Leberregeneration: Physiologie, Grenzen und Studienlage

Die Leber besitzt eine in der Säugetierphysiologie ungewöhnliche Fähigkeit, nach Verlust oder Schädigung eines Teils ihres Parenchyms ihre ursprüngliche funktionelle Masse wiederherzustellen. Dieses Phänomen ist im Tiermodell seit dem 19. Jahrhundert beschrieben und beim Menschen aus der Praxis der Leberresektion und der Leber-Lebendspende dokumentiert.¹ ² ³

Dieser Artikel beschreibt die physiologischen Grundlagen der hepatischen Regeneration, die Zellbiologie der Hepatozyten-Proliferation, den klinisch relevanten Zeitverlauf nach Resektion, die Grenzen der Regenerationsfähigkeit bei chronischer Schädigung und die Reversibilität bzw. Irreversibilität von Fibrose und Zirrhose. Stoff- und supplementbezogene Aspekte sind nicht Gegenstand dieses Artikels.

1. Begriff und Abgrenzung

Der Begriff „Leberregeneration" bezeichnet die kompensatorische Wiederherstellung der funktionellen Lebermasse nach akutem Parenchymverlust. Im engeren Sinn handelt es sich nicht um Regeneration im embryologischen Sinn (Wiederbildung anatomischer Strukturen), sondern um eine kompensatorische Hyperplasie der verbliebenen Lobi: Die entfernten Lappen wachsen nicht nach, die verbleibenden Lappen vergrössern sich, bis die ursprüngliche Gesamtmasse wieder erreicht ist.¹ Dieses Verhältnis von Lebermasse zu Körpergewicht wird in der Übersichtsliteratur als „Hepatostat" bezeichnet; bei zu kleiner Spenderleber wächst das Transplantat, bei zu grosser schrumpft es.¹

2. Zellbiologie der hepatischen Regeneration

Anders als die Wundheilung der Haut oder die Blutbildung im Knochenmark stützt sich die hepatische Regeneration nicht primär auf eine Stammzellpopulation, sondern auf die Teilung ausdifferenzierter Hepatozyten.¹ ² Diese Zellen sind im gesunden Erwachsenenorgan überwiegend ruhend (G0), können aber unter dem Einfluss eines Wachstumsfaktoren- und Zytokin-Programms innerhalb von Stunden in den Zellzyklus eintreten.¹

Der Prozess wird in der Übersichtsliteratur in drei aufeinanderfolgende Phasen gegliedert:¹ ²

• Initiationsphase (erste Stunden nach Schädigung). Proinflammatorische Zytokine wie Tumornekrosefaktor und Interleukin-6 werden aus Kupffer-Zellen freigesetzt; in den Hepatozyten kommt es zu einer raschen Aktivierung früher Antwort-Gene.
• Proliferationsphase (Tage 1 bis 7 im Nagermodell). Wachstumsfaktoren wie der Hepatozyten-Wachstumsfaktor (HGF) und der epidermale Wachstumsfaktor (EGF) treiben die Mitose der Hepatozyten an.
• Terminationsphase. Ist die ursprüngliche Lebermasse wieder erreicht, wird die Proliferation gestoppt; in dieser Phase wird unter anderem dem Transforming Growth Factor Beta (TGF-β) eine wesentliche Bremserrolle zugeschrieben.

In jüngerer Zeit sind zusätzlich Stammzell- bzw. progenitorzell-artige Reservepopulationen beschrieben worden, die vor allem dann aktiviert werden, wenn die Hepatozyten-Proliferation selbst gehemmt ist.¹ Ihre quantitative Bedeutung beim Menschen ist Gegenstand laufender Forschung.

3. Wie schnell regeneriert sich die Leber?

Die klassischen Modelle der hepatischen Regeneration stammen aus der Ratte: Nach einer Zwei-Drittel-Hepatektomie (rund 70 Prozent Parenchymverlust) erreicht die Restleber im Mittel innerhalb von sieben bis zehn Tagen wieder rund 100 Prozent der ursprünglichen Masse, mit einem DNA-Synthese-Peak in den ersten drei Tagen.¹ ⁴ Im historischen Tiermodell wurden bei Ratten zudem mehrere sequenzielle partielle Hepatektomien beschrieben, bei denen sich die Leber jeweils erneut regenerierte.¹

Beim Menschen verläuft die Regeneration langsamer und ist heterogener. In klinischen Volumetriestudien nach Major-Hepatektomie oder nach Leber-Lebendspende ist die Wiederherstellung der Lebermasse nach drei Monaten weit fortgeschritten, aber unvollständig. In der A2ALL-Kohorte erreichten Lebendspender im Mittel rund 80 Prozent des Ausgangsvolumens.³ Die Geschwindigkeit hängt unter anderem von der Vorerkrankung der verbliebenen Leber, dem Alter und dem Ausmass der Resektion ab. Eine direkte Übertragung der Nagerzahlen („wenige Tage zu 80 Prozent restituiert") auf den Menschen ist nicht gerechtfertigt.

4. Wo liegen die Grenzen der Leberregeneration?

Die kompensatorische Hyperplasie funktioniert in einem Organ, das ansonsten gesund ist. Bei chronischer oder wiederholter Schädigung verschiebt sich das Gleichgewicht aus zwei Gründen:⁵

• Persistierende Entzündungsreaktionen aktivieren hepatische Sternzellen (HSC) zu myofibroblastenartigen Zellen, die Extrazellulärmatrix sezernieren und schrittweise zu einer fibrotischen Umgestaltung des Parenchyms führen.
• Wiederholte Proliferationszyklen der Hepatozyten erhöhen die Wahrscheinlichkeit für Replikations-Stress und Mutationen; dies ist einer der Mechanismen, die zum langfristig erhöhten Risiko für ein hepatozelluläres Karzinom auf dem Boden einer Zirrhose beitragen.¹

Die fibrotische Architekturveränderung (Bindegewebssepten, regeneratorische Knoten, gestörte Lobulus-Geometrie) beeinträchtigt nicht nur die Funktion, sondern auch die Voraussetzungen für eine geordnete Regeneration. Bei vollausgebildeter Zirrhose ist die Wiederherstellung der ursprünglichen Architektur in der Regel nicht mehr möglich.⁵

5. Kann sich eine Zirrhose zurückbilden?

Über lange Zeit galt die Zirrhose als irreversibler Endzustand. Die neuere Literatur differenziert dieses Bild:⁵

• Steatose ohne Fibrose ist die am weitesten reversible Stufe. Bei alkoholassoziierter Lebererkrankung bildet sich die reine Steatose unter Abstinenz teilweise oder vollständig zurück; die EASL-Leitlinie 2018 nennt Abstinenz als die wirksamste Massnahme zur Verlangsamung des Verlaufs.⁶
• Frühe Fibrose ist unter Beseitigung des auslösenden Reizes histologisch reversibel; das ist insbesondere für die chronische Hepatitis C nach erfolgreicher antiviraler Therapie beschrieben.⁵
• Späte Fibrose und kompensierte Zirrhose können partiell regredieren, vor allem in frühen Stadien mit noch geringer Vernarbung (METAVIR F4 mit geringer Septierung). In einer morphometrischen Auswertung gepaarter Biopsien von Hepatitis-C-Patientinnen und -Patienten mit Zirrhose nach erfolgreicher antiviraler Therapie fiel der Kollagenanteil bei 89 Prozent der Untersuchten ab; eine Rückbildung der Zirrhose wurde bei 61 Prozent beobachtet (D'Ambrosio et al. 2012, n = 38). Die fortgeschrittene Zirrhose geht nur in Ausnahmefällen messbar zurück.⁵ ⁷
• Dekompensierte Zirrhose mit portaler Hypertension, Aszites, Ösophagusvarizen oder hepatischer Enzephalopathie wird in der Regel nicht mehr in den nicht-zirrhotischen Zustand zurückgeführt; therapeutisches Ziel ist die Stabilisierung und die Vermeidung von Komplikationen.⁵ ⁶

Die Begriffe „reversibel" und „irreversibel" sind in der Hepatologie graduell und nicht binär zu verstehen. Eine messbare Reduktion des Kollagengehalts oder der Lebersteifigkeit (in der transienten Elastographie) bedeutet nicht automatisch eine Wiederherstellung der normalen Lobulusarchitektur.

6. Diagnostik des Regenerationsverlaufs

Die Beurteilung der Regeneration nach Resektion erfolgt volumetrisch (CT- oder MRT-Volumetrie), funktionell (Indocyaningrün-Plasmaverschwinderate, Albumin, Prothrombinzeit / INR) und laborchemisch (Transaminasen, Bilirubin, Cholestaseparameter). Die Verlaufsbeurteilung einer chronischen Lebererkrankung stützt sich auf wiederholte Bestimmungen der Transaminasen (ALT, AST), der γ-Glutamyltransferase (GGT), der alkalischen Phosphatase, des Bilirubins und der Thrombozytenzahl, ergänzt um nicht-invasive Fibrose-Marker (FIB-4-Score, APRI-Score) und elastographische Verfahren (FibroScan, ARFI, MRE).⁸ Eine Indikationsstellung, Befundinterpretation und Therapieplanung obliegt ärztlichem Fachpersonal.

7. Häufige Missverständnisse: sachliche Einordnung

In der populären Darstellung kursieren mehrere Aussagen, die in dieser Form nicht haltbar sind:

• „Die Leber kann jeden Schaden reparieren." Falsch. Die Regeneration funktioniert in einem ansonsten gesunden Organ nach akutem Verlust; bei chronischer Schädigung mit Fibrose oder Zirrhose ist sie eingeschränkt bis aufgehoben.⁵
• „Leberschäden machen sich sofort bemerkbar." Falsch. Das Leberparenchym besitzt keine Schmerzrezeptoren; chronische Erkrankungen verlaufen häufig über Jahre unbemerkt.
• „Zirrhose ist immer irreversibel." Differenziert. Frühe Stadien können unter Beseitigung der Ursache partiell regredieren; die fortgeschrittene, dekompensierte Zirrhose bleibt in der Regel ein Endzustand.⁵
• „Die Nager-Daten gelten 1 : 1 für den Menschen." Falsch. Die ratten- und mausbasierten Zeit- und Mengenangaben (Wiederherstellung in wenigen Tagen, viele aufeinanderfolgende Hepatektomien) sind nicht direkt auf den Menschen übertragbar.²

Welche Ernährungsfaktoren im Alltag eine Rolle spielen und was die Leber wirklich unterstützt, ist Gegenstand eines eigenen Beitrags.

8. Zusammenfassung

Die Leber besitzt unter den inneren Organen die ausgeprägteste Fähigkeit, nach akutem Parenchymverlust ihre funktionelle Masse durch kompensatorische Hyperplasie der verbliebenen Lobi wiederherzustellen. Dieser Prozess wird in einem mehrstufigen Programm aus Zytokin- und Wachstumsfaktoren-Signalen gesteuert und durch einen ausbalancierten Stopp-Mechanismus (Hepatostat) begrenzt. Die im Nagermodell beschriebenen Zeitverläufe (etwa eine Woche bis zur weitgehenden Restitution) gelten beim Menschen deutlich langsamer und auf Monate verteilt. Die Regenerationsfähigkeit ist an ein ansonsten weitgehend gesundes Parenchym geknüpft. Chronische Schädigungen können in eine Fibrose und schliesslich in eine Zirrhose übergehen; frühe Fibrose und in geringerem Mass auch frühe Zirrhose sind unter Beseitigung der Ursache partiell reversibel, die fortgeschrittene Zirrhose hingegen in der Regel nicht.

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Dieser Artikel dient der allgemeinen wissenschaftlichen Information und ersetzt keine ärztliche Beratung oder Diagnose. Bei Beschwerden, bestehenden Erkrankungen, Schwangerschaft, Stillzeit oder paralleler Medikamenteneinnahme ist eine ärztliche Abklärung erforderlich. Nahrungsergänzungsmittel können Neben- und Wechselwirkungen haben.

Quellenverzeichnis

1. Michalopoulos GK, Bhushan B. Liver regeneration: biological and pathological mechanisms and implications. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(1):40-55. DOI: 10.1038/s41575-020-0342-4. PMID: 32764740.
2. Gilgenkrantz H, Collin de l''Hortet A. Understanding Liver Regeneration: From Mechanisms to Regenerative Medicine. Am J Pathol. 2018;188(6):1316-1327. DOI: 10.1016/j.ajpath.2018.03.008. PMID: 29673755.
3. Olthoff KM, Emond JC, Shearon TH, et al. Liver regeneration after living donor transplantation: Adult-to-adult living donor liver transplantation cohort study (A2ALL). Liver Transpl. 2015;21(1):79-88. DOI: 10.1002/lt.23966.
4. Mao SA, Glorioso JM, Nyberg SL. Liver regeneration. Transl Res. 2014;163(4):352-362. DOI: 10.1016/j.trsl.2014.01.005.
5. Kisseleva T, Brenner D. Molecular and cellular mechanisms of liver fibrosis and its regression. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021;18(3):151-166. DOI: 10.1038/s41575-020-00372-7. PMID: 33128017.
6. European Association for the Study of the Liver (EASL). EASL Clinical Practice Guidelines: Management of alcohol-related liver disease. J Hepatol. 2018;69(1):154-181. DOI: 10.1016/j.jhep.2018.03.018.
7. D''Ambrosio R, Aghemo A, Rumi MG, et al. A morphometric and immunohistochemical study to assess the benefit of a sustained virological response in hepatitis C virus patients with cirrhosis. Hepatology. 2012;56(2):532-543. DOI: 10.1002/hep.25606.
8. European Association for the Study of the Liver (EASL), Asociacion Latinoamericana para el Estudio del Higado (ALEH). EASL-ALEH Clinical Practice Guidelines: Non-invasive tests for evaluation of liver disease severity and prognosis. J Hepatol. 2015;63(1):237-264. DOI: 10.1016/j.jhep.2015.04.006.