肝脏是一个重要的器官，负责清除我们体内的毒素。由于它经常与有毒物质打交道，它很可能经常受到伤害。为了克服这个问题，肝脏在器官中具有独特的能力，可以在受损后进行自我再生。由于人体的很多自愈和再生能力会随着我们的年龄增长而降低，科学家们想知道肝脏的更新能力是否也会随着年龄增长而降低。
就过去的研究而言，人类肝脏更新的性质仍然是一个谜，而动物模型则提供了相互矛盾的答案。德累斯顿工业大学德累斯顿再生治疗中心研究小组负责人Olaf Bergmann博士说，“一些研究指出，肝细胞可能是长寿的，而另一些研究则显示出肝细胞不断更新的可能性。我们很清楚，如果我们想知道在人类身上发生了什么，我们需要找到一种直接评估人类肝细胞年龄的方法”
人类的肝脏仍然是一种年轻的器官
在一项新的研究中，在Bergmann博士的领导下，来自德累斯顿工业大学和卡罗琳学院等研究机构的研究人员分析了年龄在20岁至84岁之间的多个死亡者的肝脏。令人惊讶的是，他们发现，所有受试者的肝细胞或多或少都是相同的年龄。相关研究结果于2022年5月31日在线发表在Cell Systems期刊上，论文标题为“Diploid hepatocytes drive physiological liver renewal in adult humans”。
Bergmann博士解释说，“无论你是20岁还是84岁，你的肝脏平均只保持在三岁以下的年龄。这一研究结果表明肝脏质量对身体需求的调整是通过肝细胞的不断更换来严格调节的，而且这一过程甚至在老年人中也能保持。这种持续的肝细胞更换对肝脏再生和癌症形成的各个方面都很重要。”
具有更多DNA的肝细胞更新少
然而，并非我们肝脏中的所有细胞都那么年轻。一部分肝细胞可以活到10年后再进行自我更新。这种肝细胞亚群比大多数典型的肝细胞携带更多的DNA。Bergmann博士解释说，“我们的大多数肝细胞都有两套染色体，但有些肝细胞随着年龄的增长积累了更多的DNA。最后，这类肝细胞可以携带四套、八套甚至更多的染色体。”
Bergmann博士说，“当我们将典型的肝细胞与DNA含量更丰富的肝细胞进行比较时，我们发现它们的更新存在根本性的差异。典型的肝细胞大约每年更新一次，而富含DNA的肝细胞可以在肝脏中停留长达十年之久。由于这部分肝细胞随着年龄的增长而逐渐增加，这可能是一种保护机制，保障我们不会积累有害的突变。我们需要找出慢性肝病中是否有类似的机制，在某些情况下，慢性肝病可能会转变成癌症。”
从核放射中得到的教训
确定人类细胞的生物学年龄是一个巨大的技术挑战，因为通常用于动物模型中的方法不能应用于人类。
Bergmann博士团队专门研究可追溯的放射性碳出生年代测定法，并使用该技术来评估人体组织的生物学年龄。碳是一种无处不在的化学元素，构成了地球上生命的主干。放射性碳是多种类型的碳中的一种。它自然出现在大气中。植物通过光合作用吸收它，就像典型的碳一样，并把它传递给动物和人类。放射性碳具有弱的放射性和不稳定性。这些特性在考古学中被利用来确定古代样本的年龄。
图片来自Cell Systems, 2022, doi:10.1016/j.cels.2022.05.001。
Bergmann博士说，“考古学家多年来成功地利用放射性碳的衰变来评估样本的年龄，其中一个例子是对都灵裹尸布的年代测年。放射性碳的放射性衰变是非常缓慢的。它为考古学家提供了足够的分辨率，但对于确定人体细胞的年龄却没有用。尽管如此，我们仍然可以在研究中利用放射性碳的优势。”
20世纪50年代进行的地面核试验将大量的放射性碳引入大气、植物和动物中。因此，这一时期形成的细胞在其DNA中具有较高的放射性碳含量。
1963年正式禁止地面核试验后，大气中的放射性碳数量开始下降，整合到动物DNA中的放射性碳数量也开始下降。大气中的放射性碳和细胞中的放射性碳的数值相互对应得非常好。
Bergmann博士解释说，“尽管这些是可以忽略不计的数量，没有什么危害，但我们可以在组织样本中检测和测量它们。通过将这些数值与大气中的放射性碳水平进行比较，我们可以追溯到细胞的年龄。”
直接来自源头的无可比拟的新见解
Bergmann博士团队还探索了驱动其他被认为是静态的组织（如大脑或心脏）再生的机制。他们以前曾利用他们在可追溯的放射性碳出生年代测定方面的专业知识，发现新的脑细胞和心脏细胞的形成并不局限于产前时间，而是持续整个生命。
Bergmann博士总结说，“我们的研究表明，直接研究人类的细胞更新在技术上非常具有挑战性，但它可以为人类器官再生的潜在细胞和分子机制提供无与伦比的新见解。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Paula Heinke et al. Diploid hepatocytes drive physiological liver renewal in adult humans. Cell Systems, 2022, doi:10.1016/j.cels.2022.05.001.
