楊云霜 杜磊 趙雪
摘要 目的:明確補(bǔ)腎解毒方對(duì)電離輻射致小鼠重要臟器病理形態(tài)損傷的保護(hù)作用。方法:60只小鼠,隨機(jī)分成空白對(duì)照組、輻射模型組、中藥干預(yù)組,中藥干預(yù)組每天給予補(bǔ)腎解毒方灌胃0.2 mL。其他2組給予等容積生理鹽水灌胃,3組均連續(xù)灌胃10 d,第11天除空白對(duì)照組外,輻射模型組、中藥干預(yù)組給予一次性5 Gy 60Coγ-射線照射,繼續(xù)灌胃14 d,輻射后第14天取材,觀察小鼠肺、肝臟、脾、空腸的病理形態(tài)學(xué)改變。結(jié)果:電離輻射后14 d,輻射模型組小鼠肺充血,大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn);肝竇消失,肝細(xì)胞變性、壞死;脾紅髓、白髓界限不清;空腸絨毛變短、斷裂;而中藥干預(yù)組小鼠肺、肝、脾、空腸組織結(jié)構(gòu)破壞較輕,更接近空白對(duì)照組小鼠。結(jié)論:補(bǔ)腎解毒方有較好的防止電離輻射損傷,保護(hù)重要臟器的作用。
關(guān)鍵詞 補(bǔ)腎解毒方;電離輻射;肺臟組織;肝臟組織;脾臟組織;空腸組織;病理形態(tài);放射性損傷
Abstract Objective:To determine the protective effect of Bushen Jiedu Formula on pathologically damaged vital organs in mice induced by ionizing radiation.Methods:A total of 60 mice were randomly divided into a blank control group,a radiation model group and a traditional Chinese medicine(TCM)intervention group.The TCM intervention group was given 0.2 mL of Bushen Jiedu Formula by gavage every day and the other 2 groups were given equal volume normal saline for gavage.All groups were given continuous gavage for 10 d.On 11 d,except the blank control group,the radiation model group and the TCM intervention group were given one-time 5 Gy 60Coγ-da-ray irradiation,and then the gavage was continued for 14 d.After 14 d,the samples were obtained,whose pathologically morphological changes in lungs,livers,spleens,and jejunum.Results:A total of 14 days after ionizing radiation,the mice in the radiation model group had lung congestion and a large number of inflammatory cells infiltration.The hepatic sinus disappeared,and the hepatocytes were denatuated and necrotic.The boundary between red pulp and white pulp is unclear; Jejunum villi become shorter and broken; however,the tissue structure of lung,liver,spleen and jejunum of mice in the TCM intervention group was less damaged,which was closer to that of mice in the blank control group.Conclusion:Bushen Jiedu Formula can prevent ionizing radiation damage and protect important organs.
Keywords Bushen Jiedu Formula; Lonizing radiation; Lung tissue; Liver tissue; Spleen tissue; Jejunal tissue; Pathological morphology; Radiation damage
中圖分類號(hào):R285.5;R289.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2021.07.014
隨著國(guó)內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,當(dāng)今核能及放射性核素被廣泛應(yīng)用于能源、醫(yī)療各領(lǐng)域,如核能發(fā)電、清潔能源的開(kāi)發(fā)、示蹤檢測(cè)、輻射治療等,極大促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類在享受核技術(shù)帶來(lái)社會(huì)進(jìn)步福利的同時(shí),伴隨的輻射損害不容忽視。本團(tuán)隊(duì)在前期動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),高劑量電離輻射可引發(fā)小鼠食欲減退,毛色晦暗,毛發(fā)片狀脫落,體質(zhì)量下降,精神萎靡[1],大便稀溏,抵抗力下降等現(xiàn)象,甚至死亡;解剖小鼠尸體,肉眼可見(jiàn)部分小鼠肺臟局部瘀血或水腫,脾臟萎縮或有瘀血、脾臟指數(shù)明顯低于正常對(duì)照組,有的小鼠肝表面出現(xiàn)白色結(jié)節(jié)、肝腫大、腹水、胃腸脹氣[2],采用補(bǔ)腎解毒方干預(yù)的小鼠一般情況及臟器損傷程度較輻射模型組輕。為了探討補(bǔ)腎解毒方對(duì)電離輻射小鼠臟器保護(hù)作用,本研究對(duì)空白對(duì)照組、輻射模型組、中藥干預(yù)組(補(bǔ)腎解毒方)小鼠肺、肝、脾、空腸4個(gè)重要臟器病理形態(tài)學(xué)進(jìn)行觀察。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 動(dòng)物 60只清潔級(jí)健康C57BL/6J雄鼠,3月齡,體質(zhì)量(20±2)g,由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物許可證號(hào):[SCXK(京)2012-0001]。自由攝食飲水,進(jìn)食普通顆粒飼料,北京師范大學(xué)生命科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心動(dòng)物房飼養(yǎng),動(dòng)物房保持恒溫,22 ℃,濕度60%~90%。
1.1.2 藥物 補(bǔ)腎解毒方(山萸肉12 g,熟地黃、牡丹皮、茯苓、山藥、澤瀉、白花蛇舌草各10 g,冬蟲(chóng)夏草3 g組成),由康仁堂藥業(yè)公司提供配制的中藥顆粒劑。正式實(shí)驗(yàn)前加無(wú)菌水配成濃度為1.38 g/mL的混合液,按人體給藥劑量換算成小鼠等效劑量給藥,小鼠給藥劑量為13.5 g/(kg·d)。
1.1.3 試劑與儀器 60Coγ-輻照裝置(北京師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,北京伽瑪高新有限公司,型號(hào):GM-11-03-A)。光學(xué)顯微鏡(奧林巴斯光學(xué)顯微鏡,編號(hào):BX53)。GS-伊紅染色液(哈爾濱格林標(biāo)本技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司,批號(hào):161020)、GS-蘇木素染色液(哈爾濱格林標(biāo)本技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司,批號(hào):161116)。
1.2 方法
1.2.1 分組與模型制備 60只C57BL/6J雄鼠采用隨機(jī)數(shù)字表法分為空白對(duì)照組、輻射模型組、中藥干預(yù)組(補(bǔ)腎解毒方),每組20只。適應(yīng)性飼養(yǎng)2 d后,3組均連續(xù)灌胃10 d,第11天除空白對(duì)照組外,輻射模型組、中藥干預(yù)組給予一次性5 Gy60Coγ-射線照射(鼠籠置于伽馬源可照射區(qū)域內(nèi),等距離放置,劑量率1 Gy/min,總時(shí)長(zhǎng)約5.00 min)。
1.2.2 給藥方法 中藥干預(yù)組每天上午8:00給予補(bǔ)腎解毒方灌胃0.2 mL。其他2組給予等容積生理鹽水灌胃,3組均連續(xù)灌胃10 d,第11天5 Gy60Coγ-射線照射,照射后繼續(xù)上述方式灌胃14 d。
1.2.3 檢測(cè)指標(biāo)與方法 各組小鼠于輻射后第14天取材。小鼠稱重后取材,摘眼球采血,斷頸處死后迅速取肺、肝、脾、空腸,將右肺中下葉、肝右葉、脾臟下1/2、空腸上1/2用中性甲醛固定、脫水、石蠟包埋、4 μm厚切片,蘇木精-伊紅染色,光鏡下觀察肺、肝、脾、空腸組織結(jié)構(gòu)。
2 結(jié)果
2.1 各組小鼠肺的病理形態(tài)改變 圖1提示空白對(duì)照組小鼠肺組織結(jié)構(gòu)完整清晰,肺泡壁完整,肺泡腔未見(jiàn)明顯斷裂;輻射模型組小鼠肺組織結(jié)構(gòu)較紊亂,肺泡腔不完整,斷裂明顯,間質(zhì)大量淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞為主的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),伴見(jiàn)小靜脈充血;中藥干預(yù)組小鼠肺泡結(jié)構(gòu)較清晰,部分肺泡間隔增寬,少量肺泡壁融合,間質(zhì)少量淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)。
2.2 各組小鼠肝臟病理形態(tài)改變 圖2提示空白對(duì)照組小鼠肝臟組織結(jié)構(gòu)完整,細(xì)胞大小一致,胞質(zhì)豐富,匯管區(qū)清晰可見(jiàn);輻射模型組小鼠肝竇消失,靜脈淤血,胞質(zhì)內(nèi)糖原顆粒減少,肝細(xì)胞變性、壞死;中藥干預(yù)小鼠肝細(xì)胞輕度水腫,胞核輕度固縮,匯管區(qū)結(jié)構(gòu)存在。
2.3 各組小鼠脾臟病理形態(tài)改變 圖3提示空白對(duì)照組小鼠脾臟紅、白髓分界清楚,淋巴細(xì)胞豐富,生發(fā)中心明顯可見(jiàn)巨核細(xì)胞;輻射模型組小鼠脾臟紅、白髓界限不清,紅髓充血,白髓淋巴細(xì)胞結(jié)構(gòu)紊亂,巨核細(xì)胞增多,間質(zhì)纖維組織增生;中藥干預(yù)組小鼠脾臟紅、白髓分界尚可,凋亡淋巴細(xì)胞減少,巨核細(xì)胞較輻射組減少,紅髓未見(jiàn)明顯充血。
2.4 各組小鼠空腸病理形態(tài)改變 圖4提示空白對(duì)照組小鼠小腸絨毛呈圓錐狀,排列緊密,吸収細(xì)胞排列緊密整齊,細(xì)胞核位于基底膜處,紋狀緣清晰;輻射模型組小鼠空腸小腸絨毛變短、斷裂,淋巴濾泡脫落,吸収細(xì)胞排列松散;中藥干預(yù)組小鼠空腸刷狀緣排列緊密、規(guī)則,散在淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)。
3 討論
研究認(rèn)為射線為熱毒、火毒之邪,本病起病急驟,病勢(shì)危重,變化多端。由于電離輻射作用的特點(diǎn),其毒邪兼具火熱邪氣的特點(diǎn),熱毒蘊(yùn)于體內(nèi),充斥三焦,所以對(duì)機(jī)體多個(gè)臟器均可能造成嚴(yán)重?fù)p傷,影響其生理功能,產(chǎn)生痰濁、瘀血、癌腫等病理產(chǎn)物[3]。
肺為嬌臟,為清虛之體居于高位,溫邪上受,首先犯肺,火熱之邪灼傷肺絡(luò),逼津外泄,迫血妄行。因此,電離輻射小鼠肺組織會(huì)出現(xiàn)炎性滲出、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、靜脈充血、甚至出血等病理變化,這與張潔曼等[4]報(bào)道的小鼠急性放射性肺損傷模型組小鼠肺組織病變以滲出為主,肺間質(zhì)及肺泡壁毛細(xì)血管擴(kuò)張充血,間質(zhì)水腫,肺泡壁輕度增厚,同時(shí)伴有炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)相一致。束明慧等[5]采用15、18、20 Gy 60Coγ-射線進(jìn)行大鼠全肺照射,發(fā)現(xiàn)15 Gy照射后大鼠肺部以急性炎癥為主,28 d部分炎癥吸收,而18、20 Gy照射的大鼠肺部可見(jiàn)較多的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),后期可出現(xiàn)肺泡塌陷、肺間質(zhì)有大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),也支持本研究急性肺損傷的病理變化。肺主呼吸,朝百脈,通調(diào)水道,放射性肺損傷將影響小鼠呼吸功能、心肺循環(huán)及上焦水液代謝,嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致呼吸衰竭。
肝是重要的解毒器官,電離輻射會(huì)對(duì)肝功和肝酶產(chǎn)生一系列變化,從而影響肝臟物質(zhì)代謝的改變,產(chǎn)生放射性肝炎甚至肝纖維化。王磊等[6]發(fā)現(xiàn)X線輻射會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞核縮小、部分消失以及肝細(xì)胞質(zhì)空泡樣變性;盧志偉等[7]研究指出電離輻射后模型組大鼠肝細(xì)胞體積會(huì)增大,肝竇擴(kuò)張.肝索紊亂,中央靜脈及被膜處肝細(xì)胞水腫淡染,細(xì)胞核大小、形態(tài)不規(guī)則,細(xì)胞界限不明顯,大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。本實(shí)驗(yàn)也是發(fā)現(xiàn)電離輻射可以破壞肝臟組織結(jié)構(gòu),出現(xiàn)肝竇消失,肝細(xì)胞變性、壞死的情況。
脾臟是機(jī)體重要的免疫器官,是各種免疫細(xì)胞發(fā)生、分化、發(fā)育以及成熟的場(chǎng)所,當(dāng)機(jī)體受到外界抗原刺激后會(huì)在脾臟內(nèi)發(fā)生免疫應(yīng)答,通過(guò)產(chǎn)生各類免疫細(xì)胞和免疫分子來(lái)清除抗原,對(duì)于維持機(jī)體免疫功能發(fā)揮至關(guān)重要作用[8]。免疫系統(tǒng)對(duì)電離輻射損傷極為敏感,是重要的靶器官,電離輻射會(huì)誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生一系列特異性和非特異性免疫應(yīng)答,脾臟內(nèi)含大量的淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞,如果遭受輻射損傷,釋放大量的內(nèi)源性危害因子,會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)體免疫功能,甚至危及生命[9]。本研究發(fā)現(xiàn)電離輻射導(dǎo)致小鼠脾臟白髓、紅髓結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化,影響脾的免疫應(yīng)答功能,機(jī)體免疫力下降;同時(shí)輻射后巨核細(xì)胞增多,會(huì)導(dǎo)致血小板增多,小鼠血液出現(xiàn)一種高凝狀態(tài),增加發(fā)生栓塞和腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)。
小腸主受盛化物,泌別清濁,既是食物消化的主要場(chǎng)所,也是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的重要部位,電離輻射后小鼠食欲下降,體質(zhì)量減輕與小腸功能受損息息相關(guān),本研究發(fā)現(xiàn)電離輻射空腸絨毛變短、斷裂,絨毛數(shù)量減少,腸道脹氣,極大影響小鼠的消化功能。張躍偉等[10]在觀察急性放射性腸炎指出小鼠輻射后空腸早期出現(xiàn)微血管充血、擴(kuò)張及紅細(xì)胞溢出,主要表現(xiàn)為血管通透性增加,隨后被破壞導(dǎo)致血管數(shù)量減少,符合急性放射性腸損傷的特征。急性放射性腸損傷臨床上也表現(xiàn)為腹痛、腹脹、腹瀉、胃腸脹氣、大便失禁、直腸出血,嚴(yán)重可致死[11]。
由此可以看出,電離輻射作用靶點(diǎn)是多臟器,并非單一臟器受損,輻射后小鼠狀態(tài)與其臟腑受損程度密切相關(guān)。輻射后小鼠呼吸微弱或急促、鼠毛脫落、毛色晦暗,與肺的功能密切相關(guān),肺主呼吸,肺部炎性滲出、充血水腫勢(shì)必會(huì)影響肺泡氣體交換功能,出現(xiàn)呼氣困難;肺主皮毛,火邪灼肺,肺津虧虛,毛發(fā)失去滋養(yǎng),導(dǎo)致脫落、色澤晦暗。輻射后小鼠食欲下降、體質(zhì)量減輕、大便稀溏,與消化道功能下降密切相關(guān),小腸消化吸收、泌別清濁功能失調(diào),小腸絨毛的斷裂會(huì)導(dǎo)致水谷精微吸收能力下降,不能滿足機(jī)體的需求。輻射后小鼠精神萎靡,抵抗力、免疫力下降與肝、脾功能障礙有關(guān),肝脾結(jié)構(gòu)破壞,脾萎縮,解毒排毒、細(xì)胞再生能力減弱,會(huì)導(dǎo)致機(jī)體氣血津液虧虛,瘀血、痰飲病理產(chǎn)物形成。輻射粒子中傷機(jī)體,多系統(tǒng)同時(shí)受到損傷,是電離輻射傷的典型特征。
前期研究發(fā)現(xiàn),補(bǔ)腎解毒方能有效降低高劑量輻射急性損傷的致死率。補(bǔ)腎解毒方(熟地黃10 g,山茱萸12 g,山藥、牡丹皮、茯苓、澤瀉、白花蛇舌草各10 g,冬蟲(chóng)夏草3 g組成)是基于我們前期實(shí)驗(yàn)和臨床觀察,由滋補(bǔ)腎陰基礎(chǔ)方六味地黃丸化裁而來(lái)。六味地黃丸肝脾腎并補(bǔ),尤補(bǔ)腎之真陰,張漢群等[12]研究發(fā)現(xiàn)六味地黃丸+同步放化療的患者治療后CD3+和CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)量比治療前明顯增多,且CD4+/CD8+比值明顯上升,與治療前相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);而僅同步放化療的患者CD3+和CD4+T淋巴細(xì)胞治療前后,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),考慮六味地黃丸能增加或刺激CD3+和CD4+T淋巴細(xì)胞生成,認(rèn)為六味地黃丸能提升骨髓造血干細(xì)胞、胸腺、脾臟等免疫器官功能,還能增強(qiáng)細(xì)胞免疫和體液免疫,生成抗體和細(xì)胞因子,調(diào)節(jié)免疫相關(guān)基因表達(dá),從而增強(qiáng)器官清除自由基及拮抗免疫抑制的能力,說(shuō)明六味地黃丸具有調(diào)節(jié)機(jī)體免疫、抗腫瘤的作用。張蓉等[13]認(rèn)為輻射為火毒之邪,易耗津傷陰,最損腎中真陰,電離輻射其致病發(fā)病及防治均與腎陰虧虛密切相關(guān),以六味地黃丸為基礎(chǔ)方防治輻射損傷,符合中醫(yī)辨證施治原則??紤]輻射后脾胃運(yùn)化功能減弱,熟地黃質(zhì)潤(rùn)滋膩,故熟地黃用量減至10 g,再加冬蟲(chóng)夏草3 g以提高機(jī)體免疫力、白花蛇舌草10 g以清熱涼血解毒,所以我們認(rèn)為從腎生理功能而言,腎主骨,藏精生髓,能防治輻射對(duì)機(jī)體造血和免疫系統(tǒng)的損害;從五行特性而言,腎屬水,水克火,能減輕具有火熱之性的電離輻射對(duì)機(jī)體的燒灼傷[14]。冬蟲(chóng)夏草具有補(bǔ)肺益腎、止血化痰之效,補(bǔ)腎解毒方中用之,既取其“陽(yáng)中求陰,陰得陽(yáng)生而泉源不絕”之意,增加六味地黃丸滋陰清熱之力,又能抑制機(jī)體病理產(chǎn)物生成。因此,選用冬蟲(chóng)夏草加強(qiáng)補(bǔ)腎填精力量符合電離輻射傷的發(fā)病機(jī)制?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究也驗(yàn)證這一點(diǎn),Sheu等[15]研究發(fā)現(xiàn)冬蟲(chóng)夏草具有調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、抗氧化、保護(hù)肝腎、抗炎等功效,費(fèi)新雄等[16]臨床研究中將非小細(xì)胞肺癌放療分為2組,其中1組患者從放療開(kāi)始同時(shí)加服百令膠囊(主要成分為蟲(chóng)草菌絲體干粉),口服,2 g/次,3次/d,直至放療結(jié)束,發(fā)現(xiàn)加服百令膠囊組患者放射性肺炎發(fā)生率明顯低于對(duì)照組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),同時(shí)C反應(yīng)蛋白、紅細(xì)胞沉降率水平放療后百令組明顯低于放療前,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),認(rèn)為百令膠囊可以抑制肺癌放療照射野局部組織分泌大量細(xì)胞因子,明顯減低胸部放療的不良反應(yīng),可以延緩急性放射性肺炎的發(fā)生、發(fā)展。故選用冬蟲(chóng)夏草可以降低電離輻射損傷,保護(hù)機(jī)體重要臟器。白花蛇舌草具有清熱解毒、消癰散結(jié)、利尿除濕之功,善清火熱毒邪,減低輻射火熱之性對(duì)機(jī)體臟腑的直接影響,同時(shí)可以防止瘀血病理產(chǎn)物的形成,并通過(guò)“下法”促進(jìn)病理代謝產(chǎn)物排出。臨床報(bào)道可將白花蛇舌草用來(lái)治療肺炎、肝炎、腸炎等多種炎癥疾病及腫瘤,郭洪梅等[17]發(fā)現(xiàn)白花蛇舌草水提取物可以促進(jìn)肺癌細(xì)胞的凋亡,抑制肺癌細(xì)胞的增殖,當(dāng)白花蛇舌草劑量達(dá)到600 μg/mL,肺癌細(xì)胞抑制率可達(dá)到95%(P<0.01),具有顯著的體內(nèi)抗癌細(xì)胞活性。楊新周等[18]提取多地白花蛇舌草樣品中黃酮、多酚、多糖成分,分析各成分的抗氧化能力,發(fā)現(xiàn)白花蛇舌草中黃酮和多酚含量與抗氧化活性高度相關(guān),白花蛇舌草通過(guò)阻止輻射后機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生自由基,發(fā)揮抗氧化、消炎、抗腫瘤效應(yīng)。
石鵬展等[19]認(rèn)為輻射致病特點(diǎn)與中醫(yī)學(xué)中“火邪”致病特點(diǎn)相符,具有耗損人體氣陰、耗血?jiǎng)友⒁字履[瘤的特點(diǎn),嚴(yán)重者甚至可以擾亂心神,出現(xiàn)神志不安、煩躁、譫妄、發(fā)狂、昏迷等癥,他提出臨床上可以考慮采用清熱解毒的方法治療電離輻射,白花蛇舌草的選用正好符合其致病機(jī)制及治療原則。因此,諸藥合用,共奏扶正祛邪之功,能發(fā)揮較好的輻射防護(hù)效應(yīng)。楊利丹等[20]也曾指出補(bǔ)腎解毒方可能通過(guò)TLR4信號(hào)途徑顯著減輕輻射損傷,保護(hù)免疫器官,有較理想的輻射防護(hù)作用。
本研究結(jié)果正好驗(yàn)證這一點(diǎn),病理圖片顯示采用補(bǔ)腎解毒方灌胃的中藥干預(yù)組小鼠接受一次性5 Gy 60Coγ-射線照射后,肺、肝、脾及空腸這些重要臟器組織結(jié)構(gòu)破壞程度明顯輕于輻射模型組小鼠,并且炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)數(shù)量少,考慮補(bǔ)腎解毒方可能通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)、提升抗氧化能力,從而發(fā)揮保護(hù)機(jī)體重要臟器的功能;同時(shí)也提示補(bǔ)腎解毒方防治電離輻射傷是對(duì)機(jī)體多個(gè)臟器同時(shí)發(fā)揮作用,其作用靶點(diǎn)可能是分布在這些臟器上的共有某種受體,值得我們進(jìn)一步研究。
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(2020-03-03收稿 責(zé)任編輯:蒼寧)