人體最會“自我修復”的器官？肝臟的 再生能力有多強
肝臟被切掉三分之二，還能自己長回來，這是肝臟在醫學界最著名的“超能力”。但肝臟是怎麼知道什麼時候該生長了？又是用什麼信號啓動修復的？最近，科學家們發現：它不僅是一場“生化反應”，還是一場“力學”的平衡。
神話裏的肝臟，真的能“長回來”嗎？
古希臘神話中，普羅米修斯因爲盜取火種送給人類，被宙斯鎖在高加索山上，每天讓鷹來啄食他的肝臟，以示懲罰。但到了第二天，肝臟又會重新長出來，鷹又來啄食，如此週而復始。
神話當然不是醫學證據，但有意思的是，幾千年後的現代醫學發現：肝臟確實擁有其他實體器官少見的強大再生能力。
神話中的普羅米修斯與“肝臟再生”。左圖爲普羅米修斯盜取火種，右圖爲受罰後被鷹啄食肝臟。圖源：wiki
這種能力，在醫院每天都在進行的肝臟手術中，有最爲直接的體現。爲了挽救患有終末期肝病的親人，一名健康供者可以捐出自己的一部分肝臟移植給他。移植完成後，不僅供者體內剩下的肝臟會逐漸增大，移植到受者體內的那部分肝組織也會隨身體需要慢慢增大。
肝癌切除手術也是類似的場景。有些腫瘤位置特殊或者範圍較大，爲了徹底切除病竈，需要進行半肝甚至範圍更大的肝切除。患者和家屬經常會問：“醫生，肝都切掉這麼多了，以後還夠用嗎？”
這個問題的答案，正建立在肝臟強大的再生能力之上。
對於大多數器官而言，“切掉一塊”往往意味着永久少了一塊。肝臟卻很特別——只要剩餘肝組織足夠健康、血流條件合適，身體就會啓動一套複雜的修復程序，讓剩下的肝逐漸增大，重新承擔身體所需要的工作。
肝臟所謂的“再生”，到底是怎麼長回來的呢？
肝臟的再生，其實並不像壁虎斷了尾巴之後，原封不動地在原位置，長出一條一模一樣的，而是切掉一部分後，剩下的肝臟在“擴容”。肝切除以後，倖存的肝細胞首先可以迅速變大，也就是醫學上所說的“肥大”；隨後，大量肝細胞重新進入細胞週期並增殖，使剩餘肝組織逐漸擴張。
親體肝移植後的肝臟再生。供者捐出部分肝臟後，剩餘肝組織會逐漸增大，通過細胞肥大和增殖恢復足夠的體積與功能。圖源：mayo clinic
如果把肝臟比作一棟辦公樓，肝切除並不是把拆掉的樓層重新按原圖建回來，而是剩下的辦公空間先“擴容”，隨後增加更多可以工作的“工位”，最終重新達到身體所需要的處理能力。
因此，臨牀上我們真正關心的並不是肝臟能否恢復原來的形狀，而是它能不能重新獲得足夠的體積和功能。這也是肝臟再生最神奇的地方：它似乎知道身體需要多大的肝臟。少了，它會增長；達到一定程度後，又會逐漸停下來。
沒人給它下命令，肝臟怎麼知道自己該長了？
這正是肝再生研究中一個非常有意思的問題。
過去幾十年，人們已經知道，肝切除或肝損傷以後，身體會產生大量生長因子、細胞因子，並啓動一系列細胞信號通路。它們就像一封封“化學通知”，告訴原本安靜工作的肝細胞：現在需要增加人手，該進入增殖狀態了。
但今年（2026年）7月，中國西安交通大學第一附屬醫院王勝鵬團隊在《科學》雜誌發表的一項研究，爲這套機制又補上了一塊非常有意思的拼圖：除了接收化學通知，肝細胞還會直接感受“力”的作用。
部分肝臟被切除以後，剩餘肝組織承擔的壓力就隨之發生改變。研究人員發現，肝細胞會迅速變大，細胞膜變得更緊，局部組織也變得更硬。其中一部分肝細胞尤其擅長感受這種變化，它們的細胞膜上高表達一種叫作PIEZO1的蛋白，相當於一種安裝在細胞膜上的“壓力感應器”。
當肝細胞變大、細胞膜受到拉伸，周圍力學環境發生變化時，這個感應器就會被激活，打開通道，讓鈣離子進入細胞，再啓動後續一連串促進生長和增殖的信號。研究人員還用小鼠進行了很直觀的雙向驗證：把小鼠這些肝細胞中負責編碼這種“壓力感受器”蛋白的基因關掉，小鼠肝細胞的增殖明顯減少，肝臟恢復變慢；反過來，增強基因的表達能力，肝細胞增殖和肝臟恢復速度都會加快。
所以，這項研究並不是說過去關於生長因子和細胞因子的理論錯了，而是讓我們看到了一幅更加完整的圖景：肝臟再生不僅僅是一場“生化反應”，也是一場“力學”的平衡。
細胞不僅能“聽見”化學信號，還能感受到自己正在被拉伸、擠壓，以及周圍組織變軟還是變硬，再把這種物理變化翻譯成細胞能夠理解的生長指令。
找到了“開關”，以後能不能讓肝臟長得更快呢？
如果通過基因操控的方法，能讓肝臟生長加速，那很多患上肝癌或者其他嚴重肝病的患者，或許還有生存的希望。
這恐怕也是這項研究最令人期待的地方：既然增強 PIEZO1 功能可以讓小鼠肝臟再生得更快，那麼未來有沒有可能設計藥物，在肝功能不足或者大範圍肝切除之後，適當地“推一把”，幫助患者更快恢復？理論上，這項研究提供了一個新的潛在靶點，但距離真正用於臨牀還有相當長的路。
事實上，對肝臟外科醫生來說，“想辦法讓肝長大”並不是一個全新的概念。臨牀上，已經有一些方法可以利用肝臟自身的再生能力。
比如，有些患者的腫瘤看似可以切除，但爲了切除乾淨可能需要切掉一大半肝臟，導致剩餘肝臟太小，這樣即便手術本身能完成，但術後患者的肝臟功能可能無法恢復，發生嚴重的肝切除術後肝衰竭，也讓手術功虧一簣。這時，可以考慮門靜脈栓塞（PVE）技術，把準備切除的那一部分肝臟血流堵住，“欺騙”保留部分肝臟提前代償性增大，一段時間後再進行手術，增加成功率。
肝臟手術部分切除後的肝臟再生。左圖白線圈出一位肝病患者擬切除的肝臟區域；右圖爲切除目標區域後，剩餘的肝臟相比於術前明顯增大，接近原有肝臟體積。
不只肝臟，身體裏其他的細胞也會感受到“力”的作用
我們習慣認爲，細胞之間主要靠激素、生長因子和各種化學分子傳遞信息。但實際上，細胞一直生活在一個充滿“力”的環境裏：血液流過血管會產生剪切力，心臟每一次跳動都會帶來反覆拉伸，骨骼承受體重和運動產生的壓力，皮膚受傷後周圍組織的軟硬和張力也會發生變化。細胞能夠感受到這些變化，並把它們轉化成內部的生化信號，從而改變自己的生長、遷移和修復行爲。
這些正是近年來越來越受到重視的交叉學科——力學生物學（Mechanobiology）的研究內容，其目標是研究力學環境對生物體健康、疾病或損傷的影響，闡明機體的力學過程與生物學過程如生長、重建、適應性變化和修復等之間的相互關係。以此爲基礎，研發出有療效的或有診斷意義的新技術，促進生物醫學基礎與臨牀研究的發展。
比如，皮膚傷口修復就與局部組織張力有關。傷口周圍的細胞不僅接收炎症和生長因子的“化學通知”，也會感受到組織被牽拉、細胞外基質變硬等變化，逐漸癒合。但這種作用並非總是“越強越好”，皮膚張力過大，也可能推動成纖維細胞活化和瘢痕、纖維化形成。
減張促進皮膚切口癒合。切口癒合過程中，如果切口縫合欠佳，張力過大，會加重瘢痕形成（左）。傷口減張裝置可降低局部張力，使切口在更穩定的力學環境中癒合，有助於減輕瘢痕（右）。
心臟作爲一個“動力十足”的器官，則幾乎從出生起就在不斷承受機械刺激。每一次收縮和舒張，都意味着心肌細胞被拉伸、回縮。機械信號能夠影響心肌細胞和心臟成纖維細胞的行爲，影響心臟發育和損傷後的修復的結果。雖然目前醫學界普遍認爲心肌難以再生，一次“心梗”發作，就會讓心臟損失掉一塊跳動的肌肉組織，但一些動物研究發現，調節某些力學相關信號可以促進心肌細胞重新進入增殖狀態。不過，成年人的心臟再生能力仍遠弱於肝臟，目前距離真正讓梗死後的心肌“重新長回來”仍很遠。
而骨骼作爲身體的“應力器官”，也是一個很直觀的例子。負重和運動可以促使骨組織適應性重塑，加速骨折的康復過程，而長期臥牀、失重則容易導致骨量下降、骨質疏鬆、容易骨折。這背後同樣涉及細胞把機械刺激轉化爲生物學反應。“用進廢退”並不只是一個生活經驗，在細胞層面確實存在一整套感受力和響應力的機制。
所以，本次肝臟再生相關的研究也再次提醒我們：人體組織並不是只靠化學語言交流，除了那些直覺上就在跳動、受力的器官之外，壓力、拉伸等力的信號，也可能是細胞之間的一種“通用語言”，廣泛存在於各種器官組織中。
不過，雖然各種和力學相關的生物學研究看似有趣，而且有應用前景，但我們對其期待需要保持克制。不同器官的再生能力差異巨大，肝臟、皮膚、腸道和骨骼的修復能力較強，而成年心臟、中樞神經系統等器官的再生能力非常有限。發現某種力學信號參與修復，並不意味着只要操縱這個信號，就能讓任何器官按照理想的狀態修復和再生。
從動物實驗走向真正安全可行的治療方法，向來都有相當長的一段路要走。
參考文獻
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策劃製作
作者丨皮卡龍妙蛙 清華大學醫學博士
審覈丨陶寧 生物醫學領域 副研究員
策劃丨高佩雯 江帆
責編丨王夢如
