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文檔簡介
1、阿爾茲海默?。ˋlzheimer’s disease, AD)又稱老年癡呆,是以記憶和認(rèn)知功能障礙為主要特征的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變。β淀粉樣蛋白(β-amyloid, Aβ)在腦內(nèi)大量沉積已經(jīng)被認(rèn)為是AD致病的最基礎(chǔ)誘發(fā)因素,然而Aβ的神經(jīng)毒性機(jī)制尚未完全闡明。最近研究發(fā)現(xiàn),神經(jīng)炎癥反應(yīng)在AD病理學(xué)發(fā)展方面起到了關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。在AD病理學(xué)改變的早期階段,AD患者腦內(nèi)易感區(qū)域即開始表達(dá)上調(diào)炎癥基因并大量合成炎癥細(xì)胞因子。大量的流行病學(xué)
2、和隨訪性實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)能夠降低AD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。神經(jīng)炎癥反應(yīng)逐漸被認(rèn)為是誘發(fā)或加重AD發(fā)展的另一個(gè)重要潛在影響因素。
星形膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中是數(shù)量最為龐大的一類功能調(diào)節(jié)細(xì)胞。在正常生理?xiàng)l件下,星形膠質(zhì)細(xì)胞為神經(jīng)元提供必要的營養(yǎng)和信息加工支持,積極參與維持腦內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。然而,當(dāng)星形膠質(zhì)細(xì)胞被異?;罨髸罅可舍尫叛装Y調(diào)節(jié)因子,包括促炎癥細(xì)胞因子、生長因子、補(bǔ)體化合物、趨化因子等,特別是IL(interleuk
3、in)-1β,IL-6,TNF(tumor necrosis factor)-α等神經(jīng)炎癥調(diào)節(jié)因子的分泌,能夠誘發(fā)或加重腦疾病的發(fā)展惡化。異常活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞已經(jīng)成為影響神經(jīng)系統(tǒng)功能穩(wěn)定的一大不安因素。值得注意的是,在AD患者的大腦皮層和皮層下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量異?;罨男切文z質(zhì)細(xì)胞。這些活化的星形膠質(zhì)細(xì)胞聚集于AD患者腦內(nèi)淀粉樣蛋白和神經(jīng)纖維纏節(jié)周圍,并產(chǎn)生促炎癥調(diào)節(jié)因子。這已經(jīng)構(gòu)成了AD發(fā)病早期出現(xiàn)的重要病理學(xué)現(xiàn)象。這就提示我們,調(diào)節(jié)星
4、形膠質(zhì)細(xì)胞功能可能成為治療大腦神經(jīng)炎癥反應(yīng)的重要靶點(diǎn)。然而,Aβ誘發(fā)星形膠質(zhì)細(xì)胞活化后神經(jīng)炎癥反應(yīng)發(fā)生的分子機(jī)制尚未完全闡明。因此,全面深入研究神經(jīng)炎癥在AD發(fā)病中的致病機(jī)制,研發(fā)有針對性的AD治療藥物將具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
神經(jīng)甾體是具有神經(jīng)保護(hù)活性的甾體類物質(zhì),主要由膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元在各種甾體生成酶的作用下經(jīng)膽固醇或自外周循環(huán)進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)的各種前體合成分泌而成。大量研究表明神經(jīng)甾體不僅參與調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育,還對神經(jīng)系統(tǒng)具有
5、營養(yǎng)支持以及促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生和增加神經(jīng)元存活等作用。神經(jīng)甾體孕酮(progesterone,PG)作為內(nèi)源性神經(jīng)活化甾體,在調(diào)節(jié)神經(jīng)細(xì)胞功能上作用明顯。Bashour等發(fā)現(xiàn),孕酮可以快速的抑制GnRH神經(jīng)元的活性,調(diào)控神經(jīng)元軸突的生長,調(diào)節(jié)神經(jīng)營養(yǎng)因子 BDNF的合成與釋放。值得注意的是,當(dāng)皮下注射給予AD模型大鼠孕酮后發(fā)現(xiàn),孕酮能顯著改善AD模型大鼠的學(xué)習(xí)與記憶功能,然而其對于AD的神經(jīng)保護(hù)性機(jī)制尚需要進(jìn)一步闡明。本實(shí)驗(yàn)室前期的研究發(fā)現(xiàn),
6、孕酮能夠抑制Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)元線粒體相關(guān)性凋亡,但是對于孕酮調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞功能上的作用尚不得而知。星形膠質(zhì)細(xì)胞作為中樞系統(tǒng)中重要的神經(jīng)炎癥調(diào)節(jié)細(xì)胞,維持其功能穩(wěn)定對于調(diào)節(jié)腦內(nèi)神經(jīng)炎癥反應(yīng)方面起著重要的作用。
本課題以原代培養(yǎng)的大鼠皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)擬采用Aβ體外誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞過度活化構(gòu)建AD神經(jīng)炎癥細(xì)胞模型,討論Aβ誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞功能損傷的分子機(jī)制,并進(jìn)一步研究神經(jīng)甾體孕酮對Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞功能損傷的神經(jīng)保護(hù)性
7、作用及其可能調(diào)控機(jī)制。
第一部分 Aβ對星形膠質(zhì)細(xì)胞的異?;罨饔?br> 目的:研究Aβ對原代培養(yǎng)皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞功能的影響,進(jìn)而評價(jià)Aβ對星形膠質(zhì)細(xì)胞的異?;罨饔谩?br> 方法:
取新生SD大鼠大腦皮層部位組織進(jìn)行體外培養(yǎng),分離純化得到原代培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞,Immofluorescence方法檢測星形膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志蛋白GFAP以鑒定其純度。分別應(yīng)用Immofluorescence、Western blot、
8、ELISA方法檢測Aβ對星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài),GFAP蛋白表達(dá),以及促炎癥細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α分泌的影響。
結(jié)果:
1 Aβ促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞促炎癥細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α合成分泌
應(yīng)用 Aβ處理皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞不同時(shí)間(0h,3h,6h,12h,24h), ELISA檢測Aβ干預(yù)下星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β,TNF-α分泌水平變化。結(jié)果顯示,Aβ促進(jìn)星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β,TNF-α的合成分泌,與未
9、干預(yù)組相比, Aβ干預(yù)處理6h后IL-1β,TNF-α分泌水平開始出現(xiàn)顯著性提升。
2Aβ在星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)大量聚集
應(yīng)用 Aβ處理皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞不同時(shí)間(0h,3h,6h,12h),Immofluorescence檢測Aβ在星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果顯示,Aβ干預(yù)星形膠質(zhì)細(xì)胞3h后在細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)Aβ聚集,隨著Aβ干預(yù)時(shí)間的延長, Aβ蛋白在細(xì)胞內(nèi)的聚集程度持續(xù)增加,在細(xì)胞核附近和細(xì)胞漿中均有發(fā)現(xiàn),延緩或阻斷了星形
10、膠質(zhì)細(xì)胞自身的降解清除。
3Aβ誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)異常
本部分通過熒光標(biāo)記星形膠質(zhì)細(xì)胞微管相關(guān)蛋白GFAP,觀察星形膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)改變。Immofluorescence結(jié)果顯示,與未干預(yù)組相比,Aβ干預(yù)處理6h后星形膠質(zhì)細(xì)胞出現(xiàn)了明顯的形態(tài)改變,主要表現(xiàn)為細(xì)胞胞體膨脹,偽足收縮等。
4 Aβ上調(diào)星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)GFAP蛋白表達(dá)
為進(jìn)一步研究Aβ對于星形膠質(zhì)細(xì)胞的異?;罨饔茫覀儥z測與其活化相關(guān)的
11、GFAP蛋白表達(dá)的變化。Western blot檢測結(jié)果顯示,Aβ誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)GFAP蛋白,與未干預(yù)組相比,當(dāng)Aβ干預(yù)處理6h后, GFAP蛋白表達(dá)出現(xiàn)了顯著性的增加
結(jié)論:
Aβ誘發(fā)星形膠質(zhì)細(xì)胞異常活化,并導(dǎo)致促炎癥細(xì)胞因子IL-1β、TNF-α的大量合成分泌。
第二部分 Aβ誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)的機(jī)制研究
目的:對Aβ引起星形膠質(zhì)細(xì)胞活化后炎癥反應(yīng)分子機(jī)制的探討,并深入研究外源性炎
12、癥反應(yīng)信號炎癥小體NLRP3對于Aβ所致神經(jīng)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用。
方法:
新生SD大鼠,取大腦皮層部位組織進(jìn)行體外培養(yǎng),分離純化得到原代培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞,分別應(yīng)用Immofluorescence、Western blot方法檢測Aβ對星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥小體 NLRP3表達(dá),以及炎癥信號調(diào)節(jié)蛋白Caspase-1活化的影響。ELISA方法檢測NLRP3/Caspase-1外源性炎癥信號途徑對Aβ所致神經(jīng)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用
13、。
結(jié)果:
1 Aβ促進(jìn)炎癥小體NLRP3在星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)表達(dá)
應(yīng)用 Aβ處理皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞不同時(shí)間(0h,3h,6h,12h), Immofluorescence和Western blot檢測星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥小體NLRP3蛋白的表達(dá)。Immofluorescence結(jié)果顯示,隨著Aβ干預(yù)時(shí)間的延長,炎癥小體NLRP3表達(dá)逐漸增加,當(dāng)Aβ干預(yù)6h時(shí),星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)NLRP3表達(dá)活化出現(xiàn)顯著的提升。West
14、ern blot結(jié)果顯示,Aβ干預(yù)6h后星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)炎癥小體NLRP3表達(dá)相比對照組來說出現(xiàn)了顯著性提高。
2 Aβ促進(jìn)炎癥信號調(diào)節(jié)蛋白Caspase-1在星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的活化
我們進(jìn)一步考察,Aβ對星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白 Caspase-1活化的影響。Western blot結(jié)果顯示,Aβ時(shí)間依賴型的促進(jìn)Caspase-1的成熟,主要表現(xiàn)為Caspase-1 p20片段表達(dá)的提升, Aβ干預(yù)6h后Caspa
15、se-1 p20片段出現(xiàn)了顯著性增加,相比對照組來說出現(xiàn)了顯著性差異。當(dāng) Aβ干預(yù)時(shí)間到達(dá)12h后Caspase-1進(jìn)一步成熟(Caspase-1 p20表達(dá)提升),但是相比Aβ干預(yù)6h后Caspase-1 p20表達(dá)量并無顯著性差異。
3 NLRP3/Caspase-1外源性炎癥信號調(diào)節(jié)Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng)
我們進(jìn)一步考察了,NLRP3/Caspase-1外源性炎癥信號對于Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎
16、癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)影響。研究結(jié)果顯示,Aβ干預(yù)處理6h后IL-1β,TNF-α分泌水平明顯提升。與Aβ干預(yù)組相比,Caspase-1抑制劑Z-YVAD-FMK顯著性的降低了Aβ誘導(dǎo)下IL-1β、TNF-α的合成分泌。
結(jié)論:
NLRP3/Caspase-1外源性炎癥信號的激活介導(dǎo)參與Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)炎癥反應(yīng)。
第三部分孕酮對Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用
目的:研究神經(jīng)甾體PG對于Aβ
17、所致星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng)的神經(jīng)調(diào)節(jié)作用,深入探討孕酮可能的神經(jīng)調(diào)節(jié)機(jī)制及相關(guān)炎癥信號途徑。
方法:
取新生 SD大鼠大腦皮層原代培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞,ELISA方法檢測PG對于Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)。應(yīng)用Western blot方法檢測PG對于Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)炎癥小體NLRP3表達(dá),以及炎癥信號調(diào)節(jié)蛋白Caspase-1活化的影響。
結(jié)果:
1 PG抑制Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞
18、IL-1β、TNF-α的分泌
不同濃度PG(0.25、0.5、1、2μM)與Aβ共同處理6h,ELISA檢測在Aβ干預(yù)條件下,不同濃度PG對于星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β、TNF-α分泌水平的影響。結(jié)果顯示,1μM PG能顯著性的下調(diào)Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β、TNF-α的合成分泌。另外,應(yīng)用ELISA檢測在Aβ干預(yù)條件下,PG不同干預(yù)時(shí)間對于星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β、TNF-α分泌水平的影響。研究結(jié)果顯示,PG明顯減弱Aβ所致星
19、形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β、TNF-α的分泌,與Aβ處理組相比,1μM PG處理6h顯著性的降低了Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β、TNF-α的分泌。
2 PG調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞Aβ所致NLRP3的表達(dá)活化
應(yīng)用Western blot檢測Aβ干預(yù)條件下,PG對于星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥小體NLRP3表達(dá)活化的影響。結(jié)果顯示,PG干預(yù)6h時(shí),Aβ所致的炎癥小體NLRP3表達(dá)活化出現(xiàn)顯著的下降,相比Aβ干預(yù)組,炎癥小體NLRP3表達(dá)出
20、現(xiàn)了顯著的差異。
3 PG調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞Aβ所致Caspase-1的表達(dá)活化
應(yīng)用 Western blot檢測 Aβ干預(yù)條件下, PG對于星形膠質(zhì)細(xì)胞Caspase-1的剪切片段表達(dá)的影響(Caspase-1 p20)。結(jié)果顯示,與Aβ干預(yù)組Caspase-1 p20表達(dá)量相比,PG干預(yù)6h后顯著性下調(diào)了Aβ所致的Caspase-1 p20的表達(dá)活化。
結(jié)論:
神經(jīng)甾體PG顯著性的抑制Aβ所致
21、NLRP3炎癥小體在星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的表達(dá),并通過下調(diào)Caspase-1的活化抑制Aβ所誘導(dǎo)的神經(jīng)炎癥反應(yīng)。
第四部分自噬對孕酮抑制Aβ所致炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用及機(jī)制研究
目的:
研究神經(jīng)甾體PG對于星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬功能的影響,并進(jìn)一步討論自噬對于神經(jīng)甾體PG抑制Aβ所致神經(jīng)炎癥反應(yīng)的可能調(diào)節(jié)機(jī)制。
方法:
取新生SD大鼠大腦皮層原代培養(yǎng)星形膠質(zhì)細(xì)胞,ELISA方法檢測自噬對 PG抑制 Aβ
22、所致星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng)的影響。應(yīng)用 Western blot方法檢測PG對于Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬功能的調(diào)節(jié),并檢測自噬對于炎癥小體NLRP3及炎癥信號調(diào)節(jié)蛋白Caspase-1活化的影響。
結(jié)果:
1自噬介導(dǎo)PG對Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞IL-1β、TNF-α分泌的影響為了深入研究自噬是否介導(dǎo)了PG對Aβ誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥反應(yīng)的保護(hù)性機(jī)制。應(yīng)用ELISA檢測自噬誘導(dǎo)劑Rapamycin對Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥反應(yīng)的
23、調(diào)節(jié)作用。結(jié)果顯示,Rapamycin顯著性的降低了Aβ誘導(dǎo)下IL-1β、TNF-α的合成分泌。自噬抑制劑3-MA明顯的抑制了PG對下IL-1β和TNF-α合成分泌的調(diào)節(jié)作用,相比PG保護(hù)組,IL-1β和TNF-α的合成分泌出現(xiàn)了顯著性的升高。
2 PG促進(jìn)Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬啟動(dòng)
為深入探討 PG對于 Aβ干預(yù)下星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬功能的影響。Western blot結(jié)果顯示,PG激活了星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬水平,相比
24、Aβ干預(yù)組,LC3-II表達(dá)量出現(xiàn)了明顯的提升,并促進(jìn)了LC3-I到LC3-II的轉(zhuǎn)變。與此同時(shí),PG干預(yù)后,Beclin-1表達(dá)量也出現(xiàn)了顯著性的提升。
3 PG促進(jìn)Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬活化
我們應(yīng)用Western blot檢測自噬降解底物調(diào)節(jié)蛋白P62表達(dá)量變化。研究結(jié)果顯示,PG明顯的提升了 Aβ干預(yù)下星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬功能,相比Aβ干預(yù)組,P62蛋白顯著性的降低。自噬抑制劑3-MA則阻斷了PG對于星形膠質(zhì)
25、細(xì)胞自噬功能的活化作用,主要表現(xiàn)為LC3-II表達(dá)的下降, LC3-I到LC3-II的轉(zhuǎn)化降低,以及P62蛋白表達(dá)翻轉(zhuǎn)性的增加。
4 PG調(diào)節(jié)Aβ誘導(dǎo)下星形膠質(zhì)細(xì)胞AKT/mTOR信號
為進(jìn)一步研究PG對于自噬活化功能的影響,我們檢測了星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)AKT/mTOR信號通路的表達(dá)變化。結(jié)果顯示,PG顯著性的抑制了Aβ誘導(dǎo)條件下星形膠質(zhì)細(xì)胞AKT/mTOR信號通路。
5自噬介導(dǎo)PG調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞Aβ所致NL
26、RP3的表達(dá)
應(yīng)用Western blot檢測Aβ干預(yù)條件下,自噬對于星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥小體NLRP3表達(dá)的調(diào)節(jié)作用。自噬誘導(dǎo)劑Rapamycin,有效的促進(jìn)了自噬對于Aβ所致炎癥小體NLRP3聚集的降解清除。自噬抑制劑3-MA顯著性的阻斷了PG對于炎癥小體NLRP3的調(diào)節(jié)作用,與PG保護(hù)組相比, NLRP3蛋白顯著性的增加。
6自噬介導(dǎo)PG調(diào)節(jié)星形膠質(zhì)細(xì)胞Aβ所致Caspase-1的活化
為了進(jìn)一步研究自噬
27、對于炎癥反應(yīng)信號的調(diào)節(jié)作用,我們檢測了炎癥信號調(diào)節(jié)蛋白Caspase-1的表達(dá)水平變化。研究結(jié)果顯示,相比Aβ干預(yù)組星形膠質(zhì)細(xì)胞,自噬誘導(dǎo)劑Rapamycin顯著性的抑制Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞Caspase-1的活化,表現(xiàn)為Caspase-1 p20/ pro-Caspase-1比例明顯的降低。在PG保護(hù)干預(yù)下,Aβ引起的Caspase-1活化同樣被顯著性的抑制。但是自噬抑制劑3-MA則阻斷了PG對于Aβ引起的Caspase-1活化的調(diào)節(jié)
28、作用。
結(jié)論:
PG能夠明顯的提升 Aβ誘導(dǎo)下星形膠質(zhì)細(xì)胞自噬功能,加速了自噬對于自噬底物的處理清除,特別是對于炎癥復(fù)合物小體NLRP3的清除作用,通過調(diào)節(jié)NLRP3/Caspase-1炎癥反應(yīng)信號,抑制Aβ所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng)。
綜上所述,本實(shí)驗(yàn)以Aβ干預(yù)原代培養(yǎng)皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)建AD神經(jīng)炎癥細(xì)胞模型,研究神經(jīng)甾體PG對Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng)的保護(hù)性作用及其可能調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),P
29、G能夠明顯抑制 Aβ所致的神經(jīng)炎癥反應(yīng),1μM PG處理6h顯著性的降低了Aβ干預(yù)所致的星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥因子IL-1β、TNF-α的合成分泌。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),PG能夠抑制 Aβ引起的星形膠質(zhì)細(xì)胞炎癥小體 NLRP3和炎癥信號調(diào)節(jié)蛋白Caspase-1的表達(dá)活化,進(jìn)而緩解 Aβ引起的神經(jīng)炎癥反應(yīng),提示孕酮通過抑制外源性炎癥信號NLRP3/Caspase-1調(diào)節(jié)Aβ引起的星形膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)炎癥反應(yīng);我們還發(fā)現(xiàn)PG能夠上調(diào)Aβ所致星形膠質(zhì)細(xì)胞自
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