(1)從集體代謝的角度上分析,具有以下功能:①維生素代謝。多種維生素,如A、B、C、D和K的合成與儲(chǔ)存均與肝臟密切相關(guān)。肝臟明顯受損時(shí),可繼發(fā)維生素A缺乏而出現(xiàn)夜盲或皮膚干燥綜合癥等。②激素代謝。肝臟參與激素的滅活。肝功能長(zhǎng)期受損時(shí)可出現(xiàn)性激素失調(diào),可有性欲減退、腋毛、陰毛稀少或脫落、陽痿、睪丸萎縮、男性乳房發(fā)育、女性月經(jīng)不調(diào)、出現(xiàn)肝掌和蜘蛛痣等。③肝臟通過神經(jīng)及體液的作用參與水的代謝過程,抵消腦下垂體后葉抗利尿激素的作用,以保持正常的排尿量。肝臟還有調(diào)酸堿平衡及礦物質(zhì)代謝的作用,又是重要的熱能供給器官。 (2)分泌和排泄膽汁的功能:肝臟在24小時(shí)內(nèi)制造膽汁約一升,經(jīng)膽管運(yùn)送到膽囊,膽囊起濃縮和排放膽汁的功能,以促進(jìn)脂肪在小腸內(nèi)的消化和吸收。 (3)解毒功能:外來的或體內(nèi)代謝產(chǎn)生的有毒物質(zhì),均要在肝臟解毒變?yōu)闊o毒的或溶解度大的物質(zhì),隨膽汁或尿液排出體外。
(4)有關(guān)血液方面的功能:胎兒時(shí)肝臟為主要造血器官,至成人時(shí)由骨髓取代,造血功能停止,但在某些病理情況下其造血功能恢復(fù)。另外,幾乎所有的凝血因子都由肝臟制造。在人體凝血和抗凝兩個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡中,肝臟起著重要的調(diào)節(jié)作用。因此肝功能破壞的嚴(yán)重程度常與凝血障礙的程度相平行,肝功能衰竭者常有嚴(yán)重的出血。
胚胎肝細(xì)胞用于肝組織工程的體外培養(yǎng)研究
為了制備可植入體內(nèi)的組織工程肝,并達(dá)到實(shí)現(xiàn)肝的全部功能、永久性替代重癥肝病患者肝臟的最終目的,科學(xué)家們?cè)诟谓M織工程領(lǐng)域做了大量研究。現(xiàn)肝組織工程的研究主要是集中在種子細(xì)胞,細(xì)胞外基質(zhì)材料(即三維支架材料)及肝組織結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)發(fā)育微環(huán)境的構(gòu)建這幾方面。關(guān)于肝組織結(jié)構(gòu)的構(gòu)建研究方面,Auth等將人的膽管上皮細(xì)胞等在細(xì)胞外基質(zhì)材料上培養(yǎng)形成類膽管樣的結(jié)構(gòu);Kim等采用內(nèi)皮細(xì)胞和肝細(xì)胞共培養(yǎng),能更佳地維持肝細(xì)胞功能;Sakai等通過預(yù)培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞作為飼養(yǎng)層的方法,快速制備出具有有限增殖潛能的可用于具有高度特異性細(xì)胞移植的肝細(xì)胞片層組織。而我們的HE染色結(jié)果顯示,在本實(shí)驗(yàn)三維支架培養(yǎng)的條件下,可以引導(dǎo)15d小鼠胚胎肝細(xì)胞形成血管樣結(jié)構(gòu)和肝組織樣結(jié)構(gòu),這與體外培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)平面培養(yǎng)的結(jié)果不同,胚胎肝細(xì)胞平面培養(yǎng)多見集落樣生長(zhǎng),亦無血管樣結(jié)構(gòu)形成。在肝組織工程領(lǐng)域中,種子細(xì)胞來源的選擇甚為重要。Zavana制備的透明質(zhì)酸支架材料內(nèi),在成纖維細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)的作用下,體外培養(yǎng)的成熟肝細(xì)胞可見細(xì)胞-細(xì)胞連絡(luò)的重建,肝細(xì)胞分泌ALB的功能維持了14d。而我們免疫組化ALB的表達(dá)結(jié)果提示,在三維支架培養(yǎng)的條件下,胚胎肝細(xì)胞具有分泌ALB的功能,隨著體外培養(yǎng)時(shí)間的推移,一直到第28d,這些細(xì)胞表達(dá)ALB的水平增加。PAS顯色陽性結(jié)果亦提示體外培養(yǎng)第28d細(xì)胞質(zhì)內(nèi)存在肝糖原的表達(dá)。ALB是肝細(xì)胞的特異性標(biāo)記物,也是肝功能表達(dá)的重要指標(biāo);肝糖原的合成與儲(chǔ)存也是體現(xiàn)肝功能的指標(biāo)之一,以上指標(biāo)都充分體現(xiàn)出第15d小鼠胚胎肝細(xì)胞作為種子細(xì)胞的可行性與優(yōu)越性。又由于胚胎肝細(xì)胞所具有的較高增殖能力和分化潛能以及較低的免疫原性,用于對(duì)改善肝功能、修復(fù)肝損傷應(yīng)具有重大臨床應(yīng)用價(jià)值,不失為理想的種子細(xì)胞來源。本實(shí)驗(yàn)體外培養(yǎng)1周及4周的支架切片上AFP均呈陽性表達(dá),由于AFP僅在胎肝細(xì)胞及成體肝干細(xì)胞中表達(dá),而在成熟肝細(xì)胞中呈陰性反應(yīng),提示在三維支架條件下培養(yǎng)4周的類肝組織內(nèi)的細(xì)胞多數(shù)仍具有干細(xì)胞特性,如何添加特定細(xì)胞因子誘導(dǎo)胚胎肝細(xì)胞在三維支架培養(yǎng)條件下向成熟肝細(xì)胞或膽管上皮細(xì)胞分化,這是胚胎肝細(xì)胞作為肝組織工程種子細(xì)胞待解決的一個(gè)問題。肝組織工程構(gòu)建過程中,支架材料與工藝也是關(guān)鍵點(diǎn)之一。在三維支架工藝方面,德國EnvisionTechnoloty公司和美國Clemson大學(xué)等研制了能噴射細(xì)胞和基質(zhì)材料的CellPrinting和CellPlotter。美國Valerie成功制備了肝組織的三維結(jié)構(gòu)的平臺(tái),并使用細(xì)胞的水凝膠作為支架材料進(jìn)行肝組織的組裝,收到了較好的效果。我們采用的清華大學(xué)激光快速成形中心研制的生物材料快速成形機(jī)和控制軟件組成的“三維受控組裝系統(tǒng)”,選擇最佳的材料分布和微觀結(jié)構(gòu)分布,采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件對(duì)肝小葉結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型設(shè)計(jì),采用快速成形工藝,利用單噴頭復(fù)合數(shù)字噴射技術(shù)對(duì)15d胚胎肝細(xì)胞材料復(fù)合物進(jìn)行精密噴射成形,制備出管徑100μm的類肝組織前體。結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)使用的明膠與纖維蛋白原加入凝血酶交聯(lián)構(gòu)成的基質(zhì)材料具有生物相容性、免疫抗原性小、無毒性等生物醫(yī)學(xué)特征。將其與胚胎肝細(xì)胞制備成的細(xì)胞三維生長(zhǎng)支架,可維持類肝組織內(nèi)細(xì)胞的新陳代謝和生長(zhǎng)表型,為進(jìn)一步探索組裝肝組織工程的最佳材料與工藝提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。