缺失一个肾仍可正常生活，肝脏部分切除后能够再生：二者背后生理原理是否相同？

看到捐肾和肝脏手术的例子，很容易把它们都理解成“器官有备用”。但一个像是剩下的部分多干活，一个像是真的重新长。人体的器官余量和再生能力到底有什么区别，为什么肾和肝会差这么大？

人少一个肾还能生活、肝切掉一部分还能长回来，这两件事的原理当然不一样，但如果从更大的视角来说，它们还确实属于一类事情。

这句话听起来有点矛盾，但先别急，我们往下看。

我们先把目光放到肿瘤科，你就会发现切器官这种事情在肿瘤科真的是日常，肺癌患者可以切掉一个肺叶，有些人甚至需要切除整个一侧肺；胃癌可以做全胃切除，把食管直接和小肠连接起来；几米长的小肠可以切掉相当长一段；肝脏也可以进行大范围切除；切到一个肾也是经典操作。

当然，这不意味着这些器官可以随便切。外科医生术前要做的一项重要工作，就是判断切掉病变以后，剩下的功能够不够用。

很多人说，这是不是说我们人类有什么设计冗余？

从某种程度上来说这个提法没错，但如果从生物学角度来看的话，有专门的一个概念来解释这个情况，叫作鲁棒性。

这个看起来非常别扭的单词，是从英文robustness翻译过来的。属于常年被吐槽翻译不合格反面案例。当然前几天我还知乎上看到一个信达不雅的翻译，叫耐操性……

鲁棒性简单来说，一个生物系统受到扰动、损伤或者丢掉一部分结构以后，仍然能够维持主要功能，就具有鲁棒性。[1]

这不是人类特有的性质。复杂动物在一生中要不断面对外伤、感染、营养变化、细胞死亡和衰老，不可能保证几十年里每一个细胞、每一块组织始终完好。因此从基因调控网络、细胞到组织和器官，动物身上都能看到各种形式的冗余和容错。

冗余只是实现鲁棒性的一种方式，而且冗余本身也有很多种。

最容易理解的是数量上的冗余。这里的数量可不是指我们有两个肾这么简单，我们每个肾里又有大量肾单位，这些单位都可以视为冗余设计；同样，肺里有数量巨大的肺泡；肝脏里也有大量承担相似代谢任务的肝细胞。损失其中一部分，整个系统不会立即停止。

还有一种是功能上的余量。很多器官平时并没有开到极限，肺、肾、肠道都有相当大的功能储备。组织减少以后，剩下的部分可以把工作量提上来。

胃又是另外一种情况。全胃切除以后，身体并不会重新长出一个胃，胃原有的储存、搅拌和酸化功能也确实损失了。但消化本来就是胃、小肠、胰腺、肝脏等多个器官共同完成的。重新连接消化道、改变进食方式以后，整个系统仍然能够工作。这属于系统上的冗余。同样胆切除也是类似的原理。

而肾脏切实，则是非常典型的代偿。

人类的肾单位主要在胎儿时期形成，大约到妊娠36周左右肾单位生成基本结束，足月出生以后不会再不断制造新的完整肾单位。[2]

所以捐掉一颗肾以后，另一颗肾不会突然再造出原来丢掉的那批肾单位。它采取的办法是把现有的肾单位“扩容”：剩余肾脏增大，肾血流和单个肾单位的滤过负荷提高。

2023年《Nature Communications》的一项研究在单侧肾切除的小鼠中观察到，剩余肾脏在很短时间内就发生明显的代偿性增大，近端肾小管细胞体积也随之增加。[3]

所以一个肾还能维持生活，主要依靠的是原本就存在的功能储备，再加上剩余肾单位的代偿。

到了肝脏，事情又不一样了。

肝脏损失以后，剩余组织当然也会先承担更多工作，但成熟肝细胞还能重新进入细胞周期。肝细胞先增大，随后根据损失程度发生增殖，血管、胆管和其他组织也跟着调整，最后把肝脏质量重新补回来。[4]

所以肝所谓的“长回来”，也不是把切掉的那一叶按照原来的形状重新复制一份。右半肝切掉以后，不会在原来的位置重新长出一个一模一样的右半肝，主要是剩余肝组织整体扩大。

肝脏再生也不是一个简单的开关，更不是“切到一半才开始长”。

经典的小鼠部分肝切除实验发现，切除大约30%肝组织以后，恢复主要依靠肝细胞变大；切除约70%以后，单靠细胞肥大已经不够，大量肝细胞会进入细胞周期，通过肥大和增殖共同恢复肝脏质量。[5]

但也肯定也不是切得越多越好。肝脏再生需要时间，在它长回来以前，剩下的肝还得先负责整个身体的代谢。残肝太小，不仅功能不够，原本流经整个肝脏的门静脉血流还会集中到这一小块组织上，最终可能出现术后肝衰竭。

所以临床做大范围肝切除以前会专门计算未来剩余肝。对于本身健康的肝脏，通常需要留下大约20%—30%以上；如果肝本身已经有明显损伤，需要保留的比例还要更高。[6]

肾和肝为什么会差这么大，一方面是成年以后细胞保留下来的能力不同，另一方面也和两个器官的结构有关。

一个完整的肾单位不是简单的一团“肾细胞”，而是一套非常复杂的结构：从肾小球开始，接上近端小管、亨利袢、远端小管，最后还要准确接入集合系统和血管。成年人如果想重新制造一大批完整肾单位，几乎等于重新启动一次胚胎时期的肾脏发育程序，而这套程序出生以后基本已经关闭了。

肝脏更适合在现有基础上直接扩容。成熟肝细胞本身能够承担大量代谢工作，同时还保留着很强的增殖能力。损失一部分以后，不需要重新从头制造一套新的器官结构，把现有组织扩大，就能够恢复相当多的功能。

所以我们可以回到最开始的问题。

人少一个肾还能生活、肝切掉一部分还能长回来，背后的机制确实不同。肾主要靠功能储备和剩余肾单位的代偿，肝则在功能储备和代偿之外，还有很强的组织再生能力。

但从更大的角度来看，它们又都属于同一件事：生物系统具有鲁棒性，只是不同器官实现这种鲁棒性的办法并不一样。

参考

1. ^Kitano H. Biological robustness. Nature Reviews Genetics. 2004;5:826–837. DOI: 10.1038/nrg1471.
2. ^Sutherland MR, Black MJ. The impact of intrauterine growth restriction and prematurity on nephron endowment. Nature Reviews Nephrology. 2023;19:218–228. DOI: 10.1038/s41581-022-00668-8.
3. ^Kikuchi H, Chou CL, Yang CR, et al. Signaling mechanisms in renal compensatory hypertrophy revealed by multi-omics. Nature Communications. 2023;14:3481. DOI: 10.1038/s41467-023-38958-9.
4. ^Michalopoulos GK, Bhushan B. Liver regeneration: biological and pathological mechanisms and implications. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2021;18:40–55. DOI: 10.1038/s41575-020-0342-4.
5. ^Miyaoka Y, Miyajima A. To divide or not to divide: revisiting liver regeneration. Cell Division. 2013;8:8. DOI: 10.1186/1747-1028-8-8.
6. ^Sparrelid E, Olthof PB, Dasari BVM, et al. Current evidence on posthepatectomy liver failure: comprehensive review. BJS Open. 2022;6:zrac142. DOI: 10.1093/bjsopen/zrac142.
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