(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的合成與儲存均與肝臟密切相關(guān)。肝臟明顯受損時,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。肝功能長期受損時可出現(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小時內(nèi)制造膽汁約一升,經(jīng)膽管運送到膽囊,膽囊起濃縮和排放膽汁的功能,以促進脂肪在小腸內(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:胎兒時肝臟為主要造血器官,至成人時由骨髓取代,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系統(tǒng)的動態(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重程度常與凝血障礙的程度相平行,肝功能衰竭者常有嚴重的出血。
胚胎肝細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,并達到實現(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)家們在肝組織工程領(lǐng)域做了大量研究?,F(xiàn)肝組織工程的研究主要是集中在種子細胞,細胞外基質(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胞等在細胞外基質(zhì)材料上培養(yǎng)形成類膽管樣的結(jié)構(gòu);Kim等采用內(nèi)皮細胞和肝細胞共培養(yǎng),能更佳地維持肝細胞功能;Sakai等通過預(yù)培養(yǎng)的成纖維細胞作為飼養(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胞移植的肝細胞片層組織。而我們的HE染色結(jié)果顯示,在本實驗三維支架培養(yǎng)的條件下,可以引導(dǎo)15d小鼠胚胎肝細胞形成血管樣結(jié)構(gòu)和肝組織樣結(jié)構(gòu),這與體外培養(yǎng)瓶內(nèi)平面培養(yǎng)的結(jié)果不同,胚胎肝細胞平面培養(yǎng)多見集落樣生長,亦無血管樣結(jié)構(gòu)形成。在肝組織工程領(lǐng)域中,種子細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),在成纖維細胞分泌的細胞外基質(zhì)的作用下,體外培養(yǎng)的成熟肝細胞可見細胞-細胞連絡(luò)的重建,肝細胞分泌ALB的功能維持了14d。而我們免疫組化ALB的表達結(jié)果提示,在三維支架培養(yǎng)的條件下,胚胎肝細胞具有分泌ALB的功能,隨著體外培養(yǎng)時間的推移,一直到第28d,這些細胞表達ALB的水平增加。PAS顯色陽性結(jié)果亦提示體外培養(yǎng)第28d細胞質(zhì)內(nèi)存在肝糖原的表達。ALB是肝細胞的特異性標記物,也是肝功能表達的重要指標;肝糖原的合成與儲存也是體現(xiàn)肝功能的指標之一,以上指標都充分體現(xiàn)出第15d小鼠胚胎肝細胞作為種子細胞的可行性與優(yōu)越性。又由于胚胎肝細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,用于對改善肝功能、修復(fù)肝損傷應(yīng)具有重大臨床應(yīng)用價值,不失為理想的種子細胞來源。本實驗體外培養(yǎng)1周及4周的支架切片上AFP均呈陽性表達,由于AFP僅在胎肝細胞及成體肝干細胞中表達,而在成熟肝細胞中呈陰性反應(yīng),提示在三維支架條件下培養(yǎng)4周的類肝組織內(nèi)的細胞多數(shù)仍具有干細胞特性,如何添加特定細胞因子誘導(dǎo)胚胎肝細胞在三維支架培養(yǎng)條件下向成熟肝細胞或膽管上皮細胞分化,這是胚胎肝細胞作為肝組織工程種子細胞待解決的一個問題。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,并使用細胞的水凝膠作為支架材料進行肝組織的組裝,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,采用計算機輔助設(shè)計軟件對肝小葉結(jié)構(gòu)進行模型設(shè)計,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15d胚胎肝細胞材料復(fù)合物進行精密噴射成形,制備出管徑100μm的類肝組織前體。結(jié)果顯示實驗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。將其與胚胎肝細胞制備成的細胞三維生長支架,可維持類肝組織內(nèi)細胞的新陳代謝和生長表型,為進一步探索組裝肝組織工程的最佳材料與工藝提供實驗數(shù)據(jù)。