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      京大戟醋制前后對(duì)斑馬魚(yú)胚胎的急性毒性研究

      2017-07-13 20:16:02張楷承曹雨誕姚芳張麗丁安偉
      中國(guó)中藥雜志 2017年12期
      關(guān)鍵詞:急性毒性

      張楷承+曹雨誕+姚芳+張麗+丁安偉

      [摘要] 采用模式生物斑馬魚(yú)的胚胎評(píng)價(jià)京大戟醋制前后各提取物急性毒性,同時(shí)以大戟二烯醇為對(duì)照品測(cè)定了各提取物的總萜含量。選取24 h發(fā)育正常的斑馬魚(yú)胚胎,每個(gè)提取物設(shè)8個(gè)濃度和一個(gè)空白對(duì)照組,并觀察給藥后96 h斑馬魚(yú)胚胎的發(fā)育和死亡情況,計(jì)算不同樣品對(duì)斑馬魚(yú)胚胎的半數(shù)致死濃度(LC50)。結(jié)果顯示對(duì)于斑馬魚(yú)胚胎,京大戟醋制前后各提取物均有急性毒性,與生品相比,醋制后毒性顯著降低。不同提取方式中,醇提物毒性大于水提物;不同極性部位中毒性大小依次為石油醚>二氯甲烷>乙酸乙酯>正丁醇、剩余部位。結(jié)合萜類成分含量測(cè)定結(jié)果可推測(cè)萜類成分為京大戟主要毒性成分,且其毒性大小與萜類成分的含量呈正相關(guān)。表明斑馬魚(yú)胚胎模型適用于京大戟毒性評(píng)價(jià),為進(jìn)一步認(rèn)識(shí)與評(píng)價(jià)京大戟的毒性成分及醋制減毒的作用機(jī)制提供合適的研究方法以及理論依據(jù)。

      [關(guān)鍵詞] 京大戟; 醋制; 斑馬魚(yú)胚胎; 急性毒性; 總萜含量

      [Abstract] The embryos of model organism zebrafish were used to evaluate the acute toxicity of the extracts of Euphorbiae Pekinensis Radix and vinegar-processing Euphorbiae Pekinensis Radix, and the total terpene content of each extract was determined by using euphol as the reference standards. Twenty-four h normally developed zebrafish embryos were chosen, and 8 concentrations were adopted for each extract. Then the growth and death of zebrafish embryos were observed at 96 h after administration, and median lethal concentrations (LC50) of the different samples on zebrafish embryos were calculated. The results showed that all of the extracts (before and after vinegar processing) had acute toxicity on zebrafish embryos. The toxicity of vinegar-processing Euphorbiae Pekinensis Radix was significantly lower than that of crude Euphorbiae Pekinensis Radix. Among different extraction methods, ethanol extract was more poisonous than water extract; in different polarity fractions, the toxicity was in the following order: petroleum ether>dichloromethane>ethyl acetate>n-butyl alcohol and remaining part. Combined with the results of the determination of terpene components, it can be concluded that the terpenoids are the main toxic components of Euphorbiae Pekinensis Radix, positively correlated with toxicity degree. It indicates that the zebrafish embryo model is appropriate for the toxicity evaluation of Euphorbiae Pekinensis Radix and provides appropriate research methods and theoretical basis for the further study of the toxic components and the mechanism of reducing toxicity.

      [Key words] Euphorbiae Pekinensis Radix; processing with vinegar; zebrafish; acute toxicity; content of total terpene

      斑馬魚(yú)Barchydanio rerio,為鯉科Danio屬,最早產(chǎn)于孟加拉、印度等地。因其與人類基因具有高度同源性,在蛋白質(zhì)水平上其關(guān)鍵部位的同源性幾乎是100%,且各個(gè)器官如肝、腸、腎等都與人類極為相似,故可用斑馬魚(yú)模擬人類很多疾病[1-2],作為一種新興的模式生物,斑馬魚(yú)有著低成本、易飼養(yǎng)、易于給藥與觀察、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)量多、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn),近年來(lái)已經(jīng)發(fā)展成為全球公認(rèn)的醫(yī)學(xué)和毒理學(xué)動(dòng)物模型 [3-5],且斑馬魚(yú)胚胎毒性研究已經(jīng)延伸到了中藥領(lǐng)域,并取得了喜人成果[6-9]。

      京大戟為大戟科Euphorbiaceace大戟屬Euphorbia植物大戟E. pekinensis Rupr.的干燥根[10],始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》,列為下品,為中醫(yī)常用的峻下逐水藥,常用于水腫脹滿、胸腹積水等癥[11]。因其藥性苦寒有毒,故臨床多使用其醋制品,但現(xiàn)代研究尚不能明確闡述京大戟醋制減毒的原理[12]。經(jīng)毒性實(shí)驗(yàn)表明,醋制后京大戟的藥性緩和,刺激性毒性顯著降低[13],現(xiàn)代化學(xué)成分研究發(fā)現(xiàn),京大戟主要含有萜類等化學(xué)成分[14]。現(xiàn)有報(bào)道多以小鼠、細(xì)胞等手段探究京大戟的毒性,本課題組前期研究表明京大戟對(duì)于小鼠肝、胃、腸均有一定的毒性[15-16],但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)成本較高、時(shí)間較長(zhǎng)、藥物用量大、不易重復(fù);中醫(yī)藥理論強(qiáng)調(diào)用藥的整體作用,而體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)不能夠完全模擬生物體內(nèi)環(huán)境且實(shí)驗(yàn)條件要求較高,與整體動(dòng)物相比較為局限和片面。故本文擬以模式生物斑馬魚(yú)胚胎對(duì)京大戟醋制前后不同提取物進(jìn)行毒性研究,同時(shí)測(cè)定各提取物中總萜的含量,以期對(duì)京大戟醋制減毒的物質(zhì)基礎(chǔ)研究提供依據(jù)。

      1 材料

      1.1 藥材

      京大戟購(gòu)于廣西(20160616),經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)吳啟南教授鑒定為大戟科植物京大戟E. pekinensis的塊根。

      1.2 動(dòng)物

      實(shí)驗(yàn)用魚(yú)為野生型AB品系斑馬魚(yú)[體長(zhǎng)(3.5±0.3) cm,體重(0.45±0.1) g],購(gòu)于南京堯順禹生物科技有限公司,約7月齡,斑馬魚(yú)成魚(yú)在(28.5±0.5) ℃的水中自然交配繁殖魚(yú)卵,養(yǎng)殖與繁殖方法參照zebrafish book[17]。

      1.3 儀器與試劑

      桌上型連續(xù)投料粉碎機(jī)(AH-8111型,北京鑫環(huán)亞科技有限公司);體式顯微鏡(SZX41型,上海明茲精密儀器有限公司);智能生化培養(yǎng)箱(寧波海曙賽福實(shí)驗(yàn)儀器廠),UV-2401可見(jiàn)紫外分光光度計(jì)(島津公司);電熱鼓風(fēng)干燥箱;旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(BUCHI公司);電子天平(梅特勒MS-105DV,1/10 萬(wàn));超聲波清洗儀(KH-500型,昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司);人工海水(蒸餾水,NaCl 13.7 mmol·L-1,KCl 5.4 mmol·L-1,Na2HPO40.25 mmol·L-1,KH2PO40.44 mmol·L-1,CaCl21.3 mmol·L-1,MgSO41.0 mmol·L-1,NaHCO34.2 mmol·L-1);DMSO(批號(hào)2010307,分析純,南京化學(xué)試劑有限公司);大戟二烯醇(實(shí)驗(yàn)室自制,純度大于98%);香草醛(阿拉丁試劑有限公司,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99%,批號(hào)43885);冰醋酸(批號(hào)20160415,分析純,太倉(cāng)滬試試劑有限公司);高氯酸(批號(hào)20150606,優(yōu)級(jí)純,上海金鹿化工有限公司);甲醇(批號(hào)170765,色譜純,江蘇漢邦科技有限公司)。

      2 方法

      2.1 樣品的制備

      2.1.1 生京大戟的制備 取京大戟藥材,除去雜質(zhì),洗凈,加水潤(rùn)透,切厚片,干燥即為生京大戟飲片。

      2.1.2 醋京大戟的制備 據(jù)《中國(guó)藥典》2015年版[11],取凈生京大戟(SJDJ)1 kg加食醋300 g,悶潤(rùn)2 h,加水稀釋至1 500 mL,悶潤(rùn)2 h,文火煮沸至醋吸凈,取出,涼至六七成干,40 ℃減壓干燥8 h,得京大戟醋制品(CJDJ)。

      2.1.3 生京大戟各溶劑提取物的制備 稱取京大戟生品50 g,洗凈,粉碎過(guò)4號(hào)篩,以10倍量乙醇回流提取2次,每次2 h,回收乙醇至無(wú)醇味,得到京大戟生品醇提浸膏(SCT),得率為12.91%。同樣按照上述方法,制備京大戟生品水提物得率為59.36%[用10倍量水回流提取2次,濃縮得到京大戟生品水提浸膏(SST)]。

      醋京大戟各提取物的制備方法同上。醇提物(CCT)得率為13.06%,水提物(CST)為45.12%。

      2.1.4 生京大戟不同提取部位的制備 稱取京大戟生品500 g,洗凈,粉碎過(guò)篩4號(hào),以10倍量95%乙醇回流提取2次,每次2 h,回收乙醇得京大戟生品醇浸膏,將浸膏用水懸浮,依次用石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、正丁醇萃取并回收溶劑得以上4個(gè)部位以及剩余部位。得率分別為石油醚(SPet)2.49%、二氯甲烷(SE)1.18%、乙酸乙酯(SY)4.59%、正丁醇(SZ)2.59%、剩余(SS)1.49%。

      醋京大戟不同部位的制備同上。各極性部位得率分別為石油醚(CPet)2.70%、二氯甲烷(CE)1.38%、乙酸乙酯(CY)3.06%、正丁醇(CZ)3.50%、剩余(CS)4.80%。

      2.2 總萜類含量測(cè)定

      2.2.1 對(duì)照品溶液的制備 精密稱取大戟二烯醇對(duì)照品6.06 mg至50 mL量瓶中,加甲醇至刻度,混勻,即為大戟二烯醇對(duì)照品溶液。

      2.2.2 供試品的制備 精密稱取SCT 12.91 mg,CCT 13.06 mg,至10 mL量瓶中,加甲醇至刻度,混勻。SST 59.36 mg、CST 45.12 mg,至10 mL量瓶中,加蒸餾水溶解,混勻。分別取SPet,SE,SY,SZ,SS 10 mg,精密稱定,置于100 mL量瓶中,加甲醇至刻度,混勻;醋品各極性部位供試品制備同上。

      2.2.3 顯色條件與吸收波長(zhǎng)的確定 精密量取對(duì)照品對(duì)照品0.5 mL和SCT供試品0.25 mL于具塞試管中,置水浴鍋揮干溶劑,加入0.5 mL新鮮配制的0.5%香草醛-冰醋酸溶液以及高氯酸0.6 mL,混勻后100 ℃水浴30 min,取出冷卻后精密加入冰醋酸5 mL,搖勻即得待測(cè)樣品溶液。以相應(yīng)的試劑作為空白,在400~800 nm處進(jìn)行掃描[18]。根據(jù)掃描結(jié)果,選用540 nm為測(cè)定波長(zhǎng)。

      2.2.4 線性關(guān)系考察 分別精密量取大戟二烯醇對(duì)照品溶液0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2 mL,按照上述顯色條件顯色,同法制備空白溶液,參照分光光度法在540 nm處測(cè)定其吸光度。以樣品吸光度(y)為縱坐標(biāo),大戟二烯醇的取樣量(x,mg)為橫坐標(biāo),進(jìn)行線性回歸。

      2.2.5 精密度試驗(yàn) 取SCT供試品適量,按照上述條件顯色后,與540 nm處連續(xù)測(cè)定6次,計(jì)算RSD。

      2.2.6 重復(fù)性試驗(yàn) 精密量取6份SCT,每份0.25 mL,加入具塞試管中,顯色后于540 nm處測(cè)定吸光度,計(jì)算RSD。

      2.2.7 穩(wěn)定性試驗(yàn) 精密量取SCT 0.25 mL,顯色后每隔一段時(shí)間測(cè)定一次吸光度,共測(cè)定6次,計(jì)算RSD。

      2.2.8 加樣回收率試驗(yàn) 精密量取CPet部位供試品6份,每份1 mL,并向其中加入大戟二烯醇對(duì)照品溶液(0.121 2 g·L-1)0.4 mL,水浴揮干溶劑后顯色,于540 nm處測(cè)定其吸光度,計(jì)算平均回收率以及RSD。

      2.3 斑馬魚(yú)毒性評(píng)價(jià)

      2.3.1 斑馬魚(yú)胚胎繁殖及收集 需要產(chǎn)卵前一周提前將雌雄斑馬魚(yú)按照1∶2的比例分開(kāi)喂養(yǎng),產(chǎn)卵前一晚將其合并,撈入特制的產(chǎn)卵容器中,放入氧氣泵以及加熱棒,控制溫度(28.5±0.5) ℃,第2天撈出成魚(yú),收集魚(yú)卵,清洗并除去未受精的死卵以及糞便等雜物。魚(yú)卵采用人工海水培養(yǎng),于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h,挑取健康發(fā)育的受精卵用于實(shí)驗(yàn)。

      2.3.2 DMSO對(duì)斑馬魚(yú)的急性毒性 由于斑馬魚(yú)胚胎無(wú)法口服給藥,故需將樣品溶解于培養(yǎng)胚胎的人工海水中,從而使得斑馬魚(yú)胚胎自主的從水中吸收待測(cè)藥物。京大戟提取物中的萜類成分等不易溶于水,故實(shí)驗(yàn)中采用二甲基亞砜(DMSO)助溶,而DMSO也具有毒性,因此有必要對(duì)其毒性進(jìn)行評(píng)價(jià),從而消除DMSO對(duì)于實(shí)驗(yàn)的影響。

      實(shí)驗(yàn)方法采用靜水實(shí)驗(yàn)法,以96 h為1個(gè)試驗(yàn)周期。采用24孔板,每孔放入10枚健康斑馬魚(yú)胚胎,用滴管將孔中的水吸去,分別加入不同濃度(0.1%,0.2%,0.4%,0.8%,1%,2%,4%)的DMSO人工海水溶液2 mL,每個(gè)濃度設(shè)置1個(gè)平行組與1個(gè)人工海水對(duì)照組,給藥后觀察96 h內(nèi)胚胎的發(fā)育以及死亡情況。得出DMSO對(duì)斑馬魚(yú)的中毒劑量。

      2.3.3 預(yù)實(shí)驗(yàn)確定毒性范圍 將京大戟醋制前后各提取物用人工海水溶解(如需助溶,則加入不超過(guò)0.5%DMSO),配制成濃度不同的一系列樣品(不同提取方式各樣品濃度均為所含生藥量,各極性部位樣品濃度均為浸膏濃度),加入放有10枚健康斑馬魚(yú)胚胎的24孔板中,每孔2 mL,每個(gè)濃度設(shè)置3個(gè)平行組與1個(gè)對(duì)照組,給藥后每隔24 h觀察并記錄胚胎的發(fā)育及死亡情況,4 d后得出各提取物96 h的LC100和LC0

      2.3.4 LC50的測(cè)定 將各供試品按照預(yù)實(shí)驗(yàn)給定的LC100和LC0的范圍,在其中選定組間比例為0.8,按照幾何級(jí)數(shù)梯度設(shè)8個(gè)實(shí)驗(yàn)濃度組以及1個(gè)人工海水對(duì)照組。每個(gè)濃度組設(shè)定3個(gè)平行組以及1個(gè)對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)期間每24 h觀察魚(yú)卵的孵化及死亡情況并及時(shí)記錄,整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期結(jié)束后,將數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)算京大戟各提取物對(duì)斑馬魚(yú)的半數(shù)致死濃度(LC50)。

      2.3.5 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用 SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,數(shù)據(jù)用±s表示,以P<0.05為有顯著性差異,P<0.01為有極顯著性差異。

      3 結(jié)果

      3.1 京大戟總萜含量測(cè)定

      3.1.1 方法學(xué)考察 線性關(guān)系考察中經(jīng)過(guò)線性回歸得回歸方程y= 5.735x-0.020 2(r=0.999 5)。表明該方法線性關(guān)系良好;精密度實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得RSD為0.30%,表明該方法精密度良好;重復(fù)性實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得RSD為2.0%,表明該方法重復(fù)性良好;穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得RSD為1.8%,表明樣品穩(wěn)定性良好,在12 h內(nèi)保持穩(wěn)定;加樣回收率實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得平均回收率為100.7%;RSD為1.5%。表明本方法準(zhǔn)確可行。

      3.1.2 京大戟醋制前后各樣品總萜含量測(cè)定 將京大戟各樣品按照上述方法進(jìn)行顯色,得到樣品溶液,測(cè)定吸光度后計(jì)算總萜含量,結(jié)果見(jiàn)表1。

      3.2 DMSO對(duì)斑馬魚(yú)毒性實(shí)驗(yàn)

      DMSO對(duì)斑馬魚(yú)急性毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2,可見(jiàn)DMSO質(zhì)量濃度在0.5%之內(nèi)對(duì)斑馬魚(yú)96 h不產(chǎn)生急性毒性反應(yīng),可以安全使用。

      3.3 各提取物對(duì)斑馬魚(yú)急性毒性預(yù)實(shí)驗(yàn)

      經(jīng)過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn),得到京大戟醋制前后的不同提取物在96 h對(duì)斑馬魚(yú)胚胎的無(wú)死亡的最大劑量(LC0)和全部死亡的最小劑量(LC100),結(jié)果見(jiàn)表3。

      預(yù)實(shí)驗(yàn)得到京大戟生醋不同溶劑提取部位對(duì)斑馬魚(yú)的LC0和LC100,結(jié)果見(jiàn)表4。

      3.4 京大戟醋制前后不同提取物對(duì)斑馬魚(yú)胚胎96 h的LC50

      各組斑馬魚(yú)胚胎給藥后,每隔24 h觀察死亡情況并及時(shí)挑出死亡的胚胎,記錄數(shù)據(jù),96 h實(shí)驗(yàn)結(jié)束,統(tǒng)計(jì)死亡情況,計(jì)算得到各樣品對(duì)斑馬魚(yú)的LC50。結(jié)果表明,與生品相比,醋制后各提取物均有LC50有明顯升高(P<0.01),表明醋制后毒性顯著減??;對(duì)于不同提取方式,生品與醋品的水提物毒性明顯減小與醇提物;不同極性部位中,極性較小的石油醚、二氯甲烷部位毒性最強(qiáng),其余部位的LC50均有明顯升高(P<0.01),可推測(cè)京大戟中極性較小的化合物毒性較大。京大戟醋制前后不同提取物L(fēng)C50的測(cè)定具體結(jié)果見(jiàn)表5,圖1;不同極性部位結(jié)果見(jiàn)表6,圖2。

      x

      3.5 京大戟醋制前后不同提取物對(duì)斑馬魚(yú)胚胎的量-毒關(guān)系

      上述實(shí)驗(yàn)得到的不同濃度的京大戟生品醇提物對(duì)斑馬魚(yú)的毒性情況,以藥液濃度 (mg·L-1)為橫坐標(biāo),斑馬魚(yú)的死亡率(%)為縱坐標(biāo)繪圖。可以得到京大戟醋制前后不同提取物的量-毒曲線,見(jiàn)圖3。按照同樣的方法得到京大戟醋制前后醇提物不同溶劑提取部位的量-毒曲線,見(jiàn)圖4。結(jié)果表明京大戟醋制前后各提取物對(duì)斑馬魚(yú)胚胎均有明顯的量毒關(guān)系。

      4 討論

      京大戟作為常用有毒中藥,因其苦寒有毒,醋制機(jī)制又尚不明確,一直以來(lái)嚴(yán)重制約其發(fā)展和臨床使用。因此,運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)手段闡述京大戟的毒性成分、作用機(jī)制以及醋制減毒的原理,成為了京大戟研究的重點(diǎn)。斑馬魚(yú)作為一種新的模式生物,比細(xì)胞以及小鼠等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),如高通量、低成本、易觀察、給藥量少、重復(fù)性好等[19-20],本實(shí)驗(yàn)中使用斑馬魚(yú)胚胎對(duì)各提取物進(jìn)行LC50的測(cè)定,相比于小鼠,斑馬魚(yú)胚胎的數(shù)量較多,在數(shù)據(jù)基數(shù)大的情況下,實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)更加穩(wěn)定可靠,且大大節(jié)約了時(shí)間以及成本。李興華等[21]采用小鼠測(cè)定京大戟生品不同提取物的LC50,由于小鼠個(gè)體較大,耐受性較強(qiáng),只能測(cè)定醇提物,而水提物急性毒性無(wú)法測(cè)出;對(duì)于不同極性部位,本文采用斑馬魚(yú)胚胎,毒性評(píng)價(jià)結(jié)果與王奎龍等[22]使用小鼠測(cè)定的毒性大小相一致,表明斑馬魚(yú)胚胎可以代替小鼠,更加方便快捷的對(duì)京大戟的毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,胚胎完全透明,可以在顯微鏡下觀察其孵化以及發(fā)育情況,與空白組相比,給藥組尤其是毒性較大的石油醚、二氯甲烷部位,胚胎發(fā)育明顯遲緩,且表現(xiàn)出卵黃囊吸收延遲、肝臟以及胃腺腸道發(fā)育不良、血流速度減緩、心包水腫等癥狀,表明京大戟毒性成分對(duì)于斑馬魚(yú)胚胎有明顯的發(fā)育毒性,且對(duì)肝、胃腸、心臟等均具有一定毒性,而后期研究京大戟毒性成分的作用部位以及作用機(jī)制時(shí)優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

      綜合斑馬魚(yú)毒性評(píng)價(jià)與含量測(cè)定2個(gè)方面的結(jié)果,可知京大戟中的毒性成分主要集中在石油醚、二氯甲烷部位,而且經(jīng)過(guò)醋制,這2個(gè)部位中萜類成分的含量下降也最明顯,因此可通過(guò)分離這2個(gè)部位中的化合物,來(lái)進(jìn)一步確定京大戟中的毒性成分。京大戟在醋制過(guò)程中,加入了醋并且與水共煮,期間可能發(fā)生酸水解等其他化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致毒性成分化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而降低了毒性。故可采用醋酸酸水解等方法,將毒性成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化并與醋京大戟成分進(jìn)行比對(duì),對(duì)醋制中成分轉(zhuǎn)化的過(guò)程進(jìn)行追蹤,從而進(jìn)一步闡明京大戟毒性的物質(zhì)基礎(chǔ)以及醋制減毒機(jī)制。同時(shí)也為以斑馬魚(yú)為動(dòng)物模型進(jìn)行生物活性導(dǎo)向分析毒性及有效成分提供新思路。

      [參考文獻(xiàn)]

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      [責(zé)任編輯 孔晶晶]

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