眾所周知，肝臟是非常重要的“五臟”之一，它負責清除我們體內的毒素。由於持續與有毒物質打交道，肝臟也時刻處於高風險之下，好在它具備了一種在受損後自我再生的獨特能力。這要歸功於肝細胞的增殖能力。
眾所周知，隨着年齡增長，絕大部分器官都會逐漸老化。肝臟在這一過程中又是如何變化的呢？肝實質細胞是會不斷更新？還是會像心肌細胞和神經元一樣屬於長壽細胞，在幾十年時間裡都能保持其結構和功能完整？截至目前，這仍是一個待解之謎。
過去基於動物模型的研究給出了相互矛盾的結果：一些研究估計嚙齒動物的肝細胞年齡在200到400天之間，從而指出了肝細胞長壽的可能性；而另一些研究則表明肝細胞會不斷更新。
顯然，上述結論為人類肝細胞更新之謎又蒙上了一層面紗。
2022年5月31日，發表在Cell子刊《Cell Systems》上的一項新研究中，來自德國德累斯頓工業大學領導的國際研究團隊揭開了這一長期謎題。該研究告訴我們，肝臟是一個“永葆青春”的器官。
確定人類細胞的生物學年齡一直是一個巨大的技術挑戰，因為通常用於動物模型的方法不適用於人類。因此，到目前為止，科學界仍缺乏對人類肝細胞更新動力學特徵的全面探索。
在這項新研究中，一個由生物學家、物理學家、數學家和臨床學家組成的跨學科團隊找到了一種直接評估人類肝細胞年齡的方法。他們通過回顧性放射性碳出生年代測定和數學建模，提供了一個全面的人類肝細胞更新模型及其年齡分布。
該團隊分析了多名死於20歲至84歲之間的人肝臟。令人驚訝的是，所有死者的肝細胞年齡幾乎相同。也就是說，無論是20歲還是84歲，肝臟的平均壽命都不到3歲。
研究結果表明，肝臟質量對身體的需求是通過不斷更替肝細胞來嚴格調節，即使在人到老年的時候也能維持這一過程。這種持續的肝細胞更替對於肝臟再生和癌症形成的各個方面都非常重要。
然而，並不是肝臟中的所有細胞都能保持如此年輕。一小部分細胞在自我更新之前可以存活10年。這種肝細胞亞群攜帶的DNA比典型的肝細胞多。
該研究通訊作者、德累斯頓大學德累斯頓再生治療中心負責人Olaf Bergmann博士解釋道：“我們大多數細胞都有兩套染色體，但有些細胞隨着年齡的增長會積累更多DNA。最終，這些細胞可以攜帶四套、八套甚至更多套染色體。”
當將典型肝細胞與含有更多DNA的肝細胞進行比較時，研究人員發現它們在自我更新方面存在根本差異。典型細胞大約每年更新一次；而含有更多DNA的細胞可以在肝臟中存活長達十年。隨着年齡增長，這一比例逐漸增加。
Bergmann說：“這可能是一種使我們不積累有害突變的保護機制。下一步，我們要確認慢性肝病是否存在類似的機制，因為在某些情況下，這些疾病可能會轉化為癌症。”
Bergmann表示，確定成人肝細胞更新的這些特徵非常重要，因為這樣可以更好地了解與年齡相關疾病和肝癌的發展。
該團隊還探索了驅動其他被認為是靜態組織的再生機制，如大腦或心臟。該團隊此前曾利用他們在回顧性放射性碳出生年代測定方面的專業知識，表明新的大腦和心臟細胞的形成不僅限於產前，而且貫穿一生。目前，他們正在研究慢性心臟病患者是否能產生新的人類心肌細胞。
Bergmann總結道：“我們的研究表明，直接在人體內研究細胞更新在技術上非常具有挑戰性，但它可以為人類器官再生的潛在細胞和分子機制提供無與倫比的見解。”
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cels.2022.05.001
