楊慧海,王露露,何曉鳳,孫航,劉芳芳,張晶
(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130118;2.長(zhǎng)春科技學(xué)院醫(yī)藥學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130600)
梅花鹿鹿茸總蛋白對(duì)順鉑誘導(dǎo)腎損傷小鼠的保護(hù)作用及其機(jī)制
楊慧海1,王露露2,何曉鳳1,孫航1,劉芳芳2,張晶1
(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130118;2.長(zhǎng)春科技學(xué)院醫(yī)藥學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130600)
目的 研究梅花鹿鹿茸總蛋白(SVPr)對(duì)小鼠腎毒性的保護(hù)作用及其機(jī)制。方法40只ICR小鼠隨機(jī)分為5組,即正常對(duì)照組(ig蒸餾水)、模型組(ig蒸餾水7 d,第7天ip給予順鉑25 mg·kg-1造模,隨后ig蒸餾水3 d)及SVPr 5,10和20 mg·kg-1給藥組(ig給予SVPr 7 d,末次給藥2 h后ip給予順鉑25 mg·kg-1,隨后ig給予SVPr治療3 d)。用試劑盒方法測(cè)定小鼠腎功能指標(biāo)尿素氮(BUN)和血肌酐(SCr),氧化應(yīng)激反應(yīng)指標(biāo)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)及炎癥因子腫瘤壞死因子α(TNF-α)和白細(xì)胞介素6(IL-6)水平,Western蛋白印跡法測(cè)定胱天蛋白酶3、促凋亡蛋白(Bax)和抗凋亡蛋白(Bcl-2)表達(dá),HE染色觀察腎組織病理變化。結(jié)果 SVPr 5,10和20 mg·kg-1可顯著降低SCr,BUN,MDA,TNF-α和IL-6的水平及活化的胱天蛋白酶3和Bax表達(dá)(P<0.05,P<0.01),增加SOD,CAT和GSH的活性及Bcl-2的表達(dá)(P<0.05,P<0.01);改善腎組織病理變化。結(jié)論SVPr改善順鉑誘導(dǎo)的小鼠腎毒性,其機(jī)制與抑制氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡有關(guān)。
鹿茸總蛋白;順鉑;腎毒性;保護(hù)作用
DOl:10.3867/j.issn.1000-3002.2017.06.010
藥物性腎損傷是指暴露于具有毒性或者潛在毒性藥物之后,導(dǎo)致腎受到不同程度的損傷[1],其臨床表現(xiàn)為尿檢異常、腎病理結(jié)構(gòu)異常和腎功能異常等[2]。目前,藥物性腎毒性主要類型有急性腎損傷、急性腎衰竭、急性間質(zhì)性腎病和腎病綜合征等[3]。順鉑是常用的抗腫瘤藥物,其抗瘤譜廣,抗癌活性高[4-5]。但其在抗癌的同時(shí),具有藥物腎毒性,引起急性腎損傷。因此,減小順鉑腎毒性成為研究熱點(diǎn)。
中醫(yī)理論認(rèn)為,順鉑腎毒性屬“藥毒”、“腎虛”,其本質(zhì)為腎精氣不足[6]。順鉑在腎中高濃度的分布和長(zhǎng)時(shí)間的積累,導(dǎo)致腎不同程度的損傷[7]。順鉑腎毒性的病理機(jī)制主要分為2方面:一是減少腎小球?yàn)V過率,升高血清中肌酐(creatinine,Cr)和尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)含量[8];二是腎近端小管上皮細(xì)胞缺血甚至壞死[9]。組織病理學(xué)分析發(fā)現(xiàn),順鉑能夠嚴(yán)重?fù)p害腎組織結(jié)構(gòu),出現(xiàn)大面積壞死區(qū)域,細(xì)胞排列疏松,刷狀緣消失,腎小球出現(xiàn)明顯萎縮,腎小管空泡變性等。
順鉑腎毒性的分子機(jī)制復(fù)雜,大多數(shù)研究認(rèn)為其機(jī)制與氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡等相關(guān)。順鉑誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)主要由2方面因素:一是誘導(dǎo)產(chǎn)生大量活性氧,二是抑制或減弱抗氧化酶的活性。順鉑誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的氧自由基使細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),改變了膜的通透性,導(dǎo)致生物膜功能異常[10]。超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)和過氧化氫酶(catalase,CAT)是常見的清除自由基的抗氧化酶,丙二醛(malondialdehyde,MDA)是反映脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的常用指標(biāo)[11]。炎癥反應(yīng)是順鉑腎毒性中另一種重要的分子機(jī)制,該機(jī)制與順鉑激活腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor alpha-α,TNF-α)有關(guān),從而增加白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6)和IL-1分泌以及細(xì)胞間黏附分子1的表達(dá),并且促進(jìn)中性粒細(xì)胞黏附到腎內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生大量的活性氧,引起腎損傷[12-13]。順鉑誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡反應(yīng)機(jī)制主要表現(xiàn)為激活胱天蛋白酶3蛋白并調(diào)控促細(xì)胞凋亡基因Bax和抗凋亡基因Bcl-2的表達(dá),導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[14-15]。
《中華人民共和國藥典》中記載,鹿茸具有壯腎陽、益精血的功效,能夠治療陽痿滑精、宮冷不孕、畏寒和筋骨疲軟等癥狀[16]?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,鹿茸具有清除自由基、抗炎和抗腫瘤等作用[17-19],梅花鹿鹿茸(Cervus nippon temminck)水提取物對(duì)順鉑腎毒性有一定的改善作用[20-22]。本研究旨在探討梅花鹿鹿茸中對(duì)順鉑腎毒性發(fā)揮保護(hù)作用的成分及其機(jī)制。
1.1 動(dòng)物、細(xì)胞、試劑和儀器
梅花鹿二杠茸于2016年采購于吉林雙陽鹿場(chǎng),經(jīng)吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)中藥材學(xué)院張晶教授鑒定品種為梅花鹿鹿茸。鹿茸粉碎過80目篩,取鹿茸粉末50.0 g,按料液比1∶3加入蒸餾水,60℃,80 Hz條件下超聲30 min,過濾,重復(fù)3次,合并提取液[23]。在提取液中加入95%乙醇使醇含量達(dá)80%(V/V)以上。4℃下靜置24 h后,8000×g離心10 min,分別收集沉淀和上清液。上清液濃縮至無醇味后,冷凍干燥,得梅花鹿鹿茸總蛋白(sika deer velvet antler protein,SVPr),1 g鹿茸總蛋白相當(dāng)于20 g藥材。
雄性ICR小鼠40只,SPF級(jí),體質(zhì)量18~22 g,購自于長(zhǎng)春市億斯實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限責(zé)任公司,動(dòng)物許可證號(hào)為SCXK-(吉)2011-0007。動(dòng)物飼養(yǎng)條件符合實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理委員會(huì)的要求,小鼠自由飲食飲水,室溫23.0~25.0℃,濕度55%~65%,明暗交替12 h的環(huán)境中適應(yīng)性飼養(yǎng),每天更換墊料,適應(yīng)性飼養(yǎng)1周。
順鉑(上海思域化工科技有限公司,純度≥99%);Cr,BUN,MDA,谷胱甘肽(glutathione,GSH),CAT和SOD測(cè)定試劑盒,南京建成生物工程研究所;小鼠TNF-α和IL-6 ELISA試劑盒,上海朗頓生物科技有限公司;兔抗鼠胱天蛋白酶3、Bax、Bcl-2和β肌動(dòng)蛋白單抗(一抗)及HRP標(biāo)記山羊抗兔IgG抗體(二抗),北京博奧森生物技術(shù)有限公司;OTC冷凍包埋液,美國Sakura Finetek公司;其余化學(xué)試劑均為分析純。
BP211D電子天平(萬分之一),德國Switzerland公司;KQ-250DB數(shù)控超聲清洗器,昆山超聲波儀器有限公司;TGL-16G離心機(jī),上海安亭科學(xué)儀器制造廠;冷凍切片機(jī),德國Leica;SpectraMax Plu384續(xù)光譜掃描式酶標(biāo)儀,美谷分子儀器有限公司;XSPBM-8CA生物顯微鏡,上海彼愛姆光學(xué)儀器制造有限公司;CO2培養(yǎng)箱,西班牙SELECTA公司;超凈工作臺(tái),日本SANYO公司。
1.2 實(shí)驗(yàn)分組及處理
40只ICR小鼠隨機(jī)分為5組。正常對(duì)照組,按小鼠體質(zhì)量(0.01 mL·g-1)連續(xù)ig蒸餾水10 d;模型組,按小鼠體質(zhì)量(0.01 mL·g-1)連續(xù)ig蒸餾水7 d后,第7天ig蒸餾水2 h后ip順鉑(25 mg·kg-1)造模,隨后繼續(xù)ig蒸餾水3 d;SVPr給藥組分別按小鼠體質(zhì)量(0.01 mL·g-1)連續(xù)7 d,ig給予SVPr 5,10和20 mg·kg-1,末次ig 2 h后,ip給予順鉑(25 mg·kg-1)致腎損傷,隨后繼續(xù)ig給予SVPr 3 d。所有小鼠第10天給藥前12 h禁食不禁水,給藥1 h后眼眶內(nèi)靜脈取血后麻醉處死。整個(gè)給藥期間觀察小鼠體質(zhì)量變化及日?;顒?dòng)情況。
1.3 小鼠體質(zhì)量變化、腎指數(shù)和腎功能測(cè)定
實(shí)驗(yàn)過程中,每天ig給藥前記錄小鼠體質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,計(jì)算各組小鼠體質(zhì)量變化率。小鼠處死后立即取新鮮雙側(cè)腎組織去包膜脂肪稱重,并計(jì)算腎指數(shù)=(腎質(zhì)量/體質(zhì)量)×100。
取血液樣本2 mL,待血液凝固30 min后,3500×g離心取上清液。Cr采用肌氨酸氧化酶法測(cè)定,BUN采用脲酶法測(cè)定。
1.4 氧化應(yīng)激指標(biāo)的測(cè)定
冰浴狀態(tài)下解剖小鼠,取雙側(cè)腎,去除腎被膜。左腎剪取腎皮質(zhì)按1∶9比例加入冰浴0.9%NaCl溶液稀釋研磨制備成10%勻漿組織液,在4℃下3500×g離心10 min,取上清液按照試劑盒的步驟進(jìn)行腎組織勻漿中SOD,CAT,MDA和GSH含量的測(cè)定。
1.5 ELlSA測(cè)定血清和腎組織中TNF-α和lL-6的含量
采用ELISA測(cè)定小鼠血清和腎組織中TNF-α和IL-6水平的測(cè)定。按照試劑盒說明書操作,用酶標(biāo)儀在450 nm波長(zhǎng)處測(cè)定A450nm值,據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算含量。
1.6 Western蛋白印跡法檢測(cè)胱天蛋白酶3,Bax和Bcl-2表達(dá)
采用RIPA裂解液提取小鼠腎組織總蛋白,BCA試劑盒測(cè)定蛋白質(zhì)濃度。在各組織樣品中加入2×上樣緩沖液,沸水煮10 min,將組織蛋白變性。然后,采用12%十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳將組織樣本進(jìn)行分離后,在80 V,60 min條件下進(jìn)行轉(zhuǎn)膜。將轉(zhuǎn)好的PVDF膜,用PBST洗凈放入5%脫脂奶粉中進(jìn)行封閉,4℃過夜后,取出膜用PBST溶液洗凈,進(jìn)行一抗(胱天蛋白酶3,1∶1000;Bax,1∶500;Bcl-2,1∶500;β肌動(dòng)蛋白,1∶500)室溫孵育2 h,用PBST溶液進(jìn)行洗膜,重復(fù)3次,每次10 min。將洗凈的PVDF膜,進(jìn)行二抗(1∶1000)室溫孵育2 h,用PBST溶液洗膜,重復(fù)3次,每次10 min。最后,用ECL顯色試劑盒進(jìn)行顯色,用Image J分析軟件進(jìn)行積分吸光度值分析。
1.7 HE染色觀察組織病理變化
冰浴狀態(tài)下解剖小鼠,取雙側(cè)腎,去除腎被膜。將新鮮的右腎修剪成大小為4 mm×3 mm×3 mm組織塊,立刻用OTC冷凍包埋劑進(jìn)行包埋,放入-20℃冷凍切片機(jī)中進(jìn)行固定。然后將固定好的組織進(jìn)行切片,厚度6 μm。將切好的腎組織切片按照HE染色步驟進(jìn)行染色,然后用中性樹膠封片,用光學(xué)顯微鏡分別在100和400倍顯微鏡下觀察腎組織病理學(xué)變化。病理標(biāo)本進(jìn)行編號(hào),每組隨機(jī)選取3個(gè)標(biāo)本在光學(xué)顯微鏡下隨機(jī)選取8個(gè)視野,根據(jù)損傷程度進(jìn)行評(píng)分。0分:無損傷;1分:腎小管上皮腫脹,出現(xiàn)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn);2分:腎小管出現(xiàn)大面積炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),管腔擴(kuò)張;3分:腎小管上皮細(xì)胞核染色消失;4分:腎小管結(jié)構(gòu)破壞,上皮細(xì)胞核無著色。利用Ridit軟件分析結(jié)果 。
1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析
實(shí)驗(yàn)結(jié)果 數(shù)據(jù)采用x±s表示,用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析,各組間均數(shù)比較采用單因素方差分析(ANOVA),組間比較用SNK-q檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 SVPr對(duì)順鉑誘導(dǎo)腎損傷小鼠體質(zhì)量、腎指數(shù)和腎功能的影響
表1所示,與正常對(duì)照組相比,模型組造模后體質(zhì)量及其造模前后的變化和腎指數(shù)均顯著增加(P<0.05),表明順鉑對(duì)小鼠腎有損傷作用,造模成功。與模型組相比,經(jīng)過SVPr 5,10和20 mg·kg-1治療后,能夠明顯改善小鼠體質(zhì)量和腎指數(shù)的變化(P<0.05)。
與正常對(duì)照組相比,模型組小鼠血清Cr和BUN含量顯著升高(P<0.01),說明腎小球過濾功能嚴(yán)重紊亂,腎嚴(yán)重受損;與模型組相比,不同劑量的SVPr給藥組均能明顯減少血清Cr和BUN的含量(P<0.05,P<0.01),但均未恢復(fù)到正常水平(圖1)。
2.2 SVPr對(duì)順鉑誘導(dǎo)腎損傷小鼠腎組織氧化應(yīng)激反應(yīng)的影響
與正常對(duì)照組相比,模型組小鼠腎組織中SOD和CAT的活性和GSH的含量顯著降低(P<0.01),MDA含量明顯升高(P<0.05)。與模型組相比,經(jīng)不同劑量的SVPr治療后,小鼠腎組織中SOD和CAT活性和GSH含量顯著提高(P<0.05),而10和20 mg·kg-1組MDA水平明顯減少(P<0.05,P<0.01),5 mg·kg-1組MDA含量無明顯變化(圖2)。
Tab.1 Effect ofsika deer velvetantler protein(SVPr)on body mass and kidney index of mice with kidney injury induced by cisplatin
Fig.1 Effect of SVPr on serum urea nitrogen(BUN)and creatinine(Cr)levels of mice with kidney injury induced by cisplatin.See Tab.1 for the mouse treatment.x±s,n=6.**P<0.01,compared with normal control group;#P<0.05,##P<0.01,compared with model group.
Fig.2 Effect of SVPr on catalase(CAT),superoxide dismutase(SOD),glutathione(GSH)and malondialdehyde(MDA)of mice with kidney injury induced by cisplatin.See Tab.1 for the mouse treatment.x±s,n=6.**P<0.01, compared with normal control group;#P<0.05,##P<0.01,compared with model group.
2.3 SVPr對(duì)順鉑誘導(dǎo)腎損傷小鼠腎組織中TNF-α和lL-6水平的影響
與正常對(duì)照組相比,模型組小鼠血清和腎組織中TNF-α和IL-6水平明顯升高(P<0.05)。與模型組相比,不同劑量的SVPr給藥組小鼠血清和腎組織中TNF-α和IL-6水平明顯減少(P<0.05,P<0.01),但均未恢復(fù)到正常水平(圖3)。
2.4 SVPr對(duì)順鉑誘導(dǎo)腎損傷小鼠腎組織細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)的影響
與正常對(duì)照組相比,模型組小鼠腎組織中活化的胱天蛋白酶3和Bax蛋白表達(dá)明顯增加(P<0.01),Bcl-2的表達(dá)顯著下降(P<0.01)。與模型組相比,不同劑量的SVPr給藥組小鼠腎組織中活化的胱天蛋白酶3和Bax表達(dá)明顯下降(P<0.05),抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)升高(P<0.01),但均未恢復(fù)到正常水平(圖4)。
Fig.3 Effect of SVPr on tumour necrosis factor-α(TNF-α )and interleukin-6(lL-6)in serum and kidney of mice with kidney injury induced by cisplatin.See Tab.1 for the mouse treatment.x±s,n=6.**P<0.01,compared with normal control group;#P<0.05,##P<0.01,compared with model group.
Fig.4Effect of SVPr on expression of apoptosisrelated proteins of mice with kidney injury induced by cisplatin.See Tab.1 for the mouse treatment.x±s,n=6.**P<0.01,compared with normal control group;#P<0.05,##P<0.01,compared with model group.
2.5 SVPr對(duì)順鉑誘導(dǎo)腎損傷小鼠腎組織病理變化的影響
用光學(xué)顯微鏡分別在100和400倍鏡下觀察。與正常對(duì)照組相比,模型組小鼠腎小管腔出血,腎小管空泡變性,上皮細(xì)胞脫落和變性壞死以及腎小球皺縮等。與模型組相比,SVPr給藥組小鼠腎病理變化均有所改善,但均未恢復(fù)到正常對(duì)照組水平(圖5)。根據(jù)Ridit分析可知,與正常對(duì)照組相比,模型組腎小管壞死程度等級(jí)提高,SVPr治療組與模型組相比,壞死等級(jí)降低(表2)。
Fig.5 Effect of SVPr on histopathological changes of kidney of mice with kidney injury induced by cisplatin.See Tab.1 for the mouse treatment.There was acure tubular epithelial cell necrosis,cellular vacuolization and cast formationin in model gorup.Cisplatin-induced histopathological changes were significantly attenuated in SVPr groups.Arrows show the structure of glomerulus.
Tab.2 Effect of SVPr on renal tubular necrosis grade of mice with kidney injury induced by cisplatin
本研究結(jié)果 表明,順鉑25 mg·kg-1顯著誘導(dǎo)小鼠血清中Cr和BUN水平升高,同時(shí)腎組織中SOD,CAT和GSH水平顯著降低,MDA水平升高。經(jīng)SVPr治療后,血清中Cr和BUN水平降低,腎中SOD,CAT和GSH水平升高,MDA水平降低。由此提示,SVPr治療后,順鉑所致的小鼠腎功能和氧化應(yīng)激反應(yīng)得到不同程度的恢復(fù)。ip給予順鉑誘導(dǎo)急性腎損傷模型小鼠血清和腎組織中TNF-α和IL-6水平明顯升高;經(jīng)SVPr治療后,血清和腎組織中TNF-α和IL-6水平顯著降低,表明SVPr能夠通過抑制炎癥反應(yīng)發(fā)揮腎保護(hù)作用。Western蛋白印跡法結(jié)果 顯示,順鉑誘導(dǎo)急性腎損傷小鼠腎組織中活化的天胱蛋白酶3和Bax表達(dá)明顯增加,Bcl-2表達(dá)顯著下降;經(jīng)SVPr治療后,細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)均有所改善,但均未恢復(fù)到正常水平,表明SVPr能夠通過抑制細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白的表達(dá)發(fā)揮腎保護(hù)作用。HE染色觀察小鼠腎組織病理變化,結(jié)果 表明,SVPr對(duì)順鉑誘導(dǎo)的腎組織損傷具有改善作用。
綜上所述,SVPr能夠改善順鉑誘導(dǎo)的小鼠腎毒性,其作用機(jī)制與抑制腎組織氧化應(yīng)激反應(yīng)、炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡有關(guān)。
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(本文編輯:賀云霞)
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Protective effect of Sika deer velvet antler protein on cisplatin-induced kidney injury
YANG Hui-hai1,WANG Lu-lu2,HE Xiao-feng1,SUN Hang1,LIU Fang-fang2,ZHANG Jing1
(1.College of Traditional Chinese Medicine,Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China; 2.Medicinal College,Changchun Science-Technology University,Changchun 130600,China)
OBJECTlVETo investigate the protective effect of Sika deer velvet antler protein(SVPr)against renal toxicity in mice and its mechanism.METHODSForty ICR mice were randomly divided into 5 groups:normal control group(ig distilled water),model group(ig distilled water for 7 d,on the 7thday,ip cisplatin 25 mg·kg-1to establish the model,afterwards ig distilled water for 3 d)and SVPr 5,10 and 20 mg·kg-1groups(ig SVPr for 7 d,cisplatin 25 mg·kg-1was provided 2 h after the last administration,then ig SVPr for 3 d).Testing kits were adopted for the measurement of renal indexes in mice,such as blood urea nitrogen(BUN)and serum creatinine(SCr);oxidative stress indictors of super oxide dismutase(SOD),catalase(CAT),glutathione(GSH)and malondialdehyde(MDA);inflammation indictor levels of tumor necrosis factor-α(TNF-α)and interleukin-6(IL-6).Caspase 3,Bax and Bcl-2 were detected via Western blotting,and renal pathological changes were observed by HE staining.RESULTSSVPr(5,10 and 20 mg·kg-1)significantly reduced the levels of SCr,BUN,MDA,TNF-α and IL-6,and the expressions of caspase 3 and Bax(P<0.05),but increased the activities of SOD,CAT and GSH,and the expression of Bcl-2(P<0.05).The renal pathological changes were improved.CONCLUSlONSVPr can reduce renal toxicity induced by cisplatin in mice,and the mechanism is probably related to inhibiting oxidative stress or inflammatory reaction and improving cell apoptosis.
Sika deer antler protein;cisplatin;nephrotoxicity;renal protection
The project supported by Science and Technology Development Program of Jilin Province(20160204004YY)
ZHANG Jing,E-mail:zhjing0701@163.com,Tel:(0431)84533358;LIU Fang-fang,E-mail: 153085289@qq.com,Tel:(0431)84533087
R285
A
1000-3002(2017)06-0561-07
2017-03-10接受日期:2017-05-31)
吉林省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(20160204004YY)
楊慧海,男,碩士研究生,主要從事天然產(chǎn)物開發(fā)研究。
張晶,E-mail:zhjing0701@163.com,Tel:(0431)84533358;劉芳芳,E-mail:153085289@qq.com,Tel:(0431)84533087