姚 蘭 劉亞男 余 追

越來越多的研究證實，機體免疫抑制在膿毒血癥所致的多器官功能障礙過程中起著重要作用。T細胞免疫球蛋白粘蛋白-3/凝集素9(Tim-3/Galectin-9)通路是重要的免疫負(fù)調(diào)控信號通路，其在膿毒血癥所致的免疫抑制中的調(diào)控作用的相關(guān)研究逐漸受到關(guān)注。Tim-3/Galectin-9共抑制分子通路參與膿毒血癥中對機體T細胞、調(diào)節(jié)性T細胞以及Toll樣受體介導(dǎo)的免疫反應(yīng)等的調(diào)控，抑制機體的免疫反應(yīng)。因此，通過調(diào)控Tim-3/Galectin-9分子功能達到調(diào)控機體免疫從而治愈相關(guān)的疾病能否成為一種可行性的治療途徑，亟

本文2017-10-20收到，2017-12-03修回

待進一步的研究和探索。本文簡要闡述并總結(jié)了Tim-3/Galectin-9通路在膿毒血癥所致的免疫抑制中所發(fā)揮的調(diào)控作用。

1 宿主免疫反應(yīng)參與調(diào)控膿毒血癥進程

膿毒血癥的致死率在重癥監(jiān)護室(ICU)位于首位，其臨床表現(xiàn)多以發(fā)熱、白細胞增高或下降以及心率增快等炎癥反應(yīng)為特征[1]。當(dāng)機體遭受嚴(yán)重創(chuàng)傷、熱損傷、組織損傷、失血性休克以及缺血再灌注損傷等都可以引起機體的全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)[2, 3]。在一些發(fā)達國家如美國等，每年約有0.2‰-3‰的患者被診斷為膿毒血癥，約有一百萬人死于膿毒血癥[4, 5]。膿

毒血癥作為一種較為常見的由潛在的或者明確的感染所致的多器官功能損傷的疾病，在整個疾病進展過程中，機體的免疫反應(yīng)起著至關(guān)重要的作用[6]。在疾病的早期，由于感染的反復(fù)發(fā)生，激活機體的天然免疫系統(tǒng)，致使機體產(chǎn)生并釋放大量的炎癥因子如干擾素-γ(IFN-γ)、干擾素- a(TNF-a)以及白細胞介素-2(IL-2)等，同時廣泛募集適應(yīng)性免疫因子如特異性免疫細胞及相關(guān)的細胞因子等，參與機體炎癥反應(yīng)，此階段一般認(rèn)為是膿毒血癥的促炎階段。隨著疾病的進展，炎癥反應(yīng)加重，將伴有抗炎介質(zhì)的過度釋放，則會抑制機體的免疫功能，增加機體對感染的易感性，即出現(xiàn)代償性抗炎反應(yīng)綜合征(CARS)。Roger Bone在1997年首次提出CARS的概念，主要是指機體在為了限制膿毒血癥患者過度的炎癥反應(yīng)以及非感染性的SIRS而出現(xiàn)的一種代償性的抗炎反應(yīng)[7]。此階段出現(xiàn)一系列的免疫抑制反應(yīng)，例如，巨噬細胞功能耗竭，其抗原提呈功能下降；淋巴細胞增殖功能減弱，毒性降低，并釋放抗炎因子如白細胞介素-10(IL-10)等。而在疾病的促炎和抗炎階段，機體的免疫調(diào)控均發(fā)揮著重要作用，免疫功能的增強或減弱決定著疾病的進展方向及最終結(jié)局。因此，明確膿毒血癥時炎癥反應(yīng)中機體免疫調(diào)節(jié)機制，對發(fā)現(xiàn)新的治療靶點切入機體的免疫調(diào)控從而達到治愈疾病的目的，是非常必要的。

2 膿毒血癥誘導(dǎo)宿主免疫抑制

既往研究認(rèn)為，膿毒血癥患者主要死于難以控制的炎癥反應(yīng)，即“細胞因子風(fēng)暴”。然而隨著研究的不斷深入發(fā)現(xiàn)“細胞因子風(fēng)暴”并不是患者死亡的單一因素，因為阻斷炎癥介質(zhì)的治療手段并不能對膿毒血癥起到有效的治療作用[7, 8]。隨著CARS概念的提出，研究者逐漸認(rèn)識到膿毒血癥所致宿主的免疫抑制在疾病發(fā)展過程中起到重要作用，越來越多的研究數(shù)據(jù)表明，免疫抑制使機體原有的平衡和防御屏障被打破，不能有效地產(chǎn)生抗炎反應(yīng)，誘導(dǎo)多器官功能障礙發(fā)生，大大提高二次感染發(fā)生率，是膿毒血癥死亡的重要因素[8]。Hotchkiss等人[9, 10]在1999年和2013年的研究中發(fā)現(xiàn)膿毒血癥患者以及膿毒血癥小鼠模型存在淋巴結(jié)不同程度的壞死。近期Roquilly等[11]應(yīng)用大腸桿菌感染的小鼠肺炎模型研究發(fā)現(xiàn)，第一次感染后的小鼠肺組織中免疫轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)聚集，而TGF-β的聚集會誘導(dǎo)效應(yīng)T細胞轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)，Treg細胞的聚集誘導(dǎo)機體免疫抑制，增加二次感染的機會；研究進一步發(fā)現(xiàn)，膿毒血癥小鼠樹突狀細胞(DCs)和巨

噬細胞抗原提呈能力下降。同時，也有研究報道膿毒血癥所致的特異性免疫細胞功能損傷，Patera等[12]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠膿毒血癥模型中T細胞、NK細胞、中性粒細胞以及單核細胞的免疫殺傷功能均受到損傷，而在創(chuàng)傷所致的膿毒血癥患者中也發(fā)現(xiàn)相同的現(xiàn)象?，F(xiàn)已知，微生物是通過結(jié)合模式識別受體(TLRs)是激活機體天然免疫，研究認(rèn)為，在膿毒血癥休克中，TLR通路的過度活化一方面造成過度的炎癥反應(yīng)，另一方面會導(dǎo)致機體免疫耐受，細菌感染后LPS活化TLR4信號通路，可使I型IFN過度表達，誘導(dǎo)免疫耐受[13]。 Tim-3/Gal-9被認(rèn)為是重要的免疫負(fù)調(diào)控分子。既往研究表明，Tim-3與其配體Gal-9結(jié)合能夠誘導(dǎo)T細胞凋亡和免疫耐受[14]。近期有研究報道，Tim-3分子在DCs和巨噬細胞上也有表達，參與調(diào)控機體天然免疫反應(yīng)[15]。在膿毒血癥小鼠和膿毒血癥患者中的研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞過表達Tim-3負(fù)調(diào)控TLR介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，阻斷或者下調(diào)Tim-3分子的表達，能夠促使機體維持在相對平穩(wěn)免疫平衡狀態(tài)[16]。

3 Tim-3/Gal-9信號通路

Tim-3在Th1、Th2、B細胞、T細胞、DCs細胞、巨噬細胞等多種免疫細胞上均有表達[17]。近年來，作為抑制性受體之一，關(guān)于Tim-3的研究更多的集中在病原微生物感染后其對效應(yīng)T細胞功能調(diào)節(jié)的機制。已有研究表明，阻斷Tim-3蛋白的功能，可上調(diào)機體CD4+T和CD8+T細胞的功能，提示Tim-3在機體的免疫調(diào)節(jié)的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)中起著負(fù)調(diào)控作用[18]。Tim-3是T細胞免疫球蛋白粘蛋白(Tim)家族中的一員。Tim家族蛋白通常表達在細胞膜表面，可作為可溶性分子或者細胞表達的配體分子受體[19]。Gal-9是凝集素家族是一群糖結(jié)合蛋白，這一家族的分子都有一至兩個保守的具有較高的半乳糖親和性的識別碳水化合物的結(jié)構(gòu)域[20]。Gal-9在天然免疫和適應(yīng)性免疫細胞中表達豐富，在機體免疫耐受和炎癥反應(yīng)過程中，發(fā)揮著重要作用[21]。大量的研究數(shù)據(jù)表明，Gal-9是一個起著關(guān)鍵作用的免疫調(diào)控分子，不僅參與調(diào)控細胞粘附、遷移、增殖和凋亡，還能夠直接與病原微生物相互作用，同時可以影響Treg細胞的分化和功能以及DCs細胞的成熟和抗病原微生物效應(yīng)[22]。Gal-9在組織和細胞中表達很普遍，在嗜酸性粒細胞、內(nèi)皮細胞、T淋巴細胞、DCs細胞、巨噬細胞、淋巴結(jié)、小腸上皮細胞以及血管內(nèi)皮細胞中均有表達[23]。還有研究表明，Gal-9與T細胞表面的Tim-3分子結(jié)合，能夠誘導(dǎo)細胞Ga2+內(nèi)流，并通過caspase-1信號通路誘導(dǎo)T細胞凋亡[24]。

Gal-9是Tim-3重要配體之一，與之結(jié)合后誘導(dǎo)機體免疫細胞的凋亡和功能耗竭。Tim-3的IgV區(qū)含有糖基化位點的粘蛋白樣結(jié)構(gòu)域，使其能夠被Gal-9所識別。Zhu等[14]首次發(fā)現(xiàn)Gal-9是Tim-3的配體，同時還發(fā)現(xiàn)Gal-9/Tim-3參與調(diào)控T細胞免疫反應(yīng)。Tim-3/Gal-9通路在感染病毒如HIV、HBV等感染過程中，均參與機體免疫功能的調(diào)節(jié)，特別是病毒特異性T細胞功能的紊亂，導(dǎo)致病毒清除延遲，誘導(dǎo)感染慢性化[25, 26]。近年來，其在細菌感染以及膿毒血癥中的免疫調(diào)控功能也逐漸成為研究者關(guān)注的焦點。

4 Tim-3/Gal-9通路在膿毒血癥中的免疫調(diào)控作用

已有研究表明，Tim-3/Gal-9通路在調(diào)控機體的天然免疫和特異性免疫過程中均發(fā)揮著重要作用。最初研究發(fā)現(xiàn)Tim-3分子主要表達在Th1、Th17和 Tc1細胞表面，通過與Gal-9結(jié)合誘導(dǎo)T淋巴細胞的凋亡[27, 28]。隨著研究的進展，在DCs細胞和巨噬細胞上也發(fā)現(xiàn)Tim-3的表達，并參與天然免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)[29]。Treg細胞是重要的免疫抑制細胞，是效應(yīng)T細胞的一個亞群，體內(nèi)阻斷Tim/Gal-9通路能夠顯著降低Treg細胞的免疫抑制效應(yīng)，同時促進Th1細胞因子分泌[30]。膿毒血癥作為一種感染或者創(chuàng)傷等因素所致的一種SIRS，機體的免疫調(diào)節(jié)在這其中發(fā)揮著重要作用。通過對膿毒血癥患者及相關(guān)動物模型研究數(shù)據(jù)表明，在疾病過程中存在著T淋巴細胞的凋亡，DCs細胞、巨噬細胞等抗原提呈細胞功能的損傷和耗竭，以及抑制性調(diào)節(jié)細胞Treg的增殖等免疫抑制因素。Tim-3/Gal-9通路則參與上述細胞免疫細胞功能的調(diào)控，誘導(dǎo)機體免疫抑制。在病毒感染及自身免疫學(xué)疾病的研究中，大量研究證實阻斷Tim-3/Gal-9通路，負(fù)調(diào)控T細胞功能，阻斷這一通路能夠有效重建效應(yīng)T細胞的功能。HBV感染小鼠模型中，阻斷小鼠Tim-3分子功能能夠有效恢復(fù)CD8+T細胞分泌IFN-γ的能力[31]。土撥鼠肝炎病毒(WHV)感染的土撥鼠模型中，Tim-3分子在慢性感染土撥鼠肝組織中高表達[32]。

在膿毒血癥所致的免疫抑制中，以細胞失活為主要表現(xiàn)形式。Tim-3分子的高表達被認(rèn)為是免疫細胞功能耗竭的標(biāo)志之一。Boomer等[33]收集死于膿毒血癥和非膿毒血癥患者脾臟和肺臟細胞，分析

其免疫細胞的特點，結(jié)果發(fā)現(xiàn)膿毒血癥患者T細胞Tim-3、PD-1和LAG3等共抑制分子表達升高。Gao等[34]將膿毒血癥分為三組，包括膿毒血癥、重癥膿毒血癥和膿毒血癥休克，分析其T淋巴細胞Tim-3、PD-1和CTLA4分子表達的差異，結(jié)果顯示，患者CD4+T細胞表達Tim-3分子水平與患者APACHE II 評分呈正相關(guān)，提示Tim-3分子表達與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。Yang等[16]關(guān)于Tim-3/Gal-9通路在膿毒血癥中對免疫功能調(diào)控的研究發(fā)現(xiàn)，Tim-3通過負(fù)性調(diào)控TLR4的功能，促進膿毒血癥中機體的免疫自穩(wěn)。研究首先檢測了膿毒血癥患者不同階段(膿毒血癥和嚴(yán)重的膿毒血癥)PBMCs細胞Tim-3分子的表達，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，膿毒血癥患者Tim-3分子的表達較健康對照者顯著升高，但是低于嚴(yán)重膿毒血癥患者表達水平。研究者同時應(yīng)用小鼠膿毒血癥模型體內(nèi)阻斷Tim-3分子通路，結(jié)果顯示膿毒血癥小鼠IL-6、IL-1b等促炎因子表達水平升高。上述研究結(jié)果提示Tim-3是膿毒血癥免疫調(diào)節(jié)中重要的負(fù)調(diào)控分子。與此同時，研究者發(fā)現(xiàn)Tim-3通過抑制NF-kB的活性負(fù)性調(diào)控膿毒血癥中TLR的反應(yīng)，從而抑制機體過度的免疫反應(yīng)。這一研究結(jié)果表明Tim-3通路有可能成為膿毒血癥治療中可干預(yù)的新靶點。

5 小結(jié)和展望

宿主的免疫在膿毒血癥疾病過程中發(fā)揮著重要作用，免疫功能的紊亂與膿毒血癥致死率密切相關(guān)。Tim-3/Gal-9通路負(fù)性調(diào)控多種免疫細胞的功能，參與膿毒血癥所導(dǎo)致的免疫抑制，與疾病的進展和結(jié)局密切相關(guān)。應(yīng)用抗Tim-3抗體阻斷能夠有效重建感染以及自身免疫學(xué)疾病中T細胞的功能，也能夠提高膿毒血癥小鼠模型促炎因子的表達水平。因此，在膿毒血癥所致的免疫抑制過程中，通過阻斷Tim-3/Gal-9通路，能夠在一定程度上改善相關(guān)免疫細胞特別是T細胞功能的耗竭狀態(tài)，從而逆轉(zhuǎn)機體的免疫抑制，為膿毒血癥的治療提供新的可能的治療靶點，提高疾病的治愈率。

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本文第一作者簡介：

姚蘭(1981-)，女，漢族，主治醫(yī)師，研究方向：膿毒癥以及膿毒癥心肌損傷

1 Chang KC, Burnham CA, Compton SM, et al. Blockade of the negative co-stimulatory molecules PD-1 and CTLA-4 improves survival in primary and secondary fungal sepsis [J]. Critical care (London, England), 2013, 17(3): R85.

2 Dellinger RP, Levy MM, Rhodes A, et al. Surviving sepsis campaign: international guidelines for management of severe sepsis and septic shock, 2012 [J]. Intensive care medicine, 2013, 39(2): 165-228.

3 Martin GS, Mannino DM, Eaton S, et al. The epidemiology of sepsis in the United States from 1979 through 2000 [J]. The New England journal of medicine, 2003, 348(16): 1 546-1 554.

4 Jawad I, Luksic I, Rafnsson SB. Assessing available information on the burden of sepsis: global estimates of incidence, prevalence and mortality [J]. Journal of global health, 2012, 2(1): 010 404.

5 Martin GS. Sepsis, severe sepsis and septic shock: changes in incidence, pathogens and outcomes [J]. Expert review of anti-infective therapy, 2012, 10(6): 701-706.

6 Lewis DH, Chan DL, Pinheiro D, et al. The immunopathology of sepsis: pathogen recognition, systemic inflammation, the compensatory anti-inflammatory response, and regulatory T cells [J]. Journal of veterinary internal medicine, 2012, 26(3): 457-482.

7 Adib-Conquy M, Cavaillon JM. Compensatory anti-inflammatory response syndrome [J]. Thrombosis and haemostasis, 2009, 101(1): 36-47.

8 Bone RC. Sir Isaac Newton, sepsis, SIRS, and CARS [J]. Critical care medicine, 1996, 24(7): 1 125-1 128.

9 Hotchkiss RS, Tinsley KW, Swanson PE, et al. Prevention of lymphocyte cell death in sepsis improves survival in mice [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1999, 96(25): 14 541-14 546.

10 Hotchkiss RS, Monneret G, Payen D. Sepsis-induced immunosuppression: from cellular dysfunctions to immunotherapy [J]. Nature reviews Immunology, 2013, 13(12): 862-874.

11 Roquilly A, Mcwilliam HEG, Jacqueline C, et al. Local modulation of antigen-presenting cell development after resolution of pneumonia induces long-term susceptibility to secondary infections [J]. Immunity, 2017, 47(1): 135-147.e5.

12 Patera AC, Drewry AM, Chang K, et al. Frontline science: defects in immune function in patients with sepsis are associated with PD-1 or PD-L1 expression and can be restored by antibodies targeting PD-1 or PD-L1 [J]. Journal of leukocyte biology, 2016, 100(6): 1 239-1 254.

13 Schwandt T, Schumak B, Gielen GH, et al. Expression of type I interferon by splenic macrophages suppresses adaptive immunity during sepsis [J]. The EMBO journal, 2012, 31(1): 201-213.

14 Zhu C, AndersonA C, Schubart A, et al. The Tim-3 ligand galectin-9 negatively regulates T helper type 1 immunity [J]. Nature immunology, 2005, 6(12): 1 245-1 252.

15 Nagahara K, Arikawa T, Oomizu S, et al. Galectin-9 increases Tim-3+ dendritic cells and CD8+T cells and enhances antitumor immunity via galectin-9-Tim-3 interactions [J]. Journal of immunology, 2008, 181(11): 7 660-7 669.

16 Yang X, Jiang X, Chen G, et al. T cell Ig mucin-3 promotes homeostasis of sepsis by negatively regulating the TLR response [J]. Journal of immunology, 2013, 190(5): 2 068-2 079.

17 Monney L, Sabatos CA, Gaglia JL, et al. Th1-specific cell surface protein Tim-3 regulates macrophage activation and severity of an autoimmune disease [J]. Nature, 2002, 415(6871): 536-541.

18 Wu W, Shi Y, Li J, et al. Tim-3 expression on peripheral T cell subsets correlates with disease progression in hepatitis B infection [J]. Virology journal, 2011, 8，13.

19 Jones RB, Ndhlovu LC, Barbour JD, et al. Tim-3 expression defines a novel population of dysfunctional T cells with highly elevated frequencies in progressive HIV-1 infection [J]. The Journal of experimental medicine, 2008, 205(12): 2 763-2 779.

20 Leffler H, Carlsson S, Hedlund M, et al. Introduction to galectins [J]. Glycoconjugate journal, 2004, 19(7-9): 433-440.

21 Rabinovich GA, Toscano MA. Turning 'sweet' on immunity: galectin-glycan interactions in immune tolerance and inflammation [J]. Nature reviews Immunology, 2009, 9(5): 338-352.

22 Jayaraman P, Sada-ovallie I, Beladi S, et al. Tim3 binding to galectin-9 stimulates antimicrobial immunity [J]. The Journal of experimental medicine, 2010, 207(11): 2 343-2 354.

23 Chen X, Song CH, Liu ZQ, et al. Intestinal epithelial cells express galectin-9 in patients with food allergy that plays a critical role in sustaining allergic status in mouse intestine [J]. Allergy, 2011, 66(8): 1 038-1 046.

24 Kashio Y, Nakamura K, Abedin MJ, et al. Galectin-9 induces apoptosis through the calcium-calpain-caspase-1 pathway [J]. Journal of immunology, 2003, 170(7): 3 631-3 636.

25 Sehrawat S, Ressy PB, Rajasagi N, et al. Galectin-9/TIM-3 interaction regulates virus-specific primary and memory CD8 T cell response [J]. PLoS pathogens, 2010, 6(5): e1000 882.

26 Elahi S, Niki T, Hirashima M, et al. Galectin-9 binding to Tim-3 renders activated human CD4+T cells less susceptible to HIV-1 infection [J]. Blood, 2012, 119(18): 4 192- 4 204.

27 Sanchez-fueyo A, Tian J, Picarella D, et al. Tim-3 inhibits T helper type 1-mediated auto- and alloimmune responses and promotes immunological tolerance [J]. Nature immunology, 2003, 4(11): 1 093-1 101.

28 Hastings WD, Anderson DE, Kassam N, et al. TIM-3 is expressed on activated human CD4+T cells and regulates Th1 and Th17 cytokines [J]. European journal of immunology, 2009, 39(9): 2 492-2 501.

29 Anderson AC, Aaderson D E, Bregoli L, et al. Promotion of tissue inflammation by the immune receptor Tim-3 expressed on innate immune cells [J]. Science (New York, NY), 2007, 318(5853): 1 141-1 143.

30 Wanf F, Wan L, Zhang C, et al. Tim-3-Galectin-9 pathway involves the suppression induced by CD4+CD25+ regulatory T cells [J]. Immunobiology, 2009, 214(5): 342-349.

31 Wu W, Shi Y, Li S, et al. Blockade of Tim-3 signaling restores the virus-specific CD8(+) T-cell response in patients with chronic hepatitis B [J]. European journal of immunology, 2012, 42(5): 1 180-1 191.

32 Liu Y, Wang J, Wang L, et al. Molecular cloning, characterization and expression analysis of Tim-3 and Galectin-9 in the woodchuck model [J]. Molecular immunology, 2017, 83，127-136.

33 Boomer JS, To K, Chang KC, et al. Immunosuppression in patients who die of sepsis and multiple organ failure [J]. Jama, 2011, 306(23): 2 594-2 605.

34 Gao DN, YangG ZX, Qi QH. Roles of PD-1, Tim-3 and CTLA-4 in immunoregulation in regulatory T cells among patients with sepsis [J]. International journal of clinical and experimental medicine, 2015, 8(10): 18 998-19 005.

·醫(yī)學(xué)前沿·

一種氨基酸水平影響乳腺癌擴散

英國癌癥研究會發(fā)布的一項新研究顯示，天冬酰胺這種氨基酸在乳腺癌擴散過程中扮演重要角色。限制小鼠體內(nèi)的天冬酰胺水平能降低癌細胞擴散幾率，這一發(fā)現(xiàn)有助未來給病患提供更好的治療方案。

多數(shù)乳腺癌患者是由于癌細胞擴散到肺部、腦部等其它器官而死亡。英國癌癥研究會劍橋研究所領(lǐng)銜的團隊在實驗室中利用小鼠深入分析這種擴散過程背后的機制。

該研究成果在新一期英國《自然》雜志發(fā)表，研究人員在實驗中通過特定藥物來抑制小鼠體內(nèi)產(chǎn)生天冬酰胺，并且改變小鼠的日常飲食，盡量減少從食物中攝入這種物質(zhì)。結(jié)果顯示，這能有效降低它們體內(nèi)乳腺癌細胞擴散的幾率。

天冬酰胺是常見的氨基酸之一，除了人體內(nèi)會產(chǎn)生這種物質(zhì)外，蘆筍、大豆、奶制品等食物中都有較高含量。

研究人員進一步比較部分癌癥病患的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細胞產(chǎn)生天冬酰胺的能力越強，癌細胞擴散的可能性就越大。這一發(fā)現(xiàn)也可能適用于腎癌、頭頸癌等癌癥。

論文主要作者、劍橋研究所的格雷格·漢農(nóng)教授說，未來醫(yī)生可以通過為乳腺癌患者制定特殊的餐飲或以其他形式來降低他們體內(nèi)的天冬酰胺水平，這能對乳腺癌及其他癌癥的治療起到很好的輔助作用。

(來源：科學(xué)網(wǎng))