肝臟的簡介

第二章文獻探討

第一節肝臟的簡介

肝臟是人體內最大的腺體器官，成人的肝臟約重 1400-1600 克，

為體內進行代謝的主要場所，在身體裡面扮演著去氧化，儲存肝醣，

分泌性蛋白質的合成等等；位於腹腔上部右側，表面平滑呈暗紅色，

其結構分為四葉，右葉體積最大，約佔整個肝臟的五分之四，以鏈狀韌帶與左葉分隔；左葉約佔肝臟的五分之ㄧ；其餘肝葉較小，尾葉位於肝臟背腹面，方葉位於肝臟前下緣。

肝臟之組成是肝細胞、末端肝小靜脈、門脈三體及竇狀隙以相當整齊的方式排列，形成所謂的『肝小葉』-肝藏的基本組成單位，在肝小葉中可區分出不同區段之肝細胞，即中央靜脈區（centrolobular zone）、門脈周圍帶（periportal zone）及中間帶（mid zone）；中央靜脈區由圍繞著中央末端小肝靜脈的肝細胞所組成，是離充氧動脈血供應最遠的地帶。肝臟具有雙重血液供應系統 : 肝動脈與肝門靜脈，肝臟中約有 30%的血液來自肝動脈，提供氧氣充分的動脈血；30%

的血液來自肝門靜脈，匯集腸胃道靜脈血進入肝臟。膽管、肝動脈與肝門靜脈在肝細胞之間形成門脈區 (portal area)，來自肝動脈與肝門

肝臟內的細胞分為實質細胞 (parenchymal cells) 與非實質細胞 (non-parenchymal cells)，實質細胞主要為肝細胞 (hepatocytes)，約佔 80%，肝細胞在外觀上呈現不規則的多面形體，細胞膜上具有微絨毛 (microvilli)；肝臟中其餘的細胞則為非實質細胞，非實質細胞為底下數種細胞的統稱，分別為：

1. 孔狀內皮細胞 (fenestrated endothelial cells)：位於竇狀隙 (sinusoid) 與肝細胞之間，相連的孔狀內皮細胞間具有孔隙 (sinusoidal

fenestration)，可允許血液中的小分子通過，如：乳糜微粒。肝臟受損時這些孔隙會消失。

2. 庫氏細胞 (Kupffer cells)：為巨噬細胞的一種，能夠清除血液中一些氧化蛋白或醣化蛋白與脂蛋白。

3. 星狀細胞 (hepatic stellate cells)：位於肝細胞與孔狀內皮細胞間的狄氏隙 (Disse^，s space) 中，儲存脂肪和油溶性維生素 A，並且分泌細胞外基質 (extra-cellular matrix, ECM)，例如：膠原蛋白 (collagen)，膠原蛋白負責維持肝臟的結構。

4. Pit 細胞：又稱自然殺手細胞 (natural killer cells)，同樣位於竇狀隙中。

5. 膽管上皮細胞 (cholangiocytes)：參與部份膽汁的分泌，約 1/3 的膽汁由膽管上皮細胞所分泌；膽管上皮細胞在水、電解質運輸過

程中起著重要的作用，同時也能分泌和表達與炎症有關的細胞激素和黏附分子等。⁷⁹

第二節膽汁淤積性肝損傷之實驗動物模型

造成膽汁淤積性肝損傷的原因可分為下列兩種：

1. 肝內性膽汁淤積 (Intrahepatic cholestasis)：

肝細胞或是膽管細胞分泌膽汁的功能產生障礙，導致膽汁的生成減少及流動停滯，使正常分泌到膽汁的物質堆積於肝內和血清中，而流入十二指腸的膽汁減少或消失，主要引起的原因為藥物作用和懷孕期間荷爾蒙的影響。¹⁹

2. 肝外性膽汁淤積 (Extrahepatic cholestasis)：

膽汁排放的管道遭受阻斷，導致肝細胞或是膽管細胞所分泌膽汁無法流入十二指腸，使膽汁的物質堆積於肝內和血清中，主要引起的原因為先天性膽管閉鎖、結石、腫瘤及創傷等所引起肝外膽管阻塞。

膽汁淤積性肝損傷的實驗動物模型建立上，通常使用藥物、動情激素 (estrogen) 或是內毒素 (endotoxin) 誘發肝臟膽汁淤積，或是藉由總膽管結紮手術造成肝外膽管阻塞誘發肝臟膽汁淤積，但是由於使用藥物等方式，在藥物代謝上的不同結果容易使得膽汁淤積的層面上難有一致性，所以目前以藉由總膽管結紮手術造成肝外膽管阻塞誘發肝臟膽汁淤積的方式較廣為人使用¹⁹。

最初總膽管結紮的動物模型是由 Benjamin Brodie 於 1823 年在

貓的身上所建立的，立意在用於觀察缺乏膽汁的代謝情況下，貓的身體會產生何種影響²⁹，1932 年 Cameron 和 Oakley 首次將總膽管結紮的大白鼠動物模型，應用在觀察肝臟組織的病理型態學研究上³⁰。總膽管結紮是將總膽管的兩端結紮後，中間予以截斷，造成肝外膽管阻塞，誘發肝臟膽汁淤積無法排出，造成肝臟纖維化的手術³¹。手術後72 小時內為急性肝損傷期 (acute liver damage)^32-33，此時可以看見門脈區有膽管上皮細胞 (cholangiocytes) 有開始增生的情況出現，以及發炎反應 (inflammation) 和發炎細胞的產生。手術後二週門脈區增生膽管週圍出現許多肌纖維母細胞 (myo-fibroblast)、纖維母細胞 (fibroblast) 形成架橋連接 (crosslinking)。

手術後四週後慢性肝損傷期 (chronic liver damage)，此時可以看見門脈區增生膽管週圍出現更多的纖維細胞形成偽小葉

(pseudo-lobule)。手術後六週可形成肝硬化 (hepatocirrhosis)。

第三節膽汁淤積所形成的肝損傷-肝纖維化

當膽汁滯留於肝臟時，膽汁會藉由產生 death-inducing signaling complex (DISC)，造成 Bid 的分解以及 caspase-8 / 9 / 3 的活化，引起肝細胞的凋亡 (apoptosis)³⁴。凋亡後的肝細胞會形成凋亡小體 (apoptotic body)，凋亡小體會透過細胞膜上的磷脂酸絲胺酸 (phosphatidylserine, PS) 表現出 ”eat me” 訊號，吸引吞噬細胞

Kupffer cells 前來吞噬，促使肝臟星狀細胞 (hepatic stellate cell, HSC) 活化，導致肝纖維化的情況出現³⁶^、³⁷。

故組織亦較硬實，又稱為『硬化』。纖維化的攣縮現象是因為肝臟實質的流失被纖維化取代所致。在肝臟中負責產生大量纖維化的細胞為肝臟星狀細胞 (hepatic stellate cell, HSC)³⁷^、³⁸。

發炎反應中期，HSCs 受到 Kupffer cells 所釋放出之 cytokine 如 TGF−α（transforming growth factor−α）、TGF−β（transforming growth factor−β）、TNF−α（tumor necrosis factors−α）、PDGF

（platelet-derived growth factor）、IL1（interleukin-1）會使 HSCs 轉型為肌纖維母細胞（myofibroblast），即進入發炎反應之後期。在發炎反應後期 HSCs 受刺激轉型為肌纖維母細胞時，會釋放出 TGF−β 及其它之細胞激素，肌纖維母細胞釋放出的 TGF−β 對於肝細胞有 apoptosis 作用，在組織修復過程之中則有促進纖維化的作用^37-39。當肝臟受損傷後在急性期的免疫反應中，當 Toxin 及 cytokine 刺激，或細胞外基質（extracellular matrix）斷裂時，都會使 HSCs 轉型為 myofibroblast-like cells，而產生膠原蛋白（collagen），最後使得肝組織產生纖維化進而硬化。在肝組織中會產生 cytokines 的細胞分別有來至膽管上皮細胞、靜脈竇之內皮細胞（PDGF）、庫氏細胞

（TNF-α , TGF-β）、肝細胞（insulin-like growth factor , IGF-binding

第四節轉形生長因子 TGF-β 與肝纖維化的關係

TGF-β 超家族 (TGF-β superfamily) 包含超過 40 個序列與結構相似的成員，它們具有許多不同的功能，包括調節發炎及免疫反應、

宿主防衛、組織修復、胚胎形成以及腫瘤之形成 ⁴⁰^、⁴¹。轉形生長因子 β (transforming growth factor-β; TGF-β) 是一個超家族的主要成員，調節許多重要細胞功能之相關多月生月太 (polypeptides)。這個家族的成員參趨物的形式合成，然後以潛伏複合體 (latent complex) 形式分泌，最後經蛋白酵素作用之後活化，經過蛋白質水解加工的 TGF-β 可以影

並且抑制內皮細胞和上皮細胞的增生。

TGF-β 次家族 (TGF-β subfamily) 近年來受到研究肝纖維化學者的高度重視，TGF-β 經由召集纖維母細胞並刺激它們合成膠原蛋白I、III、V，醣蛋白 (proteoglycans)、網狀纖維蛋白 (fibronectin) 及其他 ECM 成分以促使纖維化的形成⁴²。尤其是 TGF-β1、β2 及 β3，

其中 TGF-β1 在纖維化過程中是一個纖維誘導因子¹²。潛伏的

TGF-β1 由受到損傷肝組織中的細胞釋出，隨後潛伏複合體經由蛋白水解 (proteolytic) 或非蛋白水解 (non-proteolytic) 機制形成活化態，進而影響作用於傷害的修復、基質沉積以及重建 (matrix

deposition and remodeling) ， TGF-β1 能經由上皮-間質相互轉換作用 (epithelial-mesenchymal transition, EMT) 將上皮細胞轉型為纖維母細胞 (fibroblast)，造成纖維母細胞的大量產生，形成肝纖維化⁴³。

第五節細胞激素：骨誘導蛋白 Bone morphogenetic protein

骨誘導蛋白 (bone morphogenetic protein, BMP) 為 TGF-β 超家族的成員之一，最早由1965年由 Urist 等人提出骨骼具有自我發生 (autoinduction) 之特性，Urist 並將骨骼去除礦物質 (demineration) 的萃取物植入皮下 (subcutaneously) 或肌肉中 (intramuscularly)，發現此類萃取物可又到異位骨的形成⁴⁴。其後的學者純化這些在骨和軟骨中發現可誘導骨骼發生的蛋白質 (bone-inductive protein) 並稱之為骨誘導蛋白 (bone morphogenetic protein, BMP)⁴⁵^、⁴⁶。

BMPs 為多重功能的細胞激素 (cytokine) 是轉型因子 TGF-β 超家族的成員之一，目前已然發現屬於 BMPs 家族蛋白質已高達20 餘種。但是 BMP-1 不屬於 TGF-β 族，的功能是將不成熟的前膠原蛋白 (procollagen) 切割為成熟的膠原蛋白 (collagen)⁴⁷。而每一個成熟的 BMP 是以雙硫鍵連接 (disulfide-linked) 的同二聚體

(homodimer) 或異二聚體 (heterdimer) 而具有活性。

BMPs 具有調節細胞之增生、分化及凋亡作用，另外與胚胎軸向的決定、神經系統及器官生成、組織修復和再生、骨誘導及新生有著密切的關係。²⁵^、⁴⁸^、⁴⁹，部分疾病已經證實與胚胎時期 BMPs 基因受到抑制或過度表現相關；當 BMP-2 受抑制時，胚胎有羊膜或絨毛膜及心臟發育上的缺陷，無法存活；BMP-4 受抑制時，因無中胚層的

發育，胚胎在早期便會死亡；BMP-7 受抑制時造成腎臟及眼睛發育有重大缺陷，在肋骨、頭骨及四肢發育中亦會造成缺陷，其突變時則會造成多趾症（polydactyly）；BMP-6 的過度表現則造成牛皮癬。

另外 BMP-5 的基因突變能存活，但會造成短耳畸形；BMP-14 的基因突變則會造成短足畸形。⁴⁶^、⁵⁰

目前在肝臟中已發現到之 BMPs 有 BMP-2,4,5,6,9。在不同年齡

之動物實驗中觀察 BMP-5 mRNA 表現在年輕的動物中強於成年動物⁵¹；另外 BMP-2 表現於肝臟中，可以調控肝細胞的增生⁷⁷；在小鼠的肝臟中有表現 BMP-4 mRNA，BMP-4 可經由 Smad1 和 Erk1/2 活化肝臟星狀細胞進而促使肝纖維化的產生⁵¹^、⁷⁶；Gitelman 等人發現正常大鼠肝臟中有 BMP-6 表現，並且認為 BMP-6 與肝臟的生長與

分化有關⁷⁴，另有文獻指出：大鼠肝臟中 BMP-6 的表現主要來自非實質細胞－肝臟星狀細胞及庫氏細胞，並且推論該 BMP-6 與受損傷的肝臟組織修復有關⁷⁵，Hellerbrand 等人也發現在肝臟疾病中，活化肝非實質細胞之星狀細胞及庫氏細胞會影響 BMP-6 的合成⁴¹。 BMP-6 mRNA 除了主要表現於肝臟外，在大白鼠之脾臟、腎臟、腦及肺臟均有表現；BMP-9 mRNA 的表現僅限於成熟大鼠之肝臟，在

能。⁷⁸

BMPs 家族以其氨基酸排列的相似性來作分類⁵⁰^、⁵⁴^、⁵⁵，其中

BMP-2 及 BMP--4 具有92％的相似性，屬於 Dpp（decapentaplegic）

對於胚胎之發育扮演重要之角色（Masahiro Kawabata et al. 1998）。

另一個 subfamily 中的 BMP-6 與 BMP-7 具有82％的相似性，

BMP-6 又稱為 Vgr-1 或 DVR（decapentaplegic-Vg-related），BMP-7 亦稱 Osteogenic protein-1（OP-1）。BMP-2,4 與 BMP-6,7 這兩個 subfamily 間有59％相似的氨基酸排列。⁵⁶

BMPs 的訊號傳遞系統是以接到絲胺酸-蘇胺酸激化酵素接受器 (Serine-Threonine kinase receptors) 開始，當 BMPs 接到第二型接受器 (BMP receptor type II, BMPR II) 後，會將磷酸跟轉移至第一型接受器上，磷酸化的第一型接受器 (BMP receptor type IA & IB, BMPR

在文檔中骨誘導蛋白-7在大鼠肝損傷中的表現; The Expression of Bone Morphogenetic Protein-7 in Rat Liver Injury (頁 13-0)

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