 以及 R-spondin 受体 LGR4 和 LGR5 的小鼠也会出现肝再生延迟。 上述 LRP 和 LGR 受体均增强 WNT信号传导。 WNT-β-catenin 信号在小鼠的大多数肝细胞类型中产生和运作，除其他功能外，还参与小叶区的形成。
Hedgehog 通路是复杂有丝分裂途径的另一个例子。 两种 Hedgehog 配体均在肝脏中表达。 Hedgehog 受体 patched 1 和信号蛋白smoothened 在肝细胞中表达。 在小鼠中，给予环巴明（一种 Hedgehog 通路抑制剂）后，肝脏再生会延迟。该通路还参与小鼠 HSCs和肝细胞中 Hippo-Yap 通路的调节，干扰 HSCs中的 Hedgehog 通路会降低肝细胞中 Yap 的表达并延迟肝脏再生。在静息小鼠肝脏中，Hedgehog 配体与 GPC3 结合，GPC3 又与四跨膜蛋白 CD81 相连。部分肝切除术后，GPC3 与 CD81 分离，Hedgehog配体被释放，并且 Hedgehog 途径的末端信使 GLI1 转录因子在肝再生第 2 天出现在肝细胞核中。这个过程还涉及蛋白质 Hhex（它参与胚胎发生过程中的肝脏规格，但在肝癌中充当生长抑制剂），它从肝细胞核迁移到与 CD81 结合。Hedgehog 通路参与肝再生的确切贡献和细节需要进一步了解——似乎涉及多种细胞类型，包括 HSCs 和 LSECs。
Hippo 通路由调节 Yap 蛋白的一系列激酶组成。 在此途径中，激酶 MST1 和 MST2 的激活导致激酶 LATS1 和 LATS2 的激活、细胞质 Yap 的磷酸化以及随后通过蛋白酶体进行破坏的加工。抑制 Hippo 通路可阻止 Yap 磷酸化并使其进入细胞核，与 TEAD 核蛋白相互作用并调节参与肝细胞基因表达和细胞增殖的多个基因。Arid1a基因促进了这一过程。 总体而言，Yap 水平不仅影响细胞增殖，还影响多个器官的大小，尤其是肝脏。 Yap 的调节与肝脏发育、再生和癌变有关。在肝再生的第 2 天，小鼠肝细胞核中的 Yap 水平增加，但在随后的几天中下降。此外，Yap 与 TGFβ1 信号传导相互作用，促进许多与细胞增殖相关的基因表达变化。 在小鼠中，肝脏再生过程中 GPC3 从 CD81 上的分离与激酶SYK 的激活、ezrin 的磷酸化、Hippo 的抑制和 Yap 表达的增加有关。评估 Hippo-Yap 通路在肝再生中的作用存在困难，因为它受到多种细胞外信号的控制，这些信号可能以相反的方向起作用，从而使 Hippo-Yap 成为多种（通常是矛盾的）信号的最终累积净接收者，有助于器官再生和大小调节。
控制肝细胞周期和对有丝分裂原反应的另一个复杂通路是 TGFβ1 信号传导。在肝脏中，TGFβ1 是 TGFβ 三种形式中表达最多的。它由 HSCs 和巨噬细胞产生，并通过核心蛋白聚糖（一种通过GPI 连接与肝细胞连接的 ECM 蛋白）与肝细胞表面结合。部分肝切除术后，TGFβ1 也大量释放到外周血中，并与 α2-巨球蛋白 结合。TGFβ1 的肝细胞免疫组织化学显示，随着肝细胞从门静脉周围到中心周围部位增殖的进行，这种释放以渐进波的形式发生。TGFβ1 对肝细胞具有线粒体抑制作用，部分肝切除后 1 小时内蛋白质从肝脏转移到血液中，这与肝细胞参与细胞增殖的过程是一致的。矛盾的是，虽然现有的 TGFβ1 蛋白被去除，但 TGFβ1 mRNA从 3 小时开始上升，在 72 小时达到稳定水平，并在几天内保持在高水平。TGFβ1的合成受EGF和HGF的控制； 因此，肝脏再生早期 EGFR 和 MET 的激活可能解释了 TGFβ1 mRNA 的升高。然而，在肝脏再生过程中，肝细胞增殖不受 TGFβ 产量增加的影响，因为在再生过程中，肝细胞下调组成 TGFβ1 受体复合物的三种蛋白中每种蛋白的表达。此外，TGFβ1 在肝再生前 2 天的作用可能会因血液中去甲肾上腺素的伴随升高而下调。在肝脏再生过程中，TGFβ1 也会影响肝细胞基因表达，并与类似间充质-上皮转化的事件相关。 β2-spectrin（TGFβ信号通路的一个组成部分）的缺失与肝再生的抑制和延迟相关。大量研究已经证明TGFβ1 在调节 ECM 合成和新生内皮细胞形成毛细血管中的作用。这些活动从肝再生第 3 天起就非常突出，TGFβ1 可能在这些过程中发挥重要作用，因为内皮细胞呈现 LSECs 表型以形成新的肝窦，并且 ECM 在肝再生结束时重建。这种活性部分受到内皮细胞的调节。在小鼠的肝脏再生早期（第 1 天和第2 天），血管生成素 2 的产生减少，导致 TGFβ1 的表达减少。随后，在血管生成增加时（第 6 天），内皮细胞生成的血管生成素 2 增加，导致 TGFβ1 生成增加，从而促进 TGFβ1 在血管生成中的作用。在正常大鼠肝脏中，TGFβ受体的下调足以诱导肝细胞中的DNA合成，这表明TGFβ1与肝细胞持续暴露的EGF和HGF的持续作用具有拮抗作用，产生“毒药”作用， 使肝细胞保持静止状态。
其他肝脏细胞的再生
胆管细胞。胆管细胞和肝细胞均源自胚胎成肝细胞。 在肝脏再生过程中，胆管细胞增殖的高峰仅出现在肝细胞增殖的几个小时后。胆管细胞表达 MET 和 EGFR，而 HGF 和 IL-6 是体外胆管细胞有丝分裂原。 TGR5 是一种由胆汁酸连接的 G 蛋白偶联受体，根据所涉及的胆汁酸调节胆汁酸池和胆管细胞增殖。褪黑激素和组胺也调节晚期胆管细胞增殖。 尚未在肝再生背景下探索这些信号对胆管细胞的影响。 如前所述，肝脏再生过程中不会产生新的门脉三联征； 胆管细胞增殖与较大胆管的形成相关。与肝再生无关，胆管阻塞后会发生大量胆管细胞增殖和多个门脉小管的形成。 控制这一过程的信号尚不完全清楚。 与肝细胞相反，胆管细胞表达高水平的 Yap 和 ezrin，这是一种参与Hippo 通路下调和 Yap 上调的蛋白质。除了上述生长因子外，有证据表明Yap 和胆汁酸之间的相互作用也在胆管细胞增殖中发挥作用。 单细胞 RNA 测序研究表明，胆管细胞中 Yap 依赖性基因表达存在“波动”激活，并且这种现象受到胆汁酸的调节。
肝窦内皮细胞。肝脏再生过程中新肝窦的形成非常复杂。在啮齿类动物中，这一过程持续数天，DNA 合成高峰出现在部分肝切除术后 4-7 天。 增殖的肝细胞形成小的无血管簇，并很快开始产生多种血管生成因子，包括 VEGF 和血管生成素 1 和 2，它们刺激 LSECs 迁移到簇中形成毛细血管。 簇中内皮细胞的增殖受到涉及 VEGF 受体 1 和 2（VEGFR1 和 VEGFR2）、血管生成素受体 TIE1 和 TIE2、PDGFRβ、EGFR 和 MET 的复杂信号传导的调节。这些毛细血管内壁的内皮细胞很快就获得了典型的有孔表型，成为真正的 LSECs。 肝细胞产生的 VEGF 通过 VEGFR2 刺激内皮细胞增殖。 然而，它也会刺激受体 VEGFR1，诱导内皮细胞产生 HGF。 总体而言，有许多源自内皮细胞的旁分泌效应，对肝细胞和其他邻近肝细胞产生“血管分泌”效应。 除了先前存在的 LSECs 的增殖之外，血液中 VEGF 水平升高刺激来自骨髓的内皮前体细胞迁移到肝脏，积极产生 HGF 并参与新血窦的形成。
枯否细胞和免疫细胞。 在肝再生过程中，CD68+Kupffer细胞局部增殖，并且 CD11b+ 单核细胞从血液中侵入。 这两种细胞群结合形成典型的F4/80+Kupffer细胞。 有许多信号因子影响这一过程，包括促有丝分裂因子、巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF；由 HSCs 产生）和 GM-CSF（由肝细胞产生）。枯否细胞本身也通过旁分泌信号传导产生 IL-6、TNF、TGFβ1 和 TGFα，为其他肝细胞做出贡献。 最终向肝枯否细胞的表型转化是由来自 HSCs、肝细胞和内皮细胞的信号介导的。 有几项研究强调了免疫细胞群在肝脏再生中的作用，并证明了影响枯否细胞、内皮细胞和肝细胞增殖的复杂相互作用。肝细胞与枯否细胞、伊红细胞和 T 细胞之间复杂的相互作用已被描述，要么通过直接接触，要么通过细胞因子的产生（之前综述ref 148）。
肝星状细胞。 关于肝再生过程中 HSCs 的增殖知之甚少。这些细胞仍然是肝脏中最神秘的细胞; 它们形成的时间很长，在肝细胞和内皮细胞上具有形态上不同的附着位点。HSCs 具有类似于星形胶质细胞和神经元的基因表达模式，尽管它们源自心脏间质的巢蛋白阳性细胞而不是神经嵴。它们将维生素 A 储存在脂滴中，产生猫乙醇胺，并与交感神经和副交感神经系统相连。 它们以多种方式促进肝脏再生，包括合成所有胶原蛋白和肝脏 ECM 的其他成分，有助于肝脏再生结束时的重建。 此外，它们还产生肝再生必需的信号蛋白，包括 HGF 和 TGFβ1。 一个显著的变化——HSC 激活——发生在与肝细胞持续损失相关的慢性肝病中。
肝再生的终止
肝再生的起始点由进行部分肝切除术的时间决定。 然而，肝再生终止的时间更加难以捉摸。肝细胞的增殖在大约 6-8 天内停止。 在啮齿类动物中，肝脏与体重的比率在大约 2 周内接近 85%。 然而，基因表达存在多种变化，可以恢复正常的肝细胞分化，并且这些变化持续到第 14 天之后。随着肝细胞逐渐呈现静止表型，ECM 得以恢复。 ECM 是正常肝脏大小的调节因子之一，参与肝脏重量恢复至部分肝切除术前的水平。ECM 恢复的关键调节因素是肝细胞和 HSCs 之间的通讯。这种通讯部分受到整合素连接激酶 (ILK) 的调节，ILK 是一种在HSCs 和肝细胞中表达的蛋白质。ILK是一种肝细胞生长抑制剂和肝细胞分化调节剂。ILK 基因敲除小鼠的肝脏增大，ECM 过多，ECM 主要由胶原蛋白组成，并包围每个肝细胞。 在 ILK 敲除小鼠的肝脏再生结束时，已经较大的肝脏超出了最初的 100% 肝切除术前大小，达到 158%，同时 Yap 表达增强。 在正常小鼠肝脏再生中，当肝细胞增殖结束（第 5-7 天）时，ILK 的表达增强，同时 ILK 伙伴 PINCH（一种含有 LIM 结构域的蛋白）和 αParvin 的表达增加。 PINCH1 和 PINCH2 双敲除小鼠是 ILK 敲除小鼠的表型。 与 PINCH 相连的 RSU1 蛋白可能是再生活动受到抑制的原因，因为它参与了几种 RhoGTPase 蛋白的下调。 TGFβ1 抑制培养物中的肝细胞增殖，但 TGFβ1 与肝再生终止之间没有明确的关联。 同时消除激活素和 TGFβ1 受体可延长肝再生时间。 GPC3 是一种与 Hippo 通路激活和 Yap 抑制相关的蛋白质。 GPC3 转基因小鼠中观察到肝脏过早终止。 WNT5A 抑制典型的 WNT-β-catenin 信号通路，在小鼠中，WNT5A 表达减少也被发现可以延长肝再生，这表明WNT-β-catenin 在肝再生终止中发挥一定作用。
肝细胞在再生末期能否恢复正常分化取决于多种因素。在再生结束时，HNF4对于最终恢复肝细胞的正常分化至关重要。C/EBPα和染色质重塑蛋白参与了多个复杂的步骤，也建立了肝细胞的适当分化。对这一过程的干扰延长了肝脏的再生，导致肝脏的大小超过了部分肝切除术前的大小。
替代性的再生途径
肝脏再生中的再生活动以表型保真度为特征：肝上皮细胞（肝细胞和胆管细胞）增殖以产生更多相同的细胞。然而，在某些情况下，两种上皮之一无法再生； 在这种情况下，替代性的再生方案被激活，其中肝细胞和胆管细胞彼此充当“兼性干细胞”（图3）。在大鼠中，部分肝切除术后的肝细胞增殖受到2-乙酰氨基芴 (AAF) 的抑制，2-乙酰氨基芴 (AAF) 是一种化学致癌物质，可形成 DNA 加合物，导致 p53 介导的p21 升高。AAF 部分肝切除术与具有肝胆特征的细胞（称为“卵圆细胞”或“祖细胞”）的出现有关，它们从门脉三联体扩展并逐渐转变为小肝细胞和成熟肝细胞。 这些研究为胆神经胶质细胞祖细胞的起源提供了强有力的证据。然而，它们是在大鼠身上进行的，而大鼠不适合基于基因组的细胞谱系标记。 在小鼠中尝试了类似的研究，但效果不佳，因为在小鼠中，AAF 无法被激活成其亲电子中间体，从而形成 DNA 加合物并触发 p21 表达。 在肝毒性饮食的复杂环境中分析了小鼠的祖细胞起源，其中细胞的谱系很难确定。通过对小鼠胆管细胞进行谱系标记，最终解决了小鼠祖细胞起源的问题，其中通过选择性消除 MDM2 诱导 p21，导致 p53 和 p21 上调；在肝细胞中敲低β1-整合素引发的胆管反应中，对胆管细胞进行谱系追踪，也获得了类似的结果——新形成的祖细胞和肝细胞带有胆管细胞的谱系标签。在慢性肝损伤中也发现了类似的结果，并且另一项研究暗示了 WNT-β-catenin的作用。 选择性胆管细胞亚群可能具有增强的双能祖细胞功能并参与这一过程的能力。单细胞 RNA-seq表明，Yap 及其与胆汁酸的相互作用是胆管细胞参与替代性再生途径能力的主要调节因子。其他研究表明，在深入肝小叶的胆管（称为赫林管）分支末端，靠近肝细胞的胆管细胞具有肝细胞和胆血管细胞转录因子的混杂表达。 涉及肝细胞单细胞 RNA 分析的研究也进一步证实了这种具有祖细胞特性的预先存在的肝脏细胞。这些细胞也可能参与小叶中心肝损伤中可见的祖细胞强劲生成。在许多慢性肝病中都可以看到肝细胞增殖的抑制引发祖细胞的扩张（称为“导管反应”）。 丙型肝炎病毒 (HCV) 与 p21 的诱导和 Yap120 的抑制有关，HCV 感染时会发生导管反应。 有趣的是，在低等脊椎动物（如斑马鱼）中，严重肝损伤后的肝再生几乎完全是由胆管细胞转分化为肝细胞发生的。
当胆管细胞无法参与再生过程时，就会出现类似但相反的机制。 临床情况下，多种原因（例如肿瘤和胆结石）导致的胆管梗阻与门胆管的急性炎症和增殖有关。在实验研究中，胆管结扎（BDL）复制了这种现象。 在二肽基肽酶IV（DPPIV）阴性大鼠中，可以通过交联肝细胞DNA、进行部分肝切除术并注射DPPIV阳性肝细胞来建立嵌合肝脏。 在这些大鼠中，BDL 后 1.4% 胆管细胞的肝细胞标记物 DPPIV 呈阳性。 当这些大鼠暴露于胆管坏死毒素DAPM，然后接受BDL时，新形成的胆管中53%的胆管细胞表达肝细胞标记物DPPIV。 结果表明，尽管一些肝细胞在常规 BDL 反应中转分化为胆管细胞，但当 DAPM 毒性阻止胆管细胞驱动的新胆管形成时，它们会大量转分化以拯救胆管细胞。转分化主要见于汇管周围肝细胞，该过程与TGFβ1的表达有关。这些细胞是胚胎导管板的残余物，被认为是“混合”细胞，没有证据表明存在短暂的祖细胞群。转分化涉及表达肝细胞和胆管细胞转录因子的“导管肝细胞”的原位形成。 在大鼠肝类器官培养物中也证实了肝细胞至胆管细胞的转分化。该现象仅在 HGF 或 EGF 存在时发生，并且与 TGFβ1 的诱导有关。 类器官中肝细胞和胆管谱系的分离需要皮质类固醇的存在。最令人信服的证据是，利用谱系标记的肝细胞，进行肝细胞-胆管转分化，其中使用联合消除Notch和HNF6信号传导的小鼠来模仿人类Alagille综合征（其特征是肝内胆管缺失）。TGFβ信号激活后，肝细胞在出生后2个月内完全重建了缺失的胆管树。与胚胎发生过程中胆管的正常形成相反，这种重建完全由 TGFβ1 信号传导驱动，而不依赖于 Notch 信号传导。 可能还有更多因素有待确定，以更好地理解肝细胞到胆管细胞的转分化。 移植到大鼠脾脏中的肝细胞在 BDL 后转分化为胆管细胞，并且肝细胞在患有阻塞性胆管病的人类疾病中表达胆管细胞相关转录因子。两个方向的转分化都出现在患有急性暴发性肝炎的人类身上，这种肝炎是由大量肝坏死引起的，只能通过肝移植来治疗。移植肝脏的组织学检查显示多个“再生簇”，由非典型导管组成，内衬细胞表达胆管细胞和肝细胞生物标志物和转录因子。 肝细胞位于该导管反应的中心，具有混合的生物标志物表达。值得注意的是，还有强有力的证据表明晚期肝硬化患者存在这些替代再生途径。 含有一些肝细胞的导管的混合细胞群以及具有混合生物标志物表达的细胞经常被看到被困在肝硬化隔膜中；整体形态与急性暴发性肝炎相似，表明源自胆管细胞的祖细胞“芽”是进一步产生肝细胞的位点。可以推测，当一种上皮失效时触发转分化的途径也会在两种上皮由于大量肝坏死而失效时触发。
药物诱导的肝损伤
在临床环境中，肝再生发生在药物引起的肝损伤后，对于恢复至关重要。 尽管已使用几种肝毒物（例如四氯化碳和硫代乙酰胺）来研究这种现象，但扑热息痛过量尤其重要，因为它是西方世界急性肝衰竭的主要原因。这些肝毒物（包括对乙酰氨基酚）在急性给药时会导致小叶中心肝坏死和无菌性炎症。肝损伤后，肝细胞会大量增殖以取代死亡细胞，从而根据损伤的严重程度导致自发恢复。炎症细胞，例如巨噬细胞，在清除细胞碎片方面发挥着重要作用，并且可能分泌肝再生的增殖介质。与部分肝切除模型类似，小鼠过量服用扑热息痛后也会发生 EGFR 和 MET 的早期剂量依赖性激活（分别在 15 分钟和 3 小时内）。在过量服用扑热息痛的患者中，还观察到血浆中非活性单链 HGF水平升高。 与部分肝切除模型（单独抑制 EGFR 对肝再生仅产生轻微影响）相比，过量服用扑热息痛后抑制 EGFR 几乎完全消除代偿性肝再生，导致小鼠肝损伤进展和大量死亡。 这一观察结果表明，在扑热息痛肝毒性事件中，肝脏再生更加依赖于 EGFR 信号转导，而替代性增殖途径不太可能在有毒和炎症环境中进行补偿，而及时的肝脏再生至关重要。小鼠过量服用扑热息痛后，细胞因子（TNF 和 IL-6）的表达及其通过NF-κB 和 STAT3 的下游信号传导也会增加。与部分肝切除模型类似，TNFR1 敲除或 IL-6 敲除小鼠在过量服用扑热息痛后表现出增殖反应降低，但损伤发展的初始程度没有变化。然而，TNFR1 敲除小鼠的恢复不受影响，IL-6 敲除小鼠的恢复仅略有延迟，表明这些细胞因子在扑热息痛模型和部分肝切除模型中的补偿作用相似。过量服用扑热息痛后，小鼠肝脏中血管生成因子 VEGF 的水平及其受体VEGFR1、VEGFR2 和 VEGFR3 的表达也会增加。小鼠 VEGFR1 酪氨酸激酶结构域的缺失不会改变肝损伤的程度，但会损害肝窦的重建，降低 HGF 的表达，并损害扑热息痛过量后的肝细胞增殖，导致恢复严重受损和高死亡率。 用VEGF 抑制剂治疗过量的扑热息痛小鼠后，还观察到肝细胞增殖减少。 其他促有丝分裂介质（例如胆汁酸、FGF15和 WNT-β-catenin 信号传导）在肝再生中的作用也已在扑热息痛模型中得到报道，并已在其他地方进行了全面综述。
对乙酰氨基酚驱动的急性肝损伤后的肝再生具有剂量依赖性，并且与损伤成比例地增加，但超过阈值后会发生显著损伤。研究表明，在小鼠扑热息痛过量模型中，即使在存在临界肝脏质量（> 50% 活肝细胞）的情况下，超过一定程度的扑热息痛过量，肝脏再生也会失败。令人惊讶的是，严重过量服用扑热息痛后，EGFR 和 MET 以及下游 ERK 信号传导仍然高度激活，但无法启动再生反应。 这一观察结果很可能是由于对乙酰氨基酚严重过量后，坏死区域周围肝细胞中涉及 p21、p16 和 p53 的细胞周期停滞途径被强烈且持续地激活，而在较低剂量时仅观察到短暂且较弱的激活。与中度对乙酰氨基酚过量期间短暂的 DNA 损伤和 DNA 修复途径的迅速激活相比，坏死周围肝细胞中长时间的双链 DNA 断裂和 DNA 修复机制的失败可能导致严重对乙酰氨基酚过量后的细胞周期停滞。在小鼠中，一项研究还表明 TGFβ1 在促进未受伤坏死周围肝细胞的细胞周期停滞中发挥重要作用。涉及 p21、p53 和 TGFβR1 删除的研究已证实这些蛋白质在扑热息痛小鼠模型中细胞周期停滞和损害再生中的作用。因此，从临床药物性肝损伤的角度来看，除了促再生信号传导之外，了解严重过量服用对乙酰氨基酚后损害肝脏再生的机制对于推进再生治疗至关重要。
再定植中的再生
在肝脏再生和选择性转分化驱动的再生的背景下，还必须提及肝细胞在肝脏再定植中无与伦比的再生能力。最常用的系统是缺乏Fah 基因的小鼠系统，该基因参与酪氨酸降解。在缺乏Fah 的情况下，直接上游基因会产生肝毒性产物，导致肝细胞死亡和肝衰竭。正常肝细胞移植通过大规模再定植来拯救肝脏，因为注射的 FAH 阳性肝细胞取代 FAH 阴性肝细胞并建立正常的肝脏组织学。 之后， 肝脏重新定植的小鼠被用来分离肝细胞，用于 FAH 阴性小鼠的连续移植。在六次连续移植中，原始肝细胞增殖和拯救FAH 阴性肝脏的能力没有明显丧失。这种连续移植相当于至少 69 次细胞倍增或7.3 × 1020细胞扩增。肝细胞的这种巨大的再生能力发生在正常肝脏结构的背景下。
肝脏“干细胞”？
尽管多项研究都在寻找与表皮、肠道和骨髓中观察到的干细胞相当的肝脏“干细胞”，但这种细胞尚未在肝脏中得到令人信服的鉴定。鉴于整个身体对肝功能的关键依赖性，根据需要采用表型保真度或转分化的肝脏再生方法可能是一种更有效的策略。胆管细胞存在于肝小叶深处、赫林管中，并且有数百万个门静脉周围肝细胞可随时用于重建肝内胆管系统。这种损伤修复方法比依赖“干细胞”要快得多，后者的过程较慢。基于干细胞的再生更适合需要持续补充丢失细胞的组织，这种情况发生在表皮角质细胞、肠绒毛尖端以及不断从循环中清除老化红细胞中；相比之下，未受伤肝脏中正常肝细胞的慢性损失很少。
正常肝脏的细胞增殖活性
DNA标记研究表明，正常肝脏中肝细胞参与DNA合成的百分比很低，不足0.2%。尽管这个过程很慢，但确实需要发生一些肝细胞增殖才能维持正常的肝脏。对小鼠的研究认为，这种活动主要发生在门静脉周围区域、中央周围区域或随机分布在整个小叶中，在后一种情况下，有表达高水平端粒酶的肝细胞参与。然而，较新的研究表明，所有小叶区的所有肝细胞都参与缓慢的肝细胞增殖，这与正常肝脏中肝脏质量的维持有关，并且不存在源自中央周围区域的选择性再生增殖。研究结果赋予所有肝细胞平等参与正常肝脏维护和修复的“民主”作用。鉴于正常肝组织中肝细胞的巨大再生能力（如再定植所证明的那样），正常肝脏似乎不会仅仅由于肝细胞再生活性减弱而陷入功能丧失的危险。
临床意义
大多数慢性肝病，例如病毒性、毒性（酒精）和代谢性肝病，都与肝细胞损失有关。 尽管正常肝脏组织学中肝细胞的再生能力似乎是无限的，但肝细胞的慢性损失与肝组织学的不利影响有关，例如纤维化或肝硬化。此外，ECM 的变化限制了肝细胞的再生能力。慢性肝细胞损失还与HSCs从静止到“激活”表型的激活有关，伴随着细胞形态的变化和基因表达的根本变化，最显著的是平滑肌肌动蛋白的表达和胶原蛋白家族蛋白质的产生增强。导致 HSCs 激活的触发因素包括肝细胞碎片的吞噬作用，以及可能与死亡且未被替换的肝细胞失去接触。肝细胞和 HSCs 之间的这种接触已在详细的组织学研究中得到证实，但尚未进行任何研究来证明当相关肝细胞死亡和它们的接触消失时 HSC 会发生什么。 ILK 及其相关蛋白（前面提到）在肝细胞和 HSCs 中表达，并调节 ECM 的产生量，包括 HSCs 合成胶原蛋白的量。可以合理地推测，当肝细胞死亡时，HSCs 对胶原蛋白合成的这种调节被破坏，从而消除了抑制胶原蛋白合成产生的肝细胞 ILK 介导的信号。
无论慢性肝病的分子参数如何，取代损失的肝细胞的肝细胞再生活动现在必须发生在已经改变的 ECM 异常组织学环境中。这种组织学变化是任何慢性肝病的一个恒定特征。 人们经常忘记这一点，但应该强调的是，如果没有肝细胞的慢性损失，就不会发生HSC激活、纤维化、肝硬化等（唯一的例外是慢性阻塞性胆管病，其中受损胆管周围的疤痕中出现纤维化）。肝细胞的代偿性增殖伴随着肝细胞的损失而不断持续，旨在将肝脏与体重的比率维持在正常需要的 100%。肝脏对这一目标的承诺，即“肝脏调剂器（hepatostat）”，是肝脏所独有的，在其他实体器官（如肺、肾和胰腺）中是不存在的。控制这种现象的全部机制尚不完全清楚。
当肝细胞进入慢性代偿性增殖时，典型的多倍体肝细胞逐渐恢复到大部分二倍体状态。 然而，由于大多数多倍体肝细胞也随机缺失染色体（因此是非整倍体），因此由这种倍性逆转产生的二倍体肝细胞通常随机地仅具有一些染色体的一个拷贝，这种现象造成杂合性不平衡。肝脏的慢性炎症会产生活性氧自由基、过氧化脂质等不利的基因毒性环境，这可能对复制的肝细胞造成随机的基因毒性损伤。 在完全完美的二倍体的情况下，一对染色体中的随机基因组改变的结果可能由正常等位基因平衡。由于二倍体肝细胞的不平衡杂合性，积累不平衡基因组病变的可能性较高，其中一些可能导致肿瘤形成。 有趣的是，所有与肝细胞损失相关的慢性肝病都会增加 HCC 的形成频率。支持增殖肝细胞随机基因组损伤累积的证据是，在肝硬化结节的明显正常肝细胞或紧邻 HCC 的肝细胞中存在多种基因组异常。 总之，这些发现表明，尽管正常肝组织中正常肝细胞令人赞叹的再生能力是非常有益的，但在异常肝组织的不利条件下，由“hepatostat”驱动的强迫性增殖可能弊大于利。
结论
肝脏采用多种再生策略来从损伤中恢复。 由于肝组织损失而引起的急性损伤可以得到很好的恢复，并且这种类型的修复的信号机制也得到了相当好的理解。肝细胞和胆管细胞之间的转分化是另一种再生方法，可在选择性失败时挽救两种上皮细胞之一。正常肝组织环境中肝细胞的再生能力实际上是无限的。当肝细胞的慢性损失和HSCs 的激活导致组织环境异常时，肝细胞的慢性代偿性再生往往会产生负面后果，包括肿瘤的发生。了解再生的积极后果和潜在消极后果背后的机制可以创造巨大的机会。 我们所了解到的一切，特别是过去五年中研究啮齿类动物肝再生的知识可能会促进这项任务的完成。
Michalopoulos GK, Bhushan B. Liver regeneration: biological and pathological mechanisms and implications. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021 Jan;18(1):40-55. doi: 10.1038/s41575-020-0342-4.
