右美托咪定對單肺通氣患者肺組織NF-κB表達及血漿TNF-α和ICAM-1水平的影響

郭瓊梅，周長浩*，張建波，陳　歡(.河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院麻醉科， 河北 石家莊 05003；.河北省平山縣人民醫(yī)院外科，河北 平山 050400)

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·論著·

右美托咪定對單肺通氣患者肺組織NF-κB表達及血漿TNF-α和ICAM-1水平的影響

郭瓊梅1，周長浩1*，張建波2，陳歡1(1.河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院麻醉科， 河北 石家莊 050031；2.河北省平山縣人民醫(yī)院外科，河北 平山 050400)

[摘要]目的觀察右美托咪定對單肺通氣(one-lung ventilation,OLV)患者肺組織核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)表達及血漿腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor,TNF-α)和細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)水平的影響，探討右美托咪定對OLV患者肺保護作用的機制。方法擇期行肺癌根治術患者40例，采用隨機數(shù)字表法分為對照組和右美托咪定組各20例 。麻醉誘導10 min后右美托咪定組經(jīng)靜脈輸注右美托咪定1 μg/kg，隨后以0.5 μg·kg(-1)·h(-1)的速率輸注至手術結束前30 min；對照組采用同樣的方法靜脈輸注等容量的生理鹽水。于OLV前即刻(T1)、OLV 60 min(T2)、恢復雙肺通氣后30 min(T3)、術后2 h(T4)和術后24 h(T5)取橈動脈血，測定血氣指標計算氧合指數(shù)(oxygenation index,OI)、呼吸指數(shù)(respiratory index,RI)及動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)，測定血漿TNF-α和ICAM-1濃度。于肺葉離體時在距腫瘤>5 cm處取肺組織，測定NF-κB的表達。結果2組OI和PaO2/PAO2在T2～T4時較T1時降低，右美托咪定組在各時間點均高于對照組(P<0.05)。2組RI值在T2～T4時較T1時升高，右美托咪定組在各時間點均低于對照組(P<0.05)。2組血漿TNF-α和ICAM-1濃度呈升升降降趨勢，右美托咪定組在T2～T4時均低于對照組(P<0.05)。右美托咪定組肺組織NF-κB表達較對照組升高(P<0.05)。結論給予1 μg/kg的右美托咪定負荷量，隨后以0.5 μg·kg(-1)·h(-1)的速率持續(xù)輸注，可以抑制肺組織NF-κB的激活，減輕OLV導致的全身炎癥反應，改善患者的氧合功能，發(fā)揮肺保護作用。

[關鍵詞]肺通氣；右美托咪定；NF-κB；炎癥趨化因子類

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2016.03.014

單肺通氣(one-lung ventilation, OLV)的應用為胸外科手術提供了更好的操作空間，推動了胸外科的發(fā)展。但OLV作為一種非生理性通氣模式會導致術中的通氣血流比例失調(diào)，肺分流量增加，引起全身炎癥反應導致肺及其他臟器的損傷，甚至出現(xiàn)術中低氧血癥，影響患者的術后恢復。研究證實，核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)參與了OLV炎癥反應導致的肺損傷的病理生理過程[1]。右美托咪定是一種高選擇性 α2受體激動劑，具有劑量依賴性的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和抑制交感神經(jīng)活性作用，在臨床麻醉和ICU患者鎮(zhèn)靜中應用越來越廣泛[2-3]。有研究顯示，一定劑量的右美托咪定可以通過抗炎癥和減輕氧化應激反應，減輕缺血再灌注損傷，發(fā)揮器官保護作用[4-5]。但其減輕OLV患者圍術期炎癥反應的作用是否與抑制NF-κB的表達有關尚不清楚。本研究觀察右美托咪定對OLV患者肺組織NF-κB表達及血漿腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)和細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)水平的影響，旨在探討右美托咪定對OLV患者肺保護作用的機制。

1資料與方法

1.1一般資料選擇2013年10月—2015年1月在河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院擇期行肺癌根治術患者40例，美國麻醉師協(xié)會(American Society of Anesthesiologists ，ASA)分級Ⅰ或Ⅱ級，排除術前使用糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑治療、近期有呼吸道感染及慢性肺疾病史、免疫及內(nèi)分泌疾病史、竇性心動過緩、房室傳導阻滯和嚴重的肝腎功能異常者。采用隨機數(shù)字表法，分為對照組和右美托咪定組各20例。對照組男性12例，女性8例，年齡40～63歲，平均(50.0±8.0)歲；右美托咪定組男性11例，女性9例，年齡42～65歲，平均(52.0±9.0)歲。2組性別、年齡差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，具有可比性。

本研究已獲河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會批準，并與患者及其家屬簽署知情同意書。

1.2研究方法

1.2.1麻醉方法術前常規(guī)禁食12 h，禁飲4 h，入室監(jiān)測無創(chuàng)血壓(non-invasive blood pressure,NIBP)、心電圖(electrocardiogram,ECG)、脈搏氧飽和度(oxygen saturation，SpO2)及腦電雙頻指數(shù)(bispectral index,BIS)，開放外周靜脈通路。麻醉誘導前10 min，右美托咪定組給予鹽酸右美托咪定(江蘇恩華藥業(yè)股份有限公司，批號：13040236)1 μg/kg，隨后以0.5 μg·kg-1·h-1的速率輸注至手術結束前30 min。對照組以同樣的方法輸注等容量的生理鹽水。麻醉誘導：靜脈注射咪達唑侖0.05 mg/kg、舒芬太尼0.5 μg/kg、丙泊酚1.5 mg/kg和羅庫溴銨0.9 mg/kg，2 min后插入雙腔氣管導管(35～39 F)，仰臥位和側臥位后分別用聽診法和纖維支氣管鏡檢查確定氣管導管位置正確后，連接麻醉機行機械通氣，雙肺通氣時潮氣量8～10 mL/kg，呼吸頻率12～16次/min，吸∶呼比1∶2，OLV時潮氣量6～8 mL/kg，呼吸頻率15～18次/min，吸氣中的氧濃度分數(shù)(fraction of inspiration,FiO2)100%，維持呼氣末二氧化碳分壓(end-tidal carbon dioxide tension,PETCO2)在35～45 mmHg。固定氣管導管后行橈動脈穿刺、頸內(nèi)靜脈穿刺并置管，監(jiān)測動脈壓及中心靜脈壓。麻醉維持：微量泵靜脈輸注瑞芬太尼0.1～0.5 μg·kg-1·min-1，丙泊酚6～8 mg·kg-1·min-1，間斷靜脈注射順阿曲庫銨。術中維持平均動脈壓波動幅度不超過基礎值的20%，BIS值40～60，SpO2>90%，氣道壓<40 mmHg。術中平均動脈壓低于基礎值的20%時，給予去氧腎上腺素0.05～0.1 mg間斷靜脈注射，心率<50次/min時，給予阿托品0.5 mg靜脈注射。術中SpO2持續(xù)低于90%時間超過1 min，則該患者退出本研究。手術結束后送麻醉恢復室，患者蘇醒后拔管回病房。

1.2.2標本采集于OLV前即刻(T1)、OLV 60 min(T2)、恢復雙肺通氣后30 min(T3)、術后2 h(T4)和術后24 h(T5)取橈動脈血5 mL，0.5 mL用于測定血氣指標計算氧合指數(shù)(oxygenation index,OI)、呼吸指數(shù)(respiratory index,RI)及動脈肺泡氧分壓比(PaO2/PAO2)，剩余部分靜置30 min，以3 000 r/min離心10 min，取上清液，-70 ℃保存待測。于肺葉離體時在距腫瘤>5 cm取3 cm×3 cm×3 cm大小的肺組織，4%多聚甲醛固定后，依次進行脫水、透明、浸蠟，制成石蠟包塊。

1.2.3測定方法肺功能指標的計算公式：RI=(A-a)DO2/PaO2=(PAO2-PaO2)/PaO2；OI=PaO2/FiO2；PAO2=FiO2×(760-48)-PaCO2/0.8。第一個公式中(A-a)DO2為肺泡動脈氧分壓差。采用酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法測定血漿TNF-α和ICAM-1濃度，試劑盒購自南京建成生物工程研究所，檢測按說明書操作。以免疫組織化學評分[免疫組織化學評分=陽性細胞百分率分級(A)×染色強度(B)]反映肺組織NF-κB的表達。

2結果

2.12組T2～T4OI和RI比較2組OI在T2～T4時較T1時降低，T5時升高，右美托咪定組在T2～T5各時間點均高于對照組；2組RI值在T2～T4時較T1時升高，T5時降低，右美托咪定組在T2～T5各時間點均低于對照組；2組在組間、時點間及組間·時點間交互作用差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。

表12組各時間點OI和RI比較

Table1ComparisonofOIandRIatfivetimepointsbetweentwogroups

組別 OIT1T2T3T4T5對照組 495±44262±66171±76228±48422±35右美托咪定組470±57302±60217±74318±47435±40組間 F=106.558 P=0.000時點間 F=5.783 P=0.017組間·時點間F=19.101 P=0.000組別 RIT1T2T3T4T5對照組 0.25±0.140.80±0.341.08±0.420.85±0.120.35±0.15右美托咪定組0.27±0.120.61±0.260.82±0.240.62±0.270.32±0.14組間 F=313.325 P=0.000時點間 F=432.562 P=0.000組間·時點間F=425.169 P=0.000

2.22組PaO2/PAO2、TNF-α和ICAM-1比較2組PaO2/PAO2在T2～T4時較T1時均降低，T5時恢復，右美托咪定組在T2～T4各時間點均高于對照組；2組血漿TNF-α和ICAM-1濃度在T2～T4各時間點呈升升降降趨勢，右美托咪定組血漿TNF-α和ICAM-1濃度在T2～T4各時間點均低于對照組；2組在組間、時點間及組間·時點間交互作用差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表2。

2.32組NF-κB比較免疫組織化學結果顯示，右美托咪定組肺組織NF-κB表達分數(shù)較對照組降低(P<0.05)；右美托咪定組丙泊酚用量低于對照組，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05) 。見表3。

表22組各時間點PaO2/PAO2、TNF-α和ICAM-1比較

Table 2Comparison of PaO2/PAO2，TNF-α and ICAM-1 at five time points between two groups

組別 PaO2/PAO2T1T2T3T4T5對照組 0.81±0.080.59±0.100.52±0.120.60±0.130.78±0.09右美托咪定組0.79±0.100.65±0.090.61±0.130.68±0.050.78±0.10組間 F=420.534 P=0.000時點間 F=441.531 P=0.000組間·時點間F=425.196 P=0.000組別 TNF-α(ng/L)T1T2T3T4T5對照組 20.8±3.429.0±3.435.2±3.629.3±3.518.8±2.7右美托咪定組20.2±2.724.1±4.426.5±2.723.5±2.717.6±2.5組間 F=363.548 P=0.000時點間 F=299.157 P=0.000組間·時點間F=351.648 P=0.000組別 ICAM-1(μg/L)T1T2T3T4T5對照組 298±70478±65484±75460±74304±60右美托咪定組304±72408±62420±68362±75302±65組間 F=19.275 P=0.000時點間 F=20.153 P=0.000組間·時點間F=27.334 P=0.000

表32組NF-κB表達和丙泊酚用量比較

Table 3Comparison of NF-κB between two groups

組別NF-κB(分)丙泊酚用量(mg)對照組 6.0±1.41450±281右美托咪定組3.4±1.11018±251t 6.5482.333P 0.0000.009

3討論

OLV為胸科手術操作提供了便利條件，但這種非生理的通氣方式造成了術中通氣血流比的失調(diào)，增加肺內(nèi)分流，會出現(xiàn)低氧血癥，對肺組織造成直接或間接地損傷，缺氧可以直接或間接地通過誘導氧自由基的生成增多使血管內(nèi)皮細胞和肺泡上皮細胞產(chǎn)生損傷，肺毛細血管通透性增加，影響肺泡的氧合功能，并通過上調(diào)細胞間黏附分子，增加中性粒細胞的黏附聚集等引發(fā)大量炎性介質(zhì)和細胞因子的產(chǎn)生和釋放[1]。另外，OLV過程中通氣側肺往往表現(xiàn)為過度通氣，造成過度牽張刺激，導致機械通氣相關性肺損傷，并通過肺細胞膜的機械感受器激活NF-κB及其他的信號轉導通路上調(diào)炎性介質(zhì)的表達。而非通氣側肺術中由萎陷到復張，誘發(fā)組織的缺血-再灌注損傷，同樣會誘發(fā)氧化應激反應并通過激活NF-κB等途徑導致炎癥介質(zhì)的大量產(chǎn)生和釋放，誘發(fā)肺部及全身的炎癥反應。研究顯示，NF-κB的激活在OLV導致的肺部炎癥損傷過程中發(fā)揮了重要的作用[6]。

NF-κB作為重要的轉錄因子，幾乎存在于所有細胞中,目前發(fā)現(xiàn)NF-κB在許多方面尤其是炎癥和免疫相關的基因調(diào)控過程中起著重要的作用，大多數(shù)與肺部炎癥相關的細胞因子如TNF-α、白細胞介素8、白細胞介素6、ICAM-1等的表達都受NF-κB的調(diào)控。ICAM-1由內(nèi)皮細胞表達，目前認為白細胞穿過血管壁與血管內(nèi)皮細胞表面黏附因子可逆性黏附，激活內(nèi)皮細胞和白細胞，表達ICAM-1，導致氣道炎癥反應的發(fā)生，故炎癥反應程度的不同，ICAM-1表達會發(fā)生變化。TNF-α主要由肺泡巨噬細胞分泌，觸發(fā)炎癥反應，激活中性粒細胞和血管內(nèi)皮細胞，引起ICAM-1的表達。本研究結果顯示，OLV后，2組患者血漿TNF-α和ICAM-1的表達明顯增加。提示OVL激發(fā)了機體的炎癥反應。

右美托咪定是一種新型的高選擇性 α2受體激動劑，具有劑量相關的鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和抑制交感神經(jīng)活性的作用，作為一種麻醉輔助藥物廣泛應用于臨床，近年來，大量研究證實，右美托咪定可以減輕膿毒血癥及脂多糖導致的炎癥反應，減輕缺血-再灌注損傷，減輕氧化應激及圍術期炎癥反應，發(fā)揮器官保護作用，其中包括OLV引起的圍術期炎癥反應，減輕OLV導致的急性肺損傷[7-8]。其機制主要包括：①通過抑制肺泡巨噬細胞Toll樣受體4(Toll like receptors 4,TLR4) mRNA表達和NF-κB的活化，減少中性粒細胞集聚及細胞因子的產(chǎn)生和釋放[9-10]。②通過上調(diào)血紅素加氧酶1(heme oxygenase-1,HO-1)的表達，減輕肺組織缺血-再灌注損傷，減輕氧化應激反應和炎癥反應[11]。③可能通過線粒體三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)敏感性鉀通道減輕器官缺血-再灌注損傷[12]。④抑制高遷移率族蛋白 B1的表達，減輕炎癥反應[13]。⑤抑制葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucosere regulated protein 78,GRP78)與跨膜蛋白的解離，下調(diào)促凋亡因子CHOP的表達，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激介導的細胞凋亡，減輕OLV后的肺損傷[14]。

本研究結果顯示，與對照組比較，右美托咪定組OLV后各時間點TNF-α和ICAM-1表達降低，同時NF-κB表達也明顯的降低，提示右美托咪定減輕了OLV導致的圍術期炎癥反應，其機制可能與抑制NF-κB的表達有關；同時肺功能指標RI在OLV后明顯降低，OI和PaO2/PAO2明顯升高，而與對照組比較，右美托咪定組明顯改善，說明右美托咪定可以改善OLV患者的氧合，其機制可能是選擇性激動交感神經(jīng)末梢的突觸前α2受體，降低肺組織及血漿中兒茶酚胺水平，使通氣/血流比值增高，減少組織氧耗，使肺組織的氧供需趨于平衡，進一步增強OLV時的缺氧性肺血管收縮作用，有利于減輕肺分流，提高氧合。本研究結果還顯示，右美托咪定組丙泊酚用量減少，而丙泊酚具有劑量相關的抑制缺氧性肺血管收縮，提示右美托咪定可能通過減少丙泊酚用量而增強OLV時的缺氧性肺血管收縮作用，進一步提高氧合作用。

本研究采用了誘導前給予右美托咪定1 μg/kg，術中以0.5 μg·kg-1·h-1的速率持續(xù)輸注，結果顯示與對照組比較，右美托咪定組OLV后各時間點TNF-α和ICAM-1表達降低，同時NF-κB表達也明顯降低。提示右美托咪定減輕了OLV導致的圍術期炎癥反應，其機制可能與抑制NF-κB的表達有關。有研究顯示，與靜脈麻醉藥相比，吸入麻醉藥可以明顯減輕OLV造成的炎癥反應[15]。因此，本研究采用了全憑靜脈麻醉，以排除吸入麻醉藥的影響。

綜上所述，誘導前給予1 μg/kg的右美托咪定負荷量，隨后以0.5 μg·kg-1·h-1的速率持續(xù)輸注，可以抑制肺組織NF-κB的激活，減輕OLV導致的全身炎癥反應，從而改善患者的氧合功能，發(fā)揮肺保護作用。

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(本文編輯：許卓文)

Effects of dexmedetomidine on lung NF-κB expression and the plasma TNF-α as well as ICAM-1 levels in patients undergoing one lung ventilation

GUO Qiong-mei1, ZHOU Chang-hao1*, ZHANG Jian-bo2, CHEN Huan1

(1.Department of Anesthesiology, the First Hospital of Hebei Medical University， Shijiazhuang 050031, China; 2.Department of General Surgery, the People′s Hospital,of Pingshan County Hebei Province, Pingshan 050400, China)

[Abstract]ObjectiveTo observe the effects of dexmedetomidine on lung nuclear factor-κB(NF-κB) expression and the plasma tumor necrosis factor-α(TNF-α) and intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) levels in patients undergoing one lung ventilation(OLV) and to investigate the mechanism of lung protection.MethodsForty lung cancer patients scheduled for radical operation were randomly divided into 2 groups(n=20 in each group) by using a random number table：control group and dexmedetomidine group. In dexmedetomidine group, dexmedetomidine 1 μg/kg was infused intraveineusly(iv) after 10 min anaesthesia induction, and then was infused at a rate of 0.5 μg·kg(-1)·h(-1)until 30 min ahead of the end of operation．In control group, the equal volume of normal saline was infused. Arterial blood samples were collected immediately before OLV(T1), 60 min after OLV(T2), 30 min after bilateral pulmonary inflating(T3), 2 h after operation(T4) and 24 h after operation(T5) to obtain arterial blood gas analysis data, oxygen index(OI), respiratory index(RI), PaO2/PAO2 and to determine levels of plasma TNF-α and ICAM-1. Lung tissues were obtained more than 5 cm away from tumor at the time of lobectomy of lungs in order to determine NF-κB expression. ResultsThe values of OI and PaO2/PAO2 were decreased at T2～T4 than that of at T1 in two groups. The values of OI and PaO2/PAO2 were increased in dexmedetomidine group compared to that in control group at T2～T4(P<0.05). The values of RI were increased at T2～T4 than that of at T1 in two groups, and were decreased in dexmedetomidine group compared to that in control group at T2～T4(P<0.05). Plasma TNF-α and ICAM-1 levels showed ascending and descending trends, and were decreased in dexmedetomidine group compared to that in control group at T2～T4(P<0.05). The expression of NF-κB was increased in dexmedetomidine group compared to that in control group(P<0.05). ConclusionDexmedetomidine with 1 μg/kg loading dose and 0.5 μg·kg(-1)·h(-1) continuing infusion dose during operation can inhibit activation of NF-κB and reduce OLV induced inflammatory response as well as improve oxygenation function and show its lung protection roles.

[Key words]pulmonary ventilation； dexmedetomidine; NF-kappa B； chemokines

[中圖分類號]R332

[文獻標志碼]A

[文章編號]1007-3205(2016)03-0301-05

[作者簡介]郭瓊梅(1980-)，女，河北平山人，河北醫(yī)科大學第一醫(yī)院主治醫(yī)師，醫(yī)學碩士，從事臨床麻醉學研究。*通訊作者。E-mail:zhou8167@126.com

[基金項目]河北省醫(yī)學科學研究重點課題(20150646)

[收稿日期]2015-06-24；[修回日期]2015-07-26