穿山龍皂苷的藥理作用及機制的研究現狀

于浩+杜建玲

[摘要] 穿山龍屬于薯蕷科植物，廣泛分布于我國的華北、東北、青海等地區，其根莖是一種重要的中藥材，在我國具有幾千年的應用歷史。據中醫學記載，該藥材具有止咳化痰、祛風止痛、舒筋活血等功效?，F代研究表明，該藥材的主要活性成分為皂苷，具有抗腫瘤、抗炎、降血脂、抑菌和抗病毒等作用。鑒于其諸多的生物學活性及藥理作用，針對其開發和應用具有良好的前景。該文對穿山龍皂苷的藥理活性、治療作用及機制的研究現狀加以總結，為進一步研發穿山龍皂苷提供理論基礎。

[關鍵詞] 穿山龍皂苷； 藥理活性； 分子機制

[Abstract] Dioscorea nipponica， a famous traditional Chinese medicine， belongs to the Dioscoreaceae family and has been widely distributed in the north， northeast and Qinghai regions of China. With its root and rhizome as an important herb material， it has been applied in China for several thousand years. Traditional Chinese medicine reported that this plant had been used for relieving cough and asthma， eliminating rheumatic aches， alleviating pain and improving blood circulation. Modern pharmacology studies have confirmed that saponins， the major active compounds in this herb， have shown various pharmacological actions including anti-tumor， anti-inflammatory，lipid-lowering， anti-fungal and anti-virus activities. Therefore， the studies on saponins from D. nipponica are valuable and promising. In this present research， the pharmacological actions， therapeutic effects and mechanism of saponins from D. nipponica were summarized in order to provide the theoretical basis for the further research.

[Key words] saponins from Dioscorea nipponica； pharmacological activity； mechanism

穿山龍Dioscorea nipponica Makino屬于薯蕷科植物，極具營養價值，廣泛分布于我國的華北、東北、青海等地域，其根莖為主要藥用部分，是一種傳統的中藥材，在我國具有幾千年的應用歷史。據中醫學記載，該藥材具舒筋活血、止咳化痰、祛風止痛等功效，可用于慢性氣管炎、消化不良、腰腿疼痛、風濕性關節炎、糖尿病、心血管等許多疾病的治療?，F代研究表明，該藥材的主要活性成分為皂苷，主要包括薯蕷皂苷、原薯蕷皂苷和甲基原薯蕷皂苷，具有抗氧化、降血脂、抗炎和免疫調節等生物學活性[1-3]。近年來，隨著國內外醫藥學者對穿山龍皂苷研究的廣泛關注及新的研究成果不斷涌現，本研究就穿山龍皂苷藥理活性、治療作用及機制等方面的研究現狀綜述如下。

1 穿山龍皂苷對肝臟的保護作用及機制

肝臟是人體的重要器官，是物質合成與代謝、能量產生和轉換的重要樞紐。肝臟出現損傷將嚴重影響機體的正常功能?，F如今許多肝臟疾病，諸如肝損傷、酒精性脂肪肝、肝纖維化及肝癌等肝病，仍在危害著人類的健康。穿山龍皂苷對多種肝臟疾病有一定的預防和治療作用。

1.1 抗肝損傷 Yu等[4]證實穿山龍總皂苷對四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）誘導的急性肝損傷具有保護作用，實驗結果顯示，其可以顯著降低血清中過高的丙氨酸氨基轉移酶（alanine aminotransferase，ALT）、天冬氨酸氨基轉移酶（aspartate aminotransferase，AST）及肝組織中過表達的堿性磷酸酶水平（alkaline phosphatase，ALP），可減輕CC14造成的肝細胞損傷，從而發揮肝保護作用。Yu等[4]還發現穿山龍總皂苷可提高肝臟中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，顯著降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）、誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthesis，iNOS）和一氧化氮（nitric oxide，NO）的水平，提示其通過提高機體的抗氧化能力，抑制肝臟脂質過氧化反應，從而減輕CCl4對肝臟造成的損傷。Zhang等[5]研究認為薯蕷皂苷可通過抗炎、抗凋亡和抑制氧化應激等方面發揮對二甲基亞硝胺（dimethylnitrosamine，DMN）誘導急性肝損傷的保護作用。Zhao等[6]發現薯蕷皂苷對對乙酰氨基酚（acetaminophen，APAP）誘導肝毒性小鼠有保護作用，結果發現給予藥物干預后小鼠肝內的ALT，AST，細胞色素氧化酶CYP2E1 和MDA水平降低，GSH含量明顯升高。同時促進Bcl-2和Bid蛋白表達，抑制Bax，Bak和p53表達，提示保護作用可能與清除過量自由基和抗凋亡的作用相關[6]。endprint

1.2 抗脂肪性肝病 脂肪性肝病主要包括酒精性脂肪肝病和非酒精性脂肪肝病2類。Xu等[7]分別以C57BL/6小鼠和Wistar大鼠為模型研究薯蕷皂苷對酒精誘導肝毒性的保護作用及其機制，結果顯示其保護作用可能是通過減輕肝臟脂肪堆積，抑制脂肪酸合成，減少肝臟膽固醇、脂肪酸和甘油三酯沉積，促進脂肪酸β氧化、抗氧化和抗內質網應激聯合作用來實現的。Liu等[8]利用ob/ob小鼠和高脂飼料誘導的C57BL/6J小鼠作為非酒精性脂肪肝實驗動物模型來考察薯蕷皂苷對非酒精性脂肪肝的保護作用及其機制，結果顯示，模型小鼠的ALT，AST，游離脂肪酸（free fatty acid，FFA），總膽固醇（total cholesterol，TC），甘油三酯（triglyceride，TG），MDA，GSH和SOD在給予薯蕷皂苷后都得到顯著改善。同時，薯蕷皂苷還可以減輕模型小鼠的體質量，降低模型小鼠的空腹血糖，改善糖耐量，干預非酒精性脂肪肝的進展[8]。初步作用機制研究表明，其可顯著上調微管相關蛋白1 輕鏈 3 （microtubule-associated protein 1 light chain 3，LC3-Ⅱ）和自噬相關基-5（autophagy related gene-5，Atg5）表達水平，上調雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信號通路的關鍵位點磷酸化mTOR蛋白的水平，可誘導自噬形成。下調絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）磷酸化水平，有效抑制炎性因子腫瘤壞死因子α（tumour necrosis factor-α，TNF-α）、白介素1（interleukin1，IL-1）、白介素6（interleukin 6，IL-6）、細胞核因子 NF-κB （nuclear factor-kappa B，NF-κB）、前列腺素氧化環化酶 2 （prostaglandin-endoperoxide synthase-2，COX-2）、高遷移率族蛋白 B-1 （high-mobility group box 1，HMGB-1）和c-jun原癌基因（Jun oncogene，AP-1）的表達來發揮作用[8]。

1.3 抗肝纖維化 Zhang等[9]觀察了薯蕷皂苷對硫代乙酰胺（thioacetamide，TAA）誘導的大鼠肝纖維化的治療作用，結果顯示，薯蕷皂苷明顯改善TAA誘導的肝纖維化大鼠體質量抑制，降低AST，ALT和羥脯氨酸的水平，減少細胞外基質（extracellular matrix，ECM）的沉積，通過抑制氧化應激，從而減輕炎癥反應，阻礙TGF-β/Smad和MAPK信號通路，最終抑制肝星型細胞（hepatic stellate cells，HSCs）的活化。Liu等[10]的研究發現薯蕷皂苷顯著降低酒精性肝纖維化動物模型血清ALT和AST水平，但對內毒素的水平無影響，并明顯減少肝臟組織中膠原的沉積，這種保護作用可能是通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號通路，進而降低下游TNF-α，IL-1，IL-6等炎癥因子的表達，抑制肝星形細胞活化來發揮作用的。Zhang等[11]探究了薯蕷皂苷對CCl4誘導的大鼠肝纖維化的預防和治療作用。體外研究表明薯蕷皂苷能夠顯著抑制HSCs的活化，誘導HSCs的凋亡[11]。體內研究中發現薯蕷皂苷緩解了CCl4 引起的大鼠體質量增長緩慢的現象，顯著降低了AST，ALT，MDA，NO和iNOS的水平，升高GSH，GSH-Px，SOD水平，顯著減少肝纖維化大鼠中羥脯氨酸水平，降低α-平滑肌激動蛋白（α-smooth muscle actin，α-SMA）、Ⅰ型膠原α1（collagen α1，COL1A1）、Ⅲ型膠原COL3A1和laminin的mRNA表達[11]。其作用機制可能與調節膠原合成和降解的平衡，誘導活化的HSCs凋亡和衰老，改善肝損傷，并且抑制氧化應激、炎癥、TGF-β/Smad、MAPK信號通路、線粒體凋亡通路和Wnt/β-catenin的信號通路有關[11]。Gu等[12]分別以動物和細胞為模型評價了薯蕷皂苷對膽管結扎（bile duct ligation，BDL）和DMN誘導的肝纖維化的保護作用及機制，這種保護作用可能與上調Sirt1/Nrf2，同時抑制p38的磷酸化水平的相關通路有關。

1.4 抗肝缺血再灌注 Tao等[13]研究表明，從穿山龍提取的薯蕷皂苷可以減輕由肝缺血再灌注損傷導致的肝組織損傷，這種作用可能是通過減少細胞色素氧化酶的表達量，下調 p53，Fas，FasL，Caspase-3，Caspase-9，PARP，Bak，IL-1β，IL-6，TNF-α，MIP-1α，MIP-2，ICAM-1，COX-2，HMGB-1，NF-κB和AP-1等表達水平，上調Bcl-2和Bcl-x等表達水平有關。

1.5 抗肝癌 Zhang等[14]采用人肝癌細胞株Bel-7402建立體外模型，發現薯蕷皂苷能夠顯著抑制Bel-7402生長，促進Bcl-2蛋白表達，抑制TP53，Bax及Caspase-3蛋白表達從而誘導肝癌細胞凋亡。

2 穿山龍皂苷抗腫瘤作用及機制

目前治療腫瘤的主要方法有手術治療、化學藥物治療和放射療法等。其中化學藥物治療仍是腫瘤治療的主要方法。中草藥是經過人類幾千年的實踐而篩選出的具有獨特藥效的藥物資源。目前很多活性成分被提取，廣泛用于腫瘤的治療。許多研究學者發現穿山龍的主要活性成分皂苷可通過多種機制的調控發揮抑制腫瘤的作用，為其將來開發抗腫瘤活性的新藥提供基礎數據。

2.1 抗腦腫瘤 Lv等[15]對薯蕷皂苷抗大鼠腦膠質瘤作用及可能的機制進行了研究，體外實驗結果表明薯蕷皂苷可以顯著抑制C6細胞的增殖并誘導其凋亡，隨著給藥劑量的加大，凋亡細胞數目增多并出現核小體，細胞內ROS和Ca2+濃度顯著增加，GSH含量降低，MDA，NO和GSSG含量升高，線粒體發生腫脹、雙層膜破裂、脊斷裂；細胞色素C由線粒體釋放到胞漿，PDCD5由線粒體轉移到細胞核內，誘導細胞DNA損傷和細胞凋亡；與空白組相比，給藥組下調Bcl-2 （0.3倍），Bcl-xl （0.5倍），CDK2 （0.4倍），Cyclin A （0.2倍），DNA TopoⅠ（0.4倍）的表達，上調Bax （2.9倍），Bak （4.9倍），Bid （5.2倍），p53 （4倍），PARP （2.2倍）的表達。體內實驗結果顯示，薯蕷皂苷能夠顯著延長腦膠質瘤大鼠的生存時間，抑制腦內腫瘤的生長，降低血清中MDA和NO的含量，其機制可能是與誘導細胞凋亡、調節細胞周期、引起DNA損傷和啟動線粒體信號通路等有關[15]。endprint

2.2 抗胃癌 Zhao等[16]通過體內外2種方式探究了薯蕷皂苷抗胃癌作用及分子機制研究。利用小動物活體成像儀來檢測藥物對腫瘤生長的抑制作用，與空白組相比，在腫瘤生長初期薯蕷皂苷即可顯著抑制腫瘤生長，隨給藥劑量增大和給藥時間延長，腫瘤的增長速度顯著降低，這表明薯蕷皂苷具有較好的體內抗胃癌作用[16]。在體外實驗中發現，薯蕷皂苷顯著抑制人胃癌MGC-803細胞活力，呈劑量和時間依賴性，破壞細胞超微結構、使細胞核皺縮、損傷線粒體，抑制細胞遷移，這種作用可能與薯蕷皂苷通過下調Tribbles-2的表達來激活MAPK家族蛋白，進而上調促凋亡蛋白Bax的表達，以及降低CAP-1的表達來抑制腫瘤細胞遷移來誘導腫瘤細胞凋亡有關[16]。Hu等[17]研究證實薯蕷皂苷可抑制人胃癌SGC-7901細胞的增殖并誘導其凋亡，可能與激活死亡受體通路和線粒體通路有關。

2.3 抗肺癌 Wei等[18]研究了薯蕷皂苷抗人肺癌 A549，NCI-H446和 NCI-H460細胞的作用和信號通路的情況，結果顯示其顯著抑制上述3種肺癌細胞的增殖。藥物作用腫瘤細胞后，出現明顯的亞二倍體凋亡峰，腫瘤細胞結構被破壞、線粒體等細胞器的結構和功能受損，顯著調節Bcl-2 和Caspase家族蛋白表達，表明激活線粒體通路可能是其發揮抗腫瘤作用的分子機制[18]。

2.4 抗結腸癌 Chen等[19]報道薯蕷皂苷對人結腸癌細胞HCT-116發揮抗腫瘤的作用，其可誘導HCT-116細胞凋亡和DNA 損傷。Chen等[19]利用蛋白質組學技術對機制探究發現，薯蕷皂苷干預HCT-116細胞后，288種蛋白發生差異性表達，這些差異蛋白參與細胞、代謝、生物調節等過程并與線粒體氧化磷酸化、Ca2+介導Wnt和 p53等信號通路相關。

2.5 抗宮頸癌 Zhao等[20]研究表明薯蕷皂苷能顯著誘導人宮頸癌HeLa細胞凋亡，使細胞核固縮并出現凋亡和自噬小體，顯著降低細胞活力，誘導腫瘤細胞發生DNA損傷，抑制細胞遷移，增加細胞內ROS和Ca2+濃度，其作用可能與下調Bcl-2，Bcl-xl，SOD-2，HO-1，CDK2，CDK4，Cyclin A，Cyclin D和p-mTOR蛋白表達，上調Bax，Bak，Bid，p53，Caspase-3，Caspase-9，KEAP-1，Nrf-2，Cyclin E，LC3Ⅱ，ATG-5，p-ERK，p-JNK和p-p38蛋白表達等有關。

2.6 抗喉癌 Si等[21]對薯蕷皂苷抗人喉癌細胞Hep-2和TU212作用及其機制進行了研究，結果顯示，顯著降低Hep-2和TU212細胞活力，調節MMP2，MMP9的表達抑制Hep-2和TU212細胞遷移，明顯下調p-ERK，Bcl-2，CDK2，Cyclin A蛋白表達，顯著上調Bax，p53，cleaved caspase-3，cleaved caspase-9，p-JNK和p-p38蛋白表達。機制研究表明其抗人喉癌作用是通過抑制ERK1/2的磷酸化，促進JNK和p38的磷酸化來誘導腫瘤細胞凋亡[21]。

2.7 抗胰腺癌 Si等[22]研究表明薯蕷皂苷可以通過miR-149-3P介導的AKT1信號通路對胰腺癌發揮有效抑制作用。

3 穿山龍皂苷的抗炎作用及機制

正常情況下，炎癥反應是機體的保護性反應，可幫助機體清除有害刺激，促進損傷組織的修復[23]?？寡姿幬锟梢郧宄龣C體內大量炎癥介質，從而減輕對機體正常組織和細胞的破壞。近年來隨著國內外學者對穿山龍皂苷深入的研究，其抗炎作用受到了廣泛的關注。

3.1 抗痛風性關節炎 痛風性關節炎（gouty arthritis，GA） 又稱尿酸性關節炎，是由于嘌呤代謝紊亂引起血液尿酸增高，尿酸沉積在關節囊、滑膜、軟骨、骨質等關節組織導致的急性炎癥性病變。呂婧等[24]研究了穿山龍對由尿酸鈉晶體所致急性痛風性關節炎的治療作用，結果顯示，藥物干預后關節腫脹程度有所改善，血漿中白細胞數量和IL-1β的含量也有不同程度的下降，其作用可能是通過抑制白細胞的生成和炎癥遞質IL-1β的分泌實現的。于棟華等[25]以白介素-1β誘導的大鼠成纖維樣滑膜細胞為模型，探討了穿山龍總皂苷的抗炎作用及機制。與模型組相比，總皂苷給藥組AKT，PI3K蛋白的磷酸化水平顯著降低，從而抑制滑膜細胞的增生，提示穿山龍總皂苷可能是通過抑制AKT，PI3K蛋白磷酸化水平發揮抗痛風性關節炎作用[25]。薛劍等[26]探討了穿山龍總皂苷對痛風性關節炎大鼠肝臟組織β半乳糖苷酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖酶活性的影響，發現其顯著降低β半乳糖苷酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖酶活性，提示其可能通過對溶酶體類的調節作用達到治療痛風性關節炎的目的。周琦等[27-28]研究了穿山龍總皂苷抗痛風性關節炎的作用機制，發現其作用機制可能通過抑制IL-1β的表達，進而影響其所激活的基質細胞衍生因子-1（stroma cell derived factor，SDF-1），CXCR4受體，PI3K，PKC以及 NF-κB信號轉導通路以達到治療痛風性關節炎的目的。

3.2 抗類風濕性關節炎 梁秀軍等[29]探討穿山龍總皂苷對膠原性關節炎大鼠血清中炎癥因子的影響，發現經藥物治療后大鼠關節腫脹明顯減輕，其機制與下調血清中IL-1β，IL-6和TNF-α水平有關。郭亞春等[30]研究發現穿山龍總皂苷抗關節炎作用與血清中TNF-α水平緊密相關。利用大鼠關節炎動物模型分別檢測大鼠血清TNF-α和滑膜組織TNF-α mRNA水平，結果顯示給藥組相較于模型組可下調血清中異常分泌TNF-α水平，并且抑制大鼠滑膜組織TNF-α mRNA的表達，改善大鼠關節腫脹，減輕病理組織損傷，可見其抗炎作用機制與調節TNF-α的水平有關[30]。董文娟等[31-33]觀察穿山龍總皂苷對膠原誘導性關節炎大鼠的保護作用，發現穿山龍總皂苷下調滑膜血管生成素 2（angiopoietin-2，Ang-2）、酪氨酸激酶受體2（tyrosine kinase receptors 2，Tie-2）和血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）蛋白水平的表達，抑制VEGF和Ang/Tie-2的協同作用來抑制滑膜新生血管生成，最終達到發揮治療類風濕關節炎的作用。endprint

4 穿山龍皂苷的降糖作用及機制

陳新焰等[34]以高脂飼料和小劑量鏈脲佐菌素制備胰島素抵抗的糖尿病大鼠模型并觀察穿山龍的降糖作用，結果發現治療組用藥后血糖明顯降低，TC和TG水平也有一定的改善，提示其降糖作用可能與改善胰島素抵抗有關。Yu等[2]報道了穿山龍總皂苷對2型糖尿病大鼠模型的保護作用，經12周藥物干預后其可降低大鼠空腹血糖、增加肝糖原的儲存、促進胰島素分泌、改善OGTT和ITT；此外其還可以清除過量的自由基，降低GSK-3β酶活力，下調TNF-α，IL-6，COX-2，PEPCK，G6Pase，GSK-3β，PPARγ，CPT1，ACO，FAS蛋白和基因的表達，降低MAPK磷酸化水平，上調IRS-1，GLUT-4，p-Akt，p-AMPK1，PFK，PK，SREBP-1c，ACC，SCD1等基因和蛋白表達，提示其作用可能是通過調節糖和脂代謝、改善胰島素抵抗、提高機體抗氧化能力、清除過量自由基和炎癥因子來實現的[2]。鑒于其良好的降糖效果，為此天然產物的新藥開發及應用于治療2型糖尿病開辟了新思路。

5 穿山龍皂苷的免疫調節作用及機制

于海榮等[3]報道穿山龍總皂苷含藥血清可抑制小鼠淋巴細胞的增殖，可能與 B 淋巴細胞產生IL-6的作用有關。謝守軍等[35]探究穿山龍總皂苷對佐劑性關節炎大鼠的免疫調節作用，結果顯示給予穿山龍總皂苷可以顯著降低IL-1，IL-6，IL-8以及TNF-α水平，同時不僅能明顯降低大鼠的脾指數，還可以使過低的胸腺指數基本恢復正常，提示穿山龍總皂苷發揮作用可能與調節機能依賴性的雙向免疫及抑制炎性細胞因子產生有關。王燁等[36]研究了穿山龍薯蕷皂苷元對小鼠T淋巴細胞CD69和CD25表達影響，以穿山龍薯蕷皂苷元與經刀豆蛋白A（ConA）刺激的T淋巴細胞共同培養，用流式細胞術和Western blot法檢測CD69和CD25表達的變化，結果顯示，在穿山龍薯蕷皂苷元的作用下CD69和CD25的表達明顯下調，表明其對T淋巴細胞的早期活化、中期活化均有抑制作用。劉寶山等[37]研究發現穿山龍薯蕷皂苷能改善再生障礙性貧血小鼠WBC，Hb，PLT水平，下調mTOR和S6的mRNA及蛋白的磷酸化水平，發揮免疫調節作用，提高骨髓造血功能。鑒于穿山龍皂苷具有免疫調控作用，其具有廣闊的臨床應用前景，可能會對多種自身免疫性疾病的控制起到一定的治療效果，對于其免疫調節機制的具體發生過程，需要今后進一步深入研究。

6 穿山龍皂苷其他藥理作用

Qi等[38]探究了薯蕷皂苷對脂多糖誘導的急性腎損傷的保護作用，體外實驗結果表明薯蕷皂苷顯著改善脂多糖誘導的大鼠腎小管上皮細胞NRK-52E和人腎近曲小管上皮細胞HK-2細胞損傷；體內實驗發現下調BUN，Cr，MDA，NO水平，上調GSH-Px和CAT水平，顯著改善腎小管損傷程度，其機制可能是通過調控miR-let-7i/TLR4/MyD88信號通路改善炎癥、細胞凋亡和氧化應激實現的[38]。胡晶晶等[39]以卵白蛋白誘導小鼠哮喘模型對穿山龍總皂苷的抗哮喘作用進行了評價，研究表明，藥物干預后能有效下調MMP-9和上調TIMP-1的表達進而使細胞外基質降解增加，沉積減少，最終達到減輕氣道重塑的目的。葉育雙等[40]發現穿山龍總皂苷能夠抑制慢性遷延期哮喘小鼠氣道壁及支氣管平滑肌的增生，抑制其肺泡灌洗液、肺組織勻漿中白介素-17A的表達來控制哮喘的發生發展。潘從澤等[41]發現復方丹參方與穿山龍總皂苷配伍可通過減少心肌梗死面積及抑制細胞凋亡等作用減輕大鼠心肌缺血再灌注損傷的影響。曹擁軍等[42]觀察了穿山龍水溶性總皂苷對實驗性橋本甲狀腺炎大鼠的影響，結果顯示，給藥各劑量組大鼠TgAb，TgAb和IL-2水平明顯降低，IL-4水平顯著上調，可能的機制是通過緩解甲狀腺的炎癥反應，調節免疫的途徑，抑制Th1細胞功能的過度亢進，促使Th1向Th2漂移。

7 結語與展望

穿山龍作為一種傳統的中草藥，其取材廣泛，價格低廉，具有保肝、抗腫瘤、抗炎、降糖及免疫調節等生物活性，對于新藥開發和疾病的預防和治療具有廣闊前景。但仍有很多問題有待解決，如藥物物質基礎不清，體內吸收、分布、代謝、排泄過程及作用機制不明等。因此，在加強對穿山龍皂苷藥物進行藥效學評價的同時，還需進一步采用現代技術手段對穿山龍皂苷的藥效成分精確分析及作用機制進行深入研究。

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[責任編輯 張寧寧]endprint