梁紹滿 鄧小敏
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【實(shí)驗(yàn)研究】
四逆散對(duì)2型糖尿病大鼠血糖、11βHSD1及GR的影響
梁紹滿1鄧小敏2△
目的 觀察研究四逆散對(duì)2型糖尿病大鼠胰島素抵抗的影響及作用機(jī)制。方法 利用高糖高脂飼料喂養(yǎng)聯(lián)合腹腔注射鏈脲佐菌素(STZ)的方法建立2型糖尿病大鼠模型。設(shè)空白對(duì)照組、模型組、四逆散高劑量組及四逆散低劑量組,給藥4周后測(cè)各組大鼠體質(zhì)量、空腹血糖 (FPG)、隨機(jī)血糖、血清胰島素(FINS) 水平、血漿皮質(zhì)酮含量,并計(jì)算胰島素抵抗指數(shù),采用Western blot法檢測(cè)肝臟組織中11β-HSD1、GR蛋白表達(dá)。結(jié)果 給藥后,四逆散可以控制糖尿病大鼠體質(zhì)量增長(zhǎng)(P<0.05),具有降低空腹及隨機(jī)血糖的作用(P<0.01),且中藥高劑量組降血糖效果更佳,降低血清胰島素水平、胰島素抵抗指數(shù)水平(P<0.05 或P<0.01),降低血漿皮質(zhì)酮含量(P<0.05)。模型組肝臟11β-HSD1、GR蛋白表達(dá)量上調(diào),經(jīng)中藥治療后兩種蛋白的表達(dá)量均有所下調(diào)(P<0.01)。結(jié)論 四逆散能夠改善 2型糖尿病大鼠胰島素抵抗,其作用機(jī)制可能與下調(diào)11β-HSD1、GR蛋白的表達(dá)有關(guān)。
四逆散;2型糖尿病;從肝論治;11β-HSD1;GR
糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)是一種由遺傳因素和多種環(huán)境因素引起以慢性高血糖為特征的代謝性疾病,是一種可伴隨因胰島素分泌絕對(duì)不足或相對(duì)不足,以及靶組織細(xì)胞對(duì)胰島素敏感性降低引起糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、水和電解質(zhì)代謝紊亂綜合征,臨床常表現(xiàn)為多飲、多食、多尿,體質(zhì)量下降。目前在我國糖尿病患者中大約90%~95%屬于2型糖尿病(TyPe 2 Diabetes Mellitus,T2DM),而IR和胰島β細(xì)胞分泌功能障礙是T2DM發(fā)生發(fā)展進(jìn)程中的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。研究發(fā)現(xiàn)精神創(chuàng)傷、易激易郁或持久性緊張可誘發(fā)或加重糖尿病,這可能由于各種情志刺激影響大腦皮質(zhì)以及皮質(zhì)下中樞以致影響腦垂體、腎上腺、胰腺等,即通過神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)影響糖脂代謝而發(fā)病[1]。也有研究[2]認(rèn)為抑郁是糖尿病的最常見的心理障礙之一,給患者帶來沉重的精神壓力。四逆散是中藥復(fù)方制劑,我們?cè)谂R床主要用于治療2型糖尿病胰島素抵抗并發(fā)情志異常疾病,本研究從糖代謝、糖皮質(zhì)激素方面,采用分子生物學(xué)方法探討四逆散治療糖尿病胰島素抵抗的藥效作用及其作用機(jī)制。
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 清潔級(jí)雄性SD大鼠110只,12周齡,體質(zhì)量(200±20)g,購自廣西醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心。飼養(yǎng)于廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)室溫度恒定為:(26±2)℃,相對(duì)濕度60%~80%。飼養(yǎng)環(huán)境符合醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境設(shè)施要求,實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)動(dòng)物的處置符合動(dòng)物倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。
1.1.2 飼料 動(dòng)物飼料購自廣西醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心,分為普通基礎(chǔ)飼料和高糖高脂飼料,高糖高脂飼料由基礎(chǔ)飼料67.7%、豬油10%、蔗糖20%、膽固醇2.0%、膽酸鹽0.3%組成,經(jīng)廣西中醫(yī)藥研究院加工為顆粒飼料。
1.1.3 藥物準(zhǔn)備 四逆散組成:柴胡、白芍、枳實(shí)、甘草,按原方比例1∶1∶1∶1配齊藥物,購于廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院中藥房。加入5倍蒸餾水浸泡60 min,快速加熱至沸騰,而后保持微沸狀態(tài)15 min,趁熱抽濾;剩余藥渣中加入3倍蒸餾水,浸泡30 min,快速加熱至沸,微沸10 min,趁熱抽濾。合并2次濾液,水浴濃縮至含生藥量1 g·mL-1,分裝滅菌,4℃儲(chǔ)存?zhèn)溆?。灌胃前提前取出藥液,加熱至常溫后使用?/p>
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 模型制備 所有大鼠均予自由攝食基礎(chǔ)飼料及飲水適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,隨后高糖高脂組換予高糖高脂飼料飼養(yǎng)。采用高糖高脂飼料加小劑量STZ注射造模。高糖高脂組大鼠在高糖高脂飼料喂養(yǎng)4周后空腹腹腔注射低劑量STZ(35 mg/kg,Sigma公司)1次,正常對(duì)照組腹腔注射等劑量的檸檬酸緩沖液(STZ 用PH4.2的 0.1mmol/L 檸檬酸緩沖液配制)。造模時(shí),STZ需要現(xiàn)配現(xiàn)用。剔除血糖值升高不符合要求的動(dòng)物并選出健康狀態(tài)相對(duì)較好的60只大鼠在進(jìn)行隨機(jī)分組治療。糖尿病大鼠成模標(biāo)準(zhǔn)為STZ造模72 h(3天)后剪尾取血測(cè)血糖,以隨機(jī)血糖≥16.7mmol/L 認(rèn)為造模成功。
1.2.2 動(dòng)物分組 按隨機(jī)分配原則選取SD大鼠110只,分為空白對(duì)照組20只,高糖高脂組90只。將60只高糖高脂組中造模成功的大鼠隨機(jī)分為模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組,共三組,每組20只。
1.2.3 給藥 造模后空白對(duì)照組與模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組繼續(xù)予標(biāo)準(zhǔn)大鼠基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)。正常對(duì)照組給予生理鹽水灌胃(5ml/kg),模型組給予生理鹽水灌胃(5ml/kg),中藥高劑量組給予四逆散煎劑濃縮液灌胃(10 g生藥量/kg),中藥低劑量組給予四逆散煎劑濃縮液灌胃(5 g生藥量/kg),各組每日灌胃1次,連續(xù)灌胃4周。
1.2.4 取材 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,大鼠禁食12 h,空腹血糖的檢測(cè)采用腹主動(dòng)脈取血,不抗凝取血清測(cè)胰島素(FINS),抗凝取血漿測(cè)皮質(zhì)酮(CORT),低溫保存,待檢;隨后分離出肝臟組織,取肝右葉下緣2cm×1cm大小組織并分割成數(shù)小塊,用生理鹽水沖洗干凈后,置于濾紙上吸干,放入事先編號(hào)的凍存管中,液氮保存,置于-80℃冰柜冰凍保存,以留待制備蛋白標(biāo)本。
1.2.5 檢測(cè) 采用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法(ELISA法)測(cè)胰島素(FINS)、皮質(zhì)酮(CORT),指標(biāo)檢測(cè)嚴(yán)格按照ELISA試劑盒說明書進(jìn)行操作。胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)的計(jì)算方法:FPG×FINS/22.5;采用Western Blot法檢測(cè)肝臟11β-HSD1、GR蛋白,用Image J軟件對(duì)膠片進(jìn)行掃描,將各組大鼠肝臟蛋白水平以β-actin標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行量化分析。
2.1 各組大鼠體質(zhì)量比較 造模前1周模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組大鼠體質(zhì)量較空白對(duì)照組明顯增加,差異具有非常顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),提示高脂飼料對(duì)比普通飼料更能增加大鼠體質(zhì)量。造模第0周(即造模成功伊始),造模大鼠出現(xiàn)體質(zhì)量驟降、血糖增高現(xiàn)象,且造模大鼠的進(jìn)食量、進(jìn)水量較空白對(duì)照組明顯增多,多數(shù)大鼠開始出現(xiàn)多尿的情況,說明成功造成2型糖尿病大鼠模型;但此時(shí)造模的三個(gè)組之間比較,大鼠體質(zhì)量變化并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。造模第4周(即給藥治療后第4周),兩個(gè)給藥組體質(zhì)量與模型組比較,明顯降低,差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),中藥低劑量組體質(zhì)量與中藥高劑量組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),提示四逆散治療對(duì)大鼠體質(zhì)量增長(zhǎng)具有抑制作用,不論湯藥劑量的高低均可控制糖尿病大鼠體質(zhì)量增長(zhǎng)。見表1。
表1 各組大鼠體質(zhì)量(g)的變化 (只,
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01,與模型組比較,2)P<0.05
2.2 各組大鼠隨機(jī)血糖比較 實(shí)驗(yàn)過程中,模型組大鼠與中藥高劑量組、中藥低劑量組血糖均維持在較高水平,明顯高于空白對(duì)照組,差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。造模伊始,模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組間血糖差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。經(jīng)中藥灌胃4周后,模型大鼠的血糖有下降趨勢(shì),與模型組對(duì)比,中藥高劑量組、中藥低劑量組血糖下降明顯,差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),中藥高劑量組血糖對(duì)比其治療前血糖下降明顯(P<0.01),中藥低劑量組血糖對(duì)比其治療前血糖雖然也有下降,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),提示四逆散具有降低糖尿病大鼠隨機(jī)血糖的作用,且高劑量的四逆散降血糖效果更佳。見表2。
表2 各組大鼠隨機(jī)血糖濃度比較(mmol/L) (只,
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01;與模型組比較,2)P<0.01;同組間,與造模第0周相比,3)P<0.01
2.3 各組大鼠空腹血糖(FBG)及血清胰島素(FINS)水平比較 給藥四周后,檢測(cè)各組FBG,與空白對(duì)照組相比,造模大鼠(模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組)FBG明顯升高,差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。中藥高劑量組較模型組FBG降低,有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01),中藥低劑量組對(duì)比模型組血糖有所下降,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示四逆散高劑量組可以有效降低空腹血糖。給藥四周后檢測(cè)各組血清胰島素水平,與空白對(duì)照組相比,模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組血清胰島素水平升高,差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。經(jīng)治療后,兩個(gè)中藥組FINS均有降低,中藥高劑量組與模型組相比,差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,中藥低劑量組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,中藥高劑量組和中藥低劑量組比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,提示四逆散高劑量及四逆散低劑量均可降低2型糖尿病大鼠血清胰島素水平,但二者對(duì)血清胰島素的干預(yù)作用沒有很大差別。見表3。
表3 各組大鼠空腹血糖及血清胰島素水平變化情況
組別FBG(mmol/L)FINS(mIU/L)空白對(duì)照組657±1311462±181模型組2212±0851)2841±4231)中藥高劑量組2013±1381)2)2465±2741)2)中藥低劑量組2189±0941)3)2615±3721)4)
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01,與模型組比較,2)P<0.01。與高劑量組比較,3)P<0.01
2.4 各組大鼠胰島素抵抗指數(shù)變化比較 給藥四周后根據(jù)大鼠空腹血糖及血清胰島素水平計(jì)算各組大鼠胰島素抵抗指數(shù),與空白對(duì)照組相比,模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組HOMA-IR明顯升高,差異具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。藥物治療后,兩個(gè)中藥組HOMA-IR較模型組比較均有降低,與模型組相比,中藥高劑量組有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,中藥低劑量組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,中藥高劑量組對(duì)比中藥低劑量組HOMA-IR下降具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,提示四逆散高劑量及四逆散低劑量均可降低2型糖尿病大鼠胰島素抵抗指數(shù)水平,且高劑量組干預(yù)作用優(yōu)于低劑量組。見表4。
表4 各組大鼠胰島素抵抗指數(shù)水平變化情況 ±s)
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01,與模型組比較,2)P<0.01,3)P<0.05。與高劑量組比較,4)P<0.01
2.5 各組大鼠血漿皮質(zhì)酮比較 隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展,空白對(duì)照組大鼠血糖處于正常水平,由于空白對(duì)照組未給予任何藥物及飲食干預(yù),其體質(zhì)量持續(xù)增長(zhǎng),重量重于各組大鼠,血糖低于各組大鼠。即使空白對(duì)照組此時(shí)的體質(zhì)量較重,但其血漿皮質(zhì)酮含量較模型組低,差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);并且空白對(duì)照組也低于中藥高劑量組與中藥低劑量組的皮質(zhì)酮含量,與中藥高劑量組、中藥低劑量組對(duì)比,皮質(zhì)酮含量差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。由于經(jīng)中藥治療后,中藥高劑量組、中藥低劑量組CORT含量對(duì)比模型組有下降趨勢(shì),且中藥高劑量組對(duì)比模型組明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),中藥低劑量組對(duì)比模型組雖然也有下降趨勢(shì),但是差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,因此提示四逆散高劑量組較低劑量組降低血漿皮質(zhì)酮含量更為有效。見表5。
表5 各組大鼠血漿皮質(zhì)酮(CORT)含量 (只,
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01,2)P<0.05,與模型組比較,3)P<0.05
2.6 Western Blot法檢測(cè)四逆散對(duì)2型糖尿病大鼠肝臟組織蛋白中11β-HSD1表達(dá)的影響 11β-HSD1蛋白含量在模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組均明顯升高,與空白對(duì)照組相比具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。中藥高劑量組、中藥低劑量組較模型組表達(dá)下降,且均與模型組相比有顯著性差異(P<0.01)。提示四逆散高低劑量組均可降低11β-HSD1蛋白在糖尿病大鼠肝臟的表達(dá)。見表6,圖1。
表6 各組大鼠11β-HSD1蛋白表達(dá)
組別樣本數(shù)平均光密度空白對(duì)照組20061±004模型組20125±0061)中藥高劑量組20085±0061)2)中藥低劑量組20100±0051)2)
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01,與模型組比較,2)P<0.01
2.7 Western Blot法檢測(cè)四逆散對(duì)2型糖尿病大鼠肝臟組織蛋白中GR表達(dá)的影響 GR蛋白含量在模型組、中藥高劑量組、中藥低劑量組均明顯升高,與空白對(duì)照組相比具有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。中藥高劑量組、中藥低劑量組較模型組表達(dá)下降,且均與模型組相比有顯著性差異(P<0.01)。提示四逆散高低劑量組均可降低GR蛋白在糖尿病大鼠肝臟的表達(dá)。見表7,圖2。
表7 各組大鼠GR蛋白表達(dá)
組別樣本數(shù)平均光密度空白對(duì)照組20182±012模型組20279±0161)中藥高劑量組20263±0171)2)中藥低劑量組20271±021)2)
注:與空白對(duì)照組比較,1)P<0.01,與模型組比較,2)P<0.01
圖1
圖2
本實(shí)驗(yàn)證明在2型糖尿病大鼠中11β-HSD1、GR蛋白的含量均明顯增高,在運(yùn)用四逆散干預(yù)治療后,二者均可以表現(xiàn)出目標(biāo)蛋白的表達(dá)量下降,提示二者之間確實(shí)具有相互調(diào)節(jié)作用。同時(shí),造模大鼠血漿皮質(zhì)酮(嚙齒類動(dòng)物血漿中的糖皮質(zhì)激素主要是皮質(zhì)酮)含量也有升高,在中藥治療后可下降。提示三者之間存在緊密的聯(lián)系,通過三者之間相互作用,表達(dá)上調(diào),從而使肝糖產(chǎn)生過多,導(dǎo)致發(fā)生血糖升高、胰島素抵抗。本課題的研究表明,四逆散高劑量組隨機(jī)血糖、空腹血糖、血清胰島素、胰島素抵抗指數(shù)明顯降低,11β-HSD1、GR蛋白表達(dá)量也有下降,與模型組比較,差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。四逆散低劑量組在血清胰島素、胰島素抵抗指數(shù)上與模型組比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。高劑量組在降低皮質(zhì)酮含量方面優(yōu)于低劑量組(P<0.05)。由此可知,經(jīng)典名方四逆散能有效降低2型糖尿病大鼠血糖水平,其降血糖機(jī)理可能與降低肝臟11β-HSD1、GR蛋白表達(dá)有關(guān)。該研究結(jié)果可為豐富中醫(yī)藥防治2型糖尿病胰島素抵抗從肝論治理論提供依據(jù)及作用機(jī)制指導(dǎo)。
4.1 四逆散從肝論治理論基礎(chǔ) 《黃帝內(nèi)經(jīng)》中認(rèn)為肝的生理功能為“主疏泄”“喜條達(dá)而惡抑郁”, 元代朱丹溪曾經(jīng)說過:“氣血沖和,諸疾不生,一有怫郁,百病生焉”,可見他尤為強(qiáng)調(diào)肝的疏泄功能失調(diào)引發(fā)的情志怫郁在疾病發(fā)生的重要地位。明朝戴元禮的《證治要決·傷食門》提到:“人之飲食由脾入胃,過食傷肝”。清代醫(yī)家唐容川《血證論》認(rèn)為:“木之性主于疏泄,食氣入胃,全賴肝木之氣以疏泄之,則水谷乃化?!边@兩條古文則說明了肝與脾胃之間的緊密聯(lián)系,肝臟促進(jìn)脾胃的運(yùn)化水谷的功能。肝的情志失調(diào),氣機(jī)不暢,導(dǎo)致氣血運(yùn)行受阻,郁而化熱,傷津耗液,瘀毒病理產(chǎn)物內(nèi)生,發(fā)為消渴。并且現(xiàn)代健康觀念既包含身體健康,又含精神衛(wèi)生、心理等諸多方面,愈加重視情志方面的治療,因此在認(rèn)識(shí)到肝失疏泄是糖尿病早期的胰島素抵抗發(fā)展變化的基本病理后,現(xiàn)代醫(yī)家常選用疏肝理氣的名方——四逆散來輔助治療2型糖尿病,以達(dá)到降低血糖,減少胰島素抵抗,增加胰島素敏感性的目的。
4.2 11HSD1、GR與2型糖尿病胰島素抵抗的相關(guān)性 11β-HSD1是一種微粒體復(fù)合酶體,能催化循環(huán)中無活性的糖皮質(zhì)激素與活性的糖皮質(zhì)激素之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化,進(jìn)行受體前調(diào)解,即糖皮質(zhì)激素(GCs)與糖皮質(zhì)激素受體(GR)的結(jié)合,改變局部激素生物效應(yīng)[3]。11β-HSD1廣泛分布于肝臟、脂肪組織、腦組織等,有實(shí)驗(yàn)研究顯示11β-HSD1活性在小鼠的肝、脂肪細(xì)胞的不正常升高與胰島素抵抗和內(nèi)臟型肥胖的發(fā)生有關(guān)[4]。11β-HSD1可逆地控制糖皮質(zhì)激素的代謝,引起GCs濃度變化,影響胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)及血糖變化。11β-HSD1能增加組織中GCs濃度,影響血糖變化。并且流行病學(xué)提示2型糖尿病存在慢性應(yīng)激,如易激易郁或持久性緊張可以造成局部組織糖皮質(zhì)激素水平增高,擴(kuò)大激素效應(yīng)。長(zhǎng)期的慢性應(yīng)激導(dǎo)致某些升糖激素如胰高血糖素、GCs等不恰當(dāng)?shù)胤置赱5],導(dǎo)致血糖升高。
GR是一種配體激活型核轉(zhuǎn)錄因子,糖皮質(zhì)激素的效應(yīng)就是由GR介導(dǎo)的。GCs與肝臟GR結(jié)合后,使糖異生的兩個(gè)限速酶表達(dá)上調(diào),加速糖異生的過程,對(duì)抗胰島素活性、外周敏感性,從而使肝糖產(chǎn)生過多,血糖升高。
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廣西壯族自治區(qū)教育廳課題(No.YB2014186)
1.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院碩士研究生2013級(jí)(南寧 530023);2. 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥物臨床試驗(yàn)辦公室(南寧 530023)
△通訊作者
10.3969/j.issn.1003-8914.2016.19.017
1003-8914(2016)-19-2799-05
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2016-05-16)