人体最会“自我修复”的器官？肝脏的再生能力有多强

肝脏被切掉三分之二，还能自己长回来，这是肝脏在医学界最著名的“超能力”。但肝脏是怎么知道什么时候该生长了？又是用什么信号启动修复的？最近，科学家们发现：它不仅是一场“生化反应”，还是一场“力学”的平衡。

神话里的肝脏，真的能“长回来”吗？

古希腊神话中，普罗米修斯因为盗取火种送给人类，被宙斯锁在高加索山上，每天让鹰来啄食他的肝脏，以示惩罚。但到了第二天，肝脏又会重新长出来，鹰又来啄食，如此周而复始。

神话当然不是医学证据，但有意思的是，几千年后的现代医学发现：肝脏确实拥有其他实体器官少见的强大再生能力。

神话中的普罗米修斯与“肝脏再生”。左图为普罗米修斯盗取火种，右图为受罚后被鹰啄食肝脏。图源：wiki

这种能力，在医院每天都在进行的肝脏手术中，有最为直接的体现。为了挽救患有终末期肝病的亲人，一名健康供者可以捐出自己的一部分肝脏移植给他。移植完成后，不仅供者体内剩下的肝脏会逐渐增大，移植到受者体内的那部分肝组织也会随身体需要慢慢增大。

肝癌切除手术也是类似的场景。有些肿瘤位置特殊或者范围较大，为了彻底切除病灶，需要进行半肝甚至范围更大的肝切除。患者和家属经常会问：“医生，肝都切掉这么多了，以后还够用吗？”

这个问题的答案，正建立在肝脏强大的再生能力之上。

对于大多数器官而言，“切掉一块”往往意味着永久少了一块。肝脏却很特别——只要剩余肝组织足够健康、血流条件合适，身体就会启动一套复杂的修复程序，让剩下的肝逐渐增大，重新承担身体所需要的工作。

肝脏所谓的“再生”，到底是怎么长回来的呢？

肝脏的再生，其实并不像壁虎断了尾巴之后，原封不动地在原位置，长出一条一模一样的，而是切掉一部分后，剩下的肝脏在“扩容”。肝切除以后，幸存的肝细胞首先可以迅速变大，也就是医学上所说的“肥大”；随后，大量肝细胞重新进入细胞周期并增殖，使剩余肝组织逐渐扩张。

亲体肝移植后的肝脏再生。供者捐出部分肝脏后，剩余肝组织会逐渐增大，通过细胞肥大和增殖恢复足够的体积与功能。图源：mayo clinic

如果把肝脏比作一栋办公楼，肝切除并不是把拆掉的楼层重新按原图建回来，而是剩下的办公空间先“扩容”，随后增加更多可以工作的“工位”，最终重新达到身体所需要的处理能力。

因此，临床上我们真正关心的并不是肝脏能否恢复原来的形状，而是它能不能重新获得足够的体积和功能。这也是肝脏再生最神奇的地方：它似乎知道身体需要多大的肝脏。少了，它会增长；达到一定程度后，又会逐渐停下来。

没人给它下命令，肝脏怎么知道自己该长了？

这正是肝再生研究中一个非常有意思的问题。

过去几十年，人们已经知道，肝切除或肝损伤以后，身体会产生大量生长因子、细胞因子，并启动一系列细胞信号通路。它们就像一封封“化学通知”，告诉原本安静工作的肝细胞：现在需要增加人手，该进入增殖状态了。

但今年（2026年）7月，中国西安交通大学第一附属医院王胜鹏团队在《科学》杂志发表的一项研究，为这套机制又补上了一块非常有意思的拼图：除了接收化学通知，肝细胞还会直接感受“力”的作用。

部分肝脏被切除以后，剩余肝组织承担的压力就随之发生改变。研究人员发现，肝细胞会迅速变大，细胞膜变得更紧，局部组织也变得更硬。其中一部分肝细胞尤其擅长感受这种变化，它们的细胞膜上高表达一种叫作PIEZO1的蛋白，相当于一种安装在细胞膜上的“压力感应器”。

当肝细胞变大、细胞膜受到拉伸，周围力学环境发生变化时，这个感应器就会被激活，打开通道，让钙离子进入细胞，再启动后续一连串促进生长和增殖的信号。研究人员还用小鼠进行了很直观的双向验证：把小鼠这些肝细胞中负责编码这种“压力感受器”蛋白的基因关掉，小鼠肝细胞的增殖明显减少，肝脏恢复变慢；反过来，增强基因的表达能力，肝细胞增殖和肝脏恢复速度都会加快。

所以，这项研究并不是说过去关于生长因子和细胞因子的理论错了，而是让我们看到了一幅更加完整的图景：肝脏再生不仅仅是一场“生化反应”，也是一场“力学”的平衡。

细胞不仅能“听见”化学信号，还能感受到自己正在被拉伸、挤压，以及周围组织变软还是变硬，再把这种物理变化翻译成细胞能够理解的生长指令。

找到了“开关”，以后能不能让肝脏长得更快呢？

如果通过基因操控的方法，能让肝脏生长加速，那很多患上肝癌或者其他严重肝病的患者，或许还有生存的希望。

这恐怕也是这项研究最令人期待的地方：既然增强 PIEZO1 功能可以让小鼠肝脏再生得更快，那么未来有没有可能设计药物，在肝功能不足或者大范围肝切除之后，适当地“推一把”，帮助患者更快恢复？理论上，这项研究提供了一个新的潜在靶点，但距离真正用于临床还有相当长的路。

事实上，对肝脏外科医生来说，“想办法让肝长大”并不是一个全新的概念。临床上，已经有一些方法可以利用肝脏自身的再生能力。

比如，有些患者的肿瘤看似可以切除，但为了切除干净可能需要切掉一大半肝脏，导致剩余肝脏太小，这样即便手术本身能完成，但术后患者的肝脏功能可能无法恢复，发生严重的肝切除术后肝衰竭，也让手术功亏一篑。这时，可以考虑门静脉栓塞（PVE）技术，把准备切除的那一部分肝脏血流堵住，“欺骗”保留部分肝脏提前代偿性增大，一段时间后再进行手术，增加成功率。

肝脏手术部分切除后的肝脏再生。左图白线圈出一位肝病患者拟切除的肝脏区域；右图为切除目标区域后，剩余的肝脏相比于术前明显增大，接近原有肝脏体积。

不只肝脏，身体里其他的细胞也会感受到“力”的作用

我们习惯认为，细胞之间主要靠激素、生长因子和各种化学分子传递信息。但实际上，细胞一直生活在一个充满“力”的环境里：血液流过血管会产生剪切力，心脏每一次跳动都会带来反复拉伸，骨骼承受体重和运动产生的压力，皮肤受伤后周围组织的软硬和张力也会发生变化。细胞能够感受到这些变化，并把它们转化成内部的生化信号，从而改变自己的生长、迁移和修复行为。

这些正是近年来越来越受到重视的交叉学科——力学生物学（Mechanobiology）的研究内容，其目标是研究力学环境对生物体健康、疾病或损伤的影响，阐明机体的力学过程与生物学过程如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系。以此为基础，研发出有疗效的或有诊断意义的新技术，促进生物医学基础与临床研究的发展。

比如，皮肤伤口修复就与局部组织张力有关。伤口周围的细胞不仅接收炎症和生长因子的“化学通知”，也会感受到组织被牵拉、细胞外基质变硬等变化，逐渐愈合。但这种作用并非总是“越强越好”，皮肤张力过大，也可能推动成纤维细胞活化和瘢痕、纤维化形成。

减张促进皮肤切口愈合。切口愈合过程中，如果切口缝合欠佳，张力过大，会加重瘢痕形成（左）。伤口减张装置可降低局部张力，使切口在更稳定的力学环境中愈合，有助于减轻瘢痕（右）。

心脏作为一个“动力十足”的器官，则几乎从出生起就在不断承受机械刺激。每一次收缩和舒张，都意味着心肌细胞被拉伸、回缩。机械信号能够影响心肌细胞和心脏成纤维细胞的行为，影响心脏发育和损伤后的修复的结果。虽然目前医学界普遍认为心肌难以再生，一次“心梗”发作，就会让心脏损失掉一块跳动的肌肉组织，但一些动物研究发现，调节某些力学相关信号可以促进心肌细胞重新进入增殖状态。不过，成年人的心脏再生能力仍远弱于肝脏，目前距离真正让梗死后的心肌“重新长回来”仍很远。

而骨骼作为身体的“应力器官”，也是一个很直观的例子。负重和运动可以促使骨组织适应性重塑，加速骨折的康复过程，而长期卧床、失重则容易导致骨量下降、骨质疏松、容易骨折。这背后同样涉及细胞把机械刺激转化为生物学反应。“用进废退”并不只是一个生活经验，在细胞层面确实存在一整套感受力和响应力的机制。

所以，本次肝脏再生相关的研究也再次提醒我们：人体组织并不是只靠化学语言交流，除了那些直觉上就在跳动、受力的器官之外，压力、拉伸等力的信号，也可能是细胞之间的一种“通用语言”，广泛存在于各种器官组织中。

不过，虽然各种和力学相关的生物学研究看似有趣，而且有应用前景，但我们对其期待需要保持克制。不同器官的再生能力差异巨大，肝脏、皮肤、肠道和骨骼的修复能力较强，而成年心脏、中枢神经系统等器官的再生能力非常有限。发现某种力学信号参与修复，并不意味着只要操纵这个信号，就能让任何器官按照理想的状态修复和再生。

从动物实验走向真正安全可行的治疗方法，向来都有相当长的一段路要走。

参考文献

[1]. Science. Zonated mechanosensing by PIEZO1 controls liver regeneration. 2026.

[2]. Michalopoulos GK. Liver regeneration. Journal of Cellular Physiology. 2007.

[3]. Soykan EA, et al. Predictive Factors for Hypertrophy of the Future Liver Remnant After Portal Vein Embolization: A Systematic Review. CVIR. 2021.

[4]. Bell RJ, et al. Portal vein embolization versus dual vein embolization for management of the future liver remnant. BJS Open. 2022.

[5]. Sandström P, et al. ALPPS Improves Resectability Compared With Conventional Two-stage Hepatectomy: LIGRO Trial. Annals of Surgery. 2018.

[6]. Kuehlmann B, et al. Mechanotransduction in Wound Healing and Fibrosis. Journal of Clinical Medicine. 2020.

策划制作

作者丨皮卡龙妙蛙 清华大学医学博士

审核丨陶宁 生物医学领域 副研究员

策划丨高佩雯 江帆

责编丨王梦如