化、维持自身稳态和正常功能的保护性因素。自噬既负责清除及调节&淀粉样蛋白(A0)和Tau蛋白,又受
A0和过度磷酸化的Tau蛋白的影响。阿尔茨海默病(AD)患者的自噬功能异常,A&和Tau蛋白清除障碍,
形成大量异常Tau蛋白和错误折叠的A&蛋白;A&和Tau蛋白相互协同,干扰自噬溶酶体的形成,导致轴突 远端自噬体聚集、突触丢失、神经元凋亡及认知功能障碍。作者就自噬与A&及Tau蛋白关系的研究进展进
行综述,以期有助于进一步了解AD的发病机制及发现新的防治药物靶A(:关键词'自噬;阿尔茨海默病;&淀粉样蛋白;Tau蛋白;文献综述:中图分类号]Q255 ;R749.16
:文献标识码]A
:文章编号]1671-6264(2019)03-0522-06doR10.3969/j. Nsn. 1671-6264.2019.03.028自噬(autophagy )是真核细月内一种溶酶体介导
的降解和清除受损或异常折叠的长寿命蛋白质以及衰
度磷酸化的Tau蛋白沉积和神经元丢失;AD患者脑内
还伴有线粒体功能障碍、内质网应激及神经突起部位
老细胞器的代谢途径,在防止异常蛋白质聚集和细胞 退化、维持细胞正常功能及稳态中发挥重要作用&1'(
根据被吞噬物质抵达溶酶体的不同途径可以将自噬分
的自噬体聚集,提示自噬功能障碍对AD的发生发展
及转归起重要作用[6](深入研究自噬、A&及Tau之间 的相互关系有助于进一步了解AD的发病机制并为
AD的防治研究提供新的线索。作者以自噬与A&及
大自 ( maceoautophagy) 、 自 ( miceoautophagy)
和分子伴侣介导的自噬(chaperone- mediated autoph-
agy,CMA),大自噬就是通常所说的自噬[2]o自噬发现
tau蛋白之间的关系为切入点综述自噬与AD的最新
研究进展。于20世纪60年代,当时并没有引起学者的重视。近 年来,随着人们对自噬了解的深入,自噬在阿尔茨海默
病(Alzheimer/ disease,AD)等神经退行性疾病中的作
1自噬与A!的关系A&是一类由淀粉样蛋白前体! amyloid protein precursor,APP)依次被&分泌酶和—分泌酶水解断
用日益受到重视,相关的研究报道显著增加。自噬是 神经细胞的保护性因素,可以在禁食、营养缺乏、低氧 等情况下被激活&3达'(自噬系统的稳态被破坏或功能 异常均会导致神经细胞功能异常或死亡,引起神经退
行性病变[5](研究表明:AD患者脑内自噬系统异常,
裂产生的含有38 ~43个氨基酸的肽链,其中A&40和 A&42含量最多⑷(自噬-溶酶体途径对A&的产生和
清除起关键的调控作用,自噬功能异常会引起A&水 平的上升及错误折叠,其中错误折叠的A&呈纤维状 聚集,具有神经细胞毒性,被认为与AD直接相 关&1,* 6达](AD的典型病理表现之一是大脑皮质、海马
引起&淀粉样蛋白! & amyloid, A0)和Tau蛋白代谢
失衡及清除障碍,从而导致大量错误折叠的A&及高
&收稿日期]2018-04-11
&修回日期]2018达2达4&基金项目]国家级大学生创新实践项目(201710286124)[作者简介]彭翊倩(1996-),女,江西宜春人,在读本科生。E-mait:390i89547@qq.com& 通信作者]吕海芹 E-mail:haiqinlu@ seu. edu. a&引文格式]彭翊倩,顾倩影,吕海芹.自噬与&淀粉样蛋白及Tau蛋白关系的研究进展&J] •东南大学学报(医学版),2019,38(3):522达27.彭翊倩,等.自噬与&淀粉样蛋白及Tau蛋白关系的研究进展区、某些皮质下神经核和丘脑内有大量A&沉积,形成
-523 -正常情况下,A&的前体蛋白在内质网和高尔基体
以A0为核心的老年斑(senile piques, SPs),而A0的 沉积与AD患者自噬系统的功能受损密切相 关[1,3-4,6,8]o自噬在A&代谢中的作用具有二重性,既
负责清除A0,在某些情况下又可以分泌A&[6]。1.1 A0诱导细胞自噬激活内成熟后经高尔基体的转运网络运送至细胞质膜内,
然后通过内化作用形成网格蛋白包被的吞噬囊泡,再
运送至内吞体,经&分泌酶和-分泌酶作用形成A&。 敲除小鼠自噬相关基因7 (At/7)会阻碍A&由高尔基
体向多囊泡内转运,抑制A&的分泌,导致A&在高尔 基体内大量积聚[15](另外,神经元的轴突末梢含有大
在典型病理特征出现之前,AD患者脑内已经有
大量自噬体存在,提示自噬被激活,自噬可能是AD患
量线粒体,也是自噬体形成的主要部位。自噬体在动
者脑内的早期病理反应&9活0'。研究表明,A01P1、
力蛋白(dynein )的驱动下,通过与衔接蛋白(snapin ) A01294、A025-35、A035-42、A01-40 和 A01-42 均可
以激活自噬,且激活的效果与A&的剂量及作用时间
呈正相关,其中A025-35、A0190和A0192诱导自噬 激活的能力更强[11](另外,A&诱导的细胞自噬与其 细胞毒性相关,其中A042的细胞毒性最强[11]o A042
对自噬的诱导活性与其聚集程度相关,其中A&寡聚 体的细胞毒性最强,可以引起自噬异常激活。Wen 等&7'将A042多肽在聚合缓冲液中分别孵育12、24和
48 h,获得分子质量分别为6.5、14. 3 ~20和175 kD的
可扩散性 A0 寡聚体(amyloid dewved dUfusible lig
ands, ADDLs) 。用上述ADDLs转染不同的细胞系,结
果发现,ADDLs诱导的自噬具有构象依赖性并且与 ADDLs中的&链和&转角的比例呈正相关,其中聚合 24 h的ADDLs中&链和&转角含量最高,相应的转染
细胞内聚集的自噬体数量最多。A&主要通过抑制哺 乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalan target of rapamy- cb,mT0R)信号通路激活自噬[7,12]O A&寡聚体还可
以通过激活unc-51样自噬激活激酶1 ( unc-51-Pke au- tophagy-actieatingkina)e1 , Uek1) 自 的形成减少自噬流(autophagy UUux),导致神经元死亡[13]。 becPn-1是一种多功能的跨膜蛋白,可以将自噬相关蛋
白定位于自噬体膜上,起到类似于平台的作用。A&可 以激活PC12细胞内becPn-1依赖的自噬,调节细胞内
钙离子稳态,维持线粒体膜电位(mitochondwal mem
brane potential, MMP),保护 PC12 细胞对抗 A&42 的
细胞毒性作用及维持细胞的原始形态[14](1.2自噬清除Ap在生理状态下,神经细胞主要通过自噬清除错误 折叠的A&,使A&的产生和降解保持平衡&1,6'。自噬
过程主要包括4个阶段:内质网无核糖体部分膜在刺
激信号的诱导下脱落形成自噬泡;自噬泡的隔离膜包 裹要降解的细胞器及蛋白质形成自噬体;自噬体与溶
酶体融合形成自噬溶酶体;溶酶体酶降解自噬体内容
物并释放部分自噬产物供细胞再循环利用。任何一个 环节障碍都可以破坏自噬稳态,影响A&的清除⑷。相互作用,经轴突逆行运输至细胞体,与溶酶体融合形
成自 酶 , 然后 酶 酶降 清 自
内衰老的线粒体及A&。正常的神经元内自噬系统比
较活跃,轴突末梢内无自噬体滞留。AD患者和APP 转基因小鼠的逆向轴浆运输功能障碍,自噬体聚集于
轴突末梢。轴突内的A&寡聚体与自噬体相关联,并 与动力蛋白的驱动子相互作用,这种相互作用破坏了
动力蛋白和衔接蛋白之间的作用以及动力蛋白与自噬
体的结合,从而将自噬体阻止在轴突,导致神经突起部
位的自噬应激[16]( APP/Tau/早老蛋白-1 ( APP/Tau/
PS1)转基因小鼠脑内的自噬水平则呈先升后降的变
化,自噬活性在2月龄时显著增加,6月龄时开始下
降,提示在AD早期由于A&和异常Tau蛋白的增加激 活了自噬,自噬功能代偿性增强,而AD中晚期自噬功 能失代偿导致细胞功能障碍[17]。给予雷帕霉素等增
强自噬的药物治疗后可以显著增强老龄AD小鼠海马
神经元的自噬活性,降低细胞内、外A&42的水平,减
小A&沉积斑块和改善小鼠的空间记忆[18](上述结果
提示,神经细胞的自噬系统逐渐退化和功能障碍引起
的A&清除障碍可能是AD发病的重要机制之一。自与 酶 形成自 酶 使自 内
吞噬的细胞成分降解的现象称为自噬流。溶酶体功能
障碍引起的自噬流缺陷也是AD病程发展的一个重要
因素。动物实验及体外细胞实验结果表明,通过恢复
酶 的生物 成 自 的 AD 的果比单独使用药物增加自噬体的效果好[19](转录因
子 EB (transc/ptionai factor EB, TFEB )是已知的唯一■
调节溶酶体生物合成的转录因子。研究发现,绞股蓝
皂貳 17 ( gypenoside X0 ,GPP7 \"可以激活 TFEB,促进
溶酶体的生物合成和增加自噬流,加速A&的清除,抑
制A&诱导的细胞凋亡及APP/ES 1小鼠脑内淀粉样变
性,改善空间学习和记忆功能,从而发挥神经保护 作用[19](自噬调节异常也会影响A&的清除。研究发现, AD患者及APP-PS1转基因小鼠脑内丝裂原激活蛋白
-524 -东南大学学报(医学版)2019年6月,38(3)1.4自噬影响Ap的分泌激酶(MAPK14 )/p38a蛋白的表达上调,特异性敲除 Mapk14基因可以激活细胞自噬、增强自噬系统对APP
研究表明,-/7缺陷小鼠的原代培养神经元分泌
A&的水平显著降低,补充表达Atg7的神经元以后A&
的 & 位点切割酶 1 ( & site APP cleaving enzyme 1, BACE1)的降解而减轻AD小鼠脑内淀粉样病变[20]( 另外,AD患者及临床上有轻度认知功能障碍的患者
的分泌水平回到正常;增强或抑制原代培养野生型小
脑内 12/15-脂氧合酶(12/15- Opoxygenase, 12/15- L0) 蛋白质水平及酶活性均显著升高。12/15-L0过表达
鼠神经元的自噬则会相应地增加或减少A&的分 泌[23](条件性敲除Atg7后,高尔基体内的A&不能分
泌到细胞外,从而在高尔基体内大量聚集[15](可以引起转基因小鼠AD样病变。以特异性抑制剂抑 制12/15-L0的表达可以激活老龄APP/Tau/PSl转基
2自噬与Tau蛋白的关系因小鼠的细胞自噬,显著降低脑内A&的水平和淀粉
样沉积,改善小鼠的认知功能,提示12/15-L0可能是 潜在的AD治疗靶点&21'(除了大自噬以外,CMA也参与了 A&的清除&22'(
CMA是溶酶体系统在分子伴侣热休克同源蛋白
70(Hsc70)的介导下,通过溶酶体相关膜蛋白2A
(LampEA)的作用选择性降解蛋白质的自噬途径。体
外研究表明:当Hsc70或Lamp-2A低表达时,细胞内
A&水平轻微上升,而经3-甲基2吟(3-MA)处理并移
除血清后水平则显著上升;当Lamp-2A或Hsc70
过表达时,细胞内A&的聚集明显降低。另外,脑内注
射LampEA或Hsc70-腺病毒可以显著提高APPswe/ PS1dE9转基因小鼠的空间学习能力[22](1.3自噬分泌Ap自噬对A&具有“双刃剑”作用,在正常情况下对
A&的生成无明显影响,但在病理情况下或衰老过程
中,自噬体也是A&的产生场所&6,23达( A&合成的第
一步是BACE1切割APP生成&%基末端片段(&
carboxy terminal fragments, CTFs),& CTFs 再经—分
泌酶复合体作用生成A&肽⑷。正常情况下,神经元
内的APP和BACE1分别位于不同的囊泡内;在甘氨 酸/NMDA受体激动剂/IL或者GABAA抑制剂的刺激
下,APP和BACE1可以共同位于吞噬泡内被转移到溶 酶体系统[25](这些发现提示:在病理情况下,自噬体 内APP和BACE1的聚集可能为A&的产生提供新的 场所。另外,Ling等&26'发现:果蝇神经元的A&42主要
位于自噬体-内吞体-溶酶体(autophagy- endosomak ly
sosomal, AEL) 囊泡内,抑制AEL后A&42的聚集减少;
A&42在幼年动物的神经元内主要与细胞质膜相关,但
在老年动物的神经元内广泛分布,只有功能失调的 AEL内的A&42才出现淀粉样变性。此外,降糖药二
甲双孤可以通过抑制mTOR和促进AMP激活蛋白激
酶(AMPK)的激活诱导自噬及-分泌酶的活性,促进 A&的产生&如(Tau蛋白是一种多功能的细胞骨架蛋白,又被称
为微管相关蛋 白(mWgtubuloESSoTdtd proteins,
MAPs),由于mRNA剪辑方式不同,人体内存在6种同
功异构体&\"达8'。Tau在中枢神经系统内主要分布于神
经元,其C-末端含有微管结合部位,通过与微管蛋白
结合促进微管的组装并保持其稳定性,在神经突起的
形成、维持细胞骨架完整性和轴突运输中发挥重要的 作用。在生理条件下,Tau蛋白可以被磷酸化修饰,异 常的磷酸化修饰是引起Tau蛋白异常的主要原因,其 中异常磷酸化是Tau蛋白沉积的关键因素&2,5达,27达。 过度磷酸化的Tau蛋白失去了结合微管的能力,容易
聚集,并形成难溶的成对螺旋状细丝(paired helical filaments, PHFs) ,PHF-Tau聚积形成神经元纤维缠结
(neumfibribag tangles, NFTs),从而导致细胞骨架异 常及细胞死亡&6,”'(自噬介导的Tau蛋白降解对维持 Tau蛋白的动态平衡起着重要的作用。2.1自噬清除Tau蛋白泛素-蛋 白酶系统(ubiquitin- pmtexsome system, UPS)和自噬是Tau蛋白的主要降解途径[27]。可溶性
Tau蛋白主要由依赖于UPS和非依赖于UPS的蛋白酶
体系降解;而异常磷酸化修饰的Tau及PHF-Tau主要 通过自噬溶酶体系统降解[27]( 3种自噬均参与Tau蛋
白的降解,在生理条件下,巨自噬是降解异常Tau蛋白
的主要途径,CMA主要降解未被修饰的野生型Tau蛋 白,微自噬对可溶性Tau蛋白的降解相对较少[2](以
特异性12/15-LO抑制剂或雷帕霉素等药物激活自噬
可以显著抑制AD小鼠脑内Tau聚集,降低不溶性和
Tau
, 神经 的 Tau 病知功能障W[21,27];3-MA)组织蛋白酶抑制剂等可以抑
制自噬,延缓Tau蛋白的降解和促进高分子质量Tau 寡聚体的形成[6,27](核因子E2相关因子2 ( nuclear
factor E2-related facWi , NV2 )能够直接调节 Bet-2 相
关自噬基因 3 ( Bck2 ksociated athanogene3 , BAG3 ))自
噬衔接蛋白NBR1和NDP52、自噬蛋白p62等表达而
彭翊倩,等.自噬与&淀粉样蛋白及Tau蛋白关系的研究进展-525 -促进自噬和自噬溶酶体的清除,在自噬介导的磷酸化
Tau蛋白降解中发挥重要调控作用[29]O研究表明,与
2.3 Tau蛋白磷酸化影响细胞自噬功能Tau蛋白过度磷酸化可以通过干扰自噬体的转运 对自噬过程发挥负调控作用[6,28](神经元的轴突内不
野生型小鼠相比,NWU基因敲除的4月龄小鼠脑内各
种Tau蛋白和自噬相关基因的水平无明显变化,但是
NW2基因敲除的12月龄小鼠脑内自噬相关基因的表
含溶酶体,自噬体形成以后主要通过微管运输系统运 送到胞体与溶酶体融合形成自噬溶酶体。Tau蛋白的
达显著降低,异常磷酸化Tau蛋白的水平显著升高,提
作用之一是组装微管和维持微管的稳定,而微管的稳
定对自噬体的逆向转运和成熟起关键作用。Tau蛋白
示N/2对自噬的调节具有年龄依赖性,对老龄动物神 经系统自噬介导的Tau蛋白清除作用的影响更大[29](自噬介导的Tau蛋白降解还受Tau蛋白基因突变 过度磷酸化破坏了神经元内微管网络,从而干扰自噬 体逆向转运及自噬溶酶体形成[6,28](在氧化应激状态 和磷酸化修饰等因素的影响[2]。例如,Tau蛋白的
P301L突变可以抑制3种自噬途径对Tau蛋白的清
除,A152T突变可以抑制CMA和微自噬对Tau蛋白的
降解,却增强了巨自噬对Tau蛋白的降解活性;Tau-
P301L突变体的过表达能显著上调细胞内CMA的本
底水平,但不影响血清内Tau- P301L的水平,Tau- A152T突变体的过表达会促进细胞内和血清中Tau的
降解;磷酸化等翻译后修饰可以促进Tau蛋白聚集和 延缓自噬对其降解[2](2.2自噬影响Tau蛋白的磷酸化天然状态的Tau蛋白呈非折叠状态,异常磷酸化
的Tau蛋白容易折叠和聚集,神经细胞内大量PHF-
Tau聚集形成的NFTs是AD的典型病理表现之一。 Tau蛋白分子内有30多个磷酸化位点,过度磷酸化会
降低Tau蛋白与微管的亲和力而破坏微管的稳定性,
影响轴突运输功能并在神经细胞内聚集形成
NFTs[28] o通过遗传学或药物改变mTOR活性可以调
节Tau蛋白的磷酸化水平,mTOR激活可以增加过表
达人Tau蛋白突变体的小鼠脑内Tau蛋白AT8磷酸化 及上调总Tau蛋白的水平;自噬诱导剂亚甲蓝可以直
接抑制Tau蛋白的聚集,降低AT8磷酸化及总Tau蛋
白的水平[28]O Earls平衡盐溶液和雷帕霉素是最常
用的体外诱导自噬试剂,其中雷帕霉素可以抑制 mTOR的活性和PXK/AKT/mTOR通路,降低Tau蛋
白分子中第214位丝氨酸的磷酸化水平,减少细胞内 的NFTs和不溶性Tau蛋白的数量[28]。虽然Ea—Xs平 衡盐溶液和雷帕霉素都可以通过激活自噬抑制异常磷
酸化Tau引起的细胞毒性而发挥神经保护作用,但是 它们的保护机制不同,前者诱导的自噬更倾向于降解 低分子质量的磷酸化Tau蛋白,后者诱导的自噬则更 倾向于降解磷酸化Tau蛋白的寡聚体[30]o另夕卜,自噬 虽然可以清除异常磷酸化的Tau蛋白,但对内源性
Tau蛋白无明显影响,提示自噬主要参与病理状态下 Tau蛋白的降解[6](下,糖原合酶激酶(glycogen synthase kinase 3 beta,
GSK—&)活性增加,Tau蛋白过度磷酸化,细胞发生凋
亡&28'。蛋白磷酸酶2A( PP2A)表达上调可以刺激神
经元的自噬活性,PP2A的抑制剂冈田酸可以显著增加 神经元内自噬体的数豊28](这些结果表明,Tau蛋白
在自
生 程中 重要角色[5](2.4自噬功能障碍诱导Tau蛋白聚集和神经退行性
病变Tau蛋白为长寿命蛋白质,细胞代谢过程中产生
的异常折叠、突变或过度磷酸化Tau主要通过自噬途 径清除。神经元内基本的自噬活性是有益的,也是神
经元清除衰老或异常蛋白质、阻止蛋白质聚集及维持 细胞稳态所必需。自噬障碍会引起异常Tau蛋白滞留 于细胞内,促进Tau蛋白寡聚体的形成和沉积。大量 沉积的异常磷酸化Tau蛋白和NFTs会破坏神经细胞
骨架结构,从而引起神经元功能失调、死亡,最终损害
认知功能而产生AD症状&59,28'。在体外细胞培养条
件下,以mTORC1/C2双阻断剂抑制mTOR活性可以
逆转醞诱导的磷酸化Tau蛋白聚集及Tau蛋白在 细胞体与细胞突起之间再分布,减轻Tau病变[31]。这
些研究结果提示:自噬-溶酶体系统在Tau蛋白的清除
中发挥极其重要的作用,AD患者脑内Tau蛋白聚集和
NFTs形成可能是细胞自噬功能障碍所致。3结论与展望自噬与AD密切相关,成为AD防治研究的潜在靶 点。自噬系统功能异常引起具有神经毒性的A&和异
常Tau蛋白在体内大量积聚,形成细胞外淀粉样斑块
和细胞内NFTs,从而导致突触丢失、神经细胞死亡及 认知功能障碍可能是AD的重要发病机制。自噬-溶
酶体系统是正常神经细胞降解和清除错误折叠A&和 异常Tau蛋白的主要途径,在AD中具有双刃剑作用。
AD早期,自噬代偿性增强,发挥神经保护作用;但在
AD晚期,自噬系统异常,导致A&和异常Tau蛋白清
-526 -东南大学学报(医学版)2019年6月,38(3)[ 10] LIQ, LIU Y, SUN M.Autophagyand Aeyheimeesdisease
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除障碍,形成具有神经毒性的A&和Tau蛋白寡聚体 并聚集沉积;自噬还可以分泌A&和诱导Tau蛋白的
聚集,破坏轴突运输功能,干扰自噬溶酶体的形成,导
致大量不成熟自噬体聚集在轴突末梢,最终引起突触
京:北京交通大学,2015.丢失、细胞凋亡和进行性认知功能障碍,从而加速疾病
[12 ] FAN S, ZHANG B, LUAN P, et al. PRK/AKT/mTOR
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的进程。深入研究自噬与A&及Tau蛋白之间的相互
关系有助于进一步了解AD的发病机制及发现新的防 治药物靶点。如何根据不同的病情发展阶段采用合理 有效的治疗措施,维持自噬稳态、促进A&和异常Tau
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(本文编辑:吴寅华)
tive stress, tau hyperphospho—ition, and auUphayydysfunc-
.综 述.环状RNA的功能及其与结直肠癌发生、发展关系的研究进展徐雪妮1,2,潘玉琴2[1.东南大学医学院,江苏南京210009 ; 2.南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)中心实验室,江苏南京210012][摘要]环状RNA是一种新型内源性长链非编码RNA,由外显子或内含子经套索驱动或内含子配对形成的
无5'帽端和3'尾端的共价闭合环状结构,不受RNA夕卜切酶影响。环状RNA作为微小RNA(miRNA)海绵
体,能调控亲代基因转录和剪切,又与蛋白质相互作用、参与蛋白质翻译等。越来越多的研究表明,环状
RNA参与到结直肠癌的病程中,对结直肠癌细胞的生长、转移、侵袭等发挥调控作用,有望成为结直肠癌临 床诊断和预测的新的生物标志物。作者对环状RNA的功能及其与结直肠癌发生发展的关系作一综述。[关键词]结直肠癌;环状RNA;文献综述[中图分类号]R735.3 [文献标识码]A [文章编号]16719264(2019)03952795doi:10. 3969/j. issn. 16719264.2019.03.029环状RNA( cUcRNA)是一种新型的非编码长链
RNAs(long coding RNA, ncRNA),由前体mRNA (p—-
mRNA)剪接而成,大部分为内源性;环状RNAs无3,尾端和5'帽端,呈共价闭合环状,且不易被RNA外切酶[收稿日期]2018-05-29 [修回日期]2018-12-26[基金项目]国家自然科学基金青年基金项目(81501820);江苏省青年医学人才项目(QNRC2016074)[作者简介]徐雪妮(1993-),女,江苏连云港人,在读硕士研究生。E-mLX18795867526@163.com[通信作者]潘玉琴 E-mail:panyuqin01 @163. com[引文格式]徐雪妮,潘玉琴•环状RNA的功能及其与结直肠癌发生、发展关系的研究进展&J] •东南大学学报(医学版),2019,38(3):527P31.
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