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文檔簡介
1、(一)通心絡保護急性心肌梗死再灌注心肌損傷的機制
基于Sigmoid Emax數(shù)學模型的再分析
目的:通心絡(Tongxinluo,TXL)可模擬缺血預適應,發(fā)揮縮小急性心肌梗死(acutemyocardial infarction,AMI)無再流面積和心肌缺血/再灌注后梗死范圍的作用,初步機制為保護了心肌微血管內(nèi)皮的結構和功能,然而其核心機制尚不清楚。本研究通過評價致死性缺血/再灌注損傷(ischemia repe
2、rfusion injury,IRI),即再灌注后壞死范圍的嚴重程度,IRI(%)=壞死范圍(%)-無再流范圍(%),比較TXL對心肌微血管內(nèi)皮結構-功能網(wǎng)絡的影響,探索TXL減輕心肌IRI的關鍵指標。
方法:本研究根據(jù)課題組以往19篇已發(fā)表文獻的結果數(shù)據(jù),將心肌無再流范圍和梗死范圍的關系建立數(shù)學模型。共納入168只中華小型豬的實驗數(shù)據(jù)進行了分析。通過比較缺血預適應(ischemia preconditioning,IPC)、
3、后適應、TXL、纈沙坦、地爾硫卓、法舒地爾、瑞舒伐他汀、尼可地爾、辛伐他汀、卡維地洛、替羅非班、維拉帕米、腺苷共13種干預條件下IRI的程度,確定了缺血預適應組和鈣拮抗劑組分別是IRI程度最輕和最重的兩個組。用主成分分析的方法確定了缺血預適應發(fā)揮心肌保護的9個關鍵指標,即SUR2, iNOS活性, eNOS活性, VE-cadherin,β-catenin,γ-catenin,P-selectin,PKA活性以及eNOS表達。在這9個關
4、鍵指標中,進一步分析確定了TXL發(fā)揮心肌保護的關鍵指標,并與他汀對比。
結果:壞死范圍和無再流范圍符合Sigmoid Emax模型,壞死范圍下降空間(NRS)與IRI的嚴重度呈正相關(R2=0.92,P<0.01);NRS與壞死范圍呈正相關(R2=0.57,P<0.01)。心肌微血管內(nèi)皮功能性和結構性指標與NRS均成正相關(R2=0.64,R2=0.62,P均<0.01)。TXL使SUR2、iNOS活性、eNOS活性、VE-c
5、adherin、β-catenin、γ-catenin和P-selectin等指標均向假手術組方向恢復,并與他汀組相當(P均>0.05)。另外,AMI/再灌注模型組增加PKA活性和eNOS表達,TXL可進一步增加PKA活性和eNOS表達,也與他汀組相當(P均>0.05)。在以上九個指標中,TXL明顯上調(diào)eNOS活性、eNOS、VE-cadherin、β-catenin、γ-catenin表達,與IPC組無差別(P均>0.05),并與他汀
6、組相當(P均>0.05),與CCB組相比差異有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。因此,這五個微血管內(nèi)皮功能和結構指標可能是TXL減輕IRI的關鍵指標。
結論:本研究提示致死性IRI是心肌壞死的重要原因之一。TXL預處理可通過模擬IPC改善心臟微血管內(nèi)皮功能和可能與屏障相關的結構,減輕心肌IRI,且其效用與他汀類相當。
?。ǘ┩ㄐ慕j通過保護內(nèi)皮屏障功能減輕糖尿病心肌再灌注損傷的細胞實驗研究
Angptl4的核心作
7、用及機制
目的:我們的系列研究發(fā)現(xiàn),通心絡能夠防治AMI再灌注后的無再流面積,縮小梗死面積,機制與保護了心肌微血管內(nèi)皮的結構和功能的完整性有關。然而,保護物質(zhì)的有無及是什么并不清楚。針對這一問題,本課題組前期利用蛋白芯片技術發(fā)現(xiàn),心臟微血管內(nèi)皮細胞(HCMEC)在接受缺氧/復氧(H/R)處理后血管生成素樣蛋白-4(Angptl4)的表達和分泌上調(diào),而TXL可進一步增加Angptl4的表達和分泌水平。因此Angptl4可能是TX
8、L防治心肌無再流并減輕心肌再灌注損傷的保護物質(zhì)。另一方面,本課題組既往研究證實:TXL可顯著改善心肌無再流和再灌注損傷,都是基于非疾病狀態(tài)時,特別是內(nèi)皮功能狀態(tài)正常時,與臨床轉(zhuǎn)化醫(yī)學還有距離。但在糖尿病時以及明確的內(nèi)皮功能損傷的情況下,TXL是否仍具有保護AMI無再流的保護作用尚不清楚。腫瘤相關研究發(fā)現(xiàn),Angptl4由內(nèi)皮細胞分泌,可調(diào)控內(nèi)皮屏障功能。PPARγ激活可上調(diào)Angptl4的表達。研究也發(fā)現(xiàn)Angptl4也能保護缺血/再灌
9、注損傷心肌,但是否也是通過保護了內(nèi)皮屏障功能而實現(xiàn)尚不清楚。心肌組織中的PPARα表達豐富,能否調(diào)控Angptl4也不清楚。本研究旨在深入研究高糖和氧-糖-血清剝奪/復氧(OGSD/R)共同刺激下TXL對內(nèi)皮屏障功能的影響是否通過Angptl4起作用,并與PPARα有關?以明確內(nèi)皮細胞分泌的Angptl4在TXL保護內(nèi)皮屏障中的核心作用和保護物質(zhì)及其機制。
方法:人心臟微血管內(nèi)皮細胞在高糖(18mM)培養(yǎng)基中培養(yǎng),將第5-6代
10、細胞隨機分為正常糖OGSD/R組、高糖OGSD/R組、胰島素組((l)nM)、Angptl4組(1μg/ml)、TXL組(800μg/ml)、Angptl4+陰性siRNA組、TXL+陰性siRNA組、Angptl4+Angptl4 siRNA組、TXL+Angptl4 siRNA組、Angptl4+MK886組(PPARα抑制劑,1μM)、TXL+MK886組、MK886組,共12組,每組6次重復。利用siRNA敲低內(nèi)皮細胞Angpt
11、l4的表達,以證實內(nèi)皮細胞是否通過Angptl4發(fā)揮保護作用。各組給予OGSD/R干預。熒光定量檢測各組單層內(nèi)皮通透性。共聚焦顯微鏡下觀察內(nèi)皮細胞骨架結構變化、觀察黏附連接蛋白VE-cadherin定位和內(nèi)化。ELISA法檢測細胞上清中Angptl4的含量、胞核PPARα活性。Real time-PCR法檢測Angptl4 mRNA表達。采用Western blot檢測Angptl4表達,內(nèi)皮屏障相關細胞間連接蛋白總integrin-α
12、5、總β-integrin、總JAM-A、總Occludin、總p120-catenin、總VE-cadherin的表達。采用膜蛋白提取法提取內(nèi)皮細胞膜蛋白,并采用Western blot測定細胞間連接蛋白膜integrin-α5、膜JAM-A、膜VE-cadherin的表達,以評價Angptl4、TXL和PPARα通路在高糖OGSD/R狀態(tài)下對心肌微血管內(nèi)皮屏障功能的作用和影響。
結果:
1.與正常單層內(nèi)皮細胞相比
13、,正常和高糖OGSD/R組內(nèi)皮細胞通透性均顯著增高(P均<0.05),且高糖比正常糖組顯著增高(P<0.05)。與高糖OGSD/R組比較,胰島素、Angptl4和TXL預處理組內(nèi)皮通透性均顯著降低(P均<0.05),而且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組內(nèi)皮通透性均顯著增高(P均<0.05),說明敲低Angptl4
14、的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于HCMEC自身的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組內(nèi)皮通透性顯著增高(P<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
2.測定內(nèi)皮細胞Occludin、JAM-A、VE-cadherin、p120-catenin、integrin-α5、integrin-β1表達,用于評價內(nèi)皮細胞間連接結構的完整性。與正常糖OGSD/R組比較,高糖OGSD
15、/R組JAM-A、VE-cadherin的表達均顯著降低(P均<0.05)。與高糖OGSD/R組比較,胰島素和TXL預處理組JAM-A、VE-cadherin、integrin-α5表達均顯著增高(P均<0.05),而Angptl4組JAM-A、integrin-α5表達均顯著增高(P均<0.05),且TXL與胰島素及Angptl4對JAM-A表達的作用相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較
16、,TXL+Angptl4 siRNA組JAM-A、VE-cadherin的表達均顯著降低(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于HCMEC自身的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組JAM-A、VE-cadherin、integrin-α5、integrin-β1表達顯著降低(P<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
3.檢測內(nèi)皮細胞膜
17、JAM-A、膜VE-cadherin和膜integrin-α5的表達可更好地反映屏障相關細胞間連接蛋白的功能。與正常糖OGSD/R組比較,高糖OGSD/R組三種內(nèi)皮屏障相關膜蛋白表達均顯著降低(P均<0.05)。與高糖OGSD/R組比較,胰島素、Angptl4和TXL預處理組膜VE-cadherin、膜integrin-α5的表達均顯著增高(P均<0.05),而且TXL與胰島素及Angptl4對膜VE-cadherin和膜integri
18、n-α5表達的作用相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組膜VE-cadherin和膜integrin-α5的表達均顯著降低(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于HCMEC自身的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組膜integrin-α5的表達顯著降低(P<0.05),提示PPARα通
19、路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
4.檢測內(nèi)皮細胞Anpglt4的表達。與正常糖OGSD/R組比較,高糖OGSD/R組Angptl4表達均顯著降低(P均<0.05)。與高糖OGSD/R組比較,胰島素、Angptl4和TXL預處理組Angptl4表達均顯著增高(P均<0.05),而且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 s
20、iRNA組Angptl4表達均顯著降低(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL對Angptl4的上調(diào)。與TXL組比較,TXL+MK886組Angptl4表達顯著降低(P<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL對Angptl4的上調(diào)。
5.測定內(nèi)皮細胞PPARα活性,用于評價TXL的保護機制。與正常糖OGSD/R組比較,高糖OGSD/R組PPARα活性均顯著降低(P均<0.05)。與高糖OGSD/R
21、組比較,胰島素和TXL預處理組PPARα活性均顯著增高(P均<0.05),且TXL與胰島素的效果相當(P>0.05),而Angptl4組比胰島素和TXL組均顯著降低(P均<0.05),說明Angptl4不能激活PPARα。與TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組PPARα活性無顯著改變(P>0.05),提示敲低Angptl4的表達不能阻斷TXL對PPARα的活化。與TXL組比較,TXL+MK886組PPARα活性顯著降低(P
22、<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL對PPARα的活化。
結論:
1.正常糖和高糖OGSD/R均致心臟微血管內(nèi)皮細胞的屏障功能損傷,且后者損傷更重。
2.胰島素、Angptl4和TXL均能保護高糖OGSD/R的內(nèi)皮屏障功能,且TXL保護內(nèi)皮屏障的效果不亞于胰島素和Angptl4。
3.TXL能夠保護心肌微血管內(nèi)皮通透性;Angptl4是其核心保護物質(zhì)。
4.TXL對內(nèi)皮屏障
23、的保護作用與其通過PPARα通路上調(diào)Angptl4有關。
?。ㄈ┩ㄐ慕j通過保護內(nèi)皮屏障功能減輕糖尿病心肌再灌注損傷的動物實驗研究
Angptl4的核心作用及機制
目的:以動物實驗方法進一步驗證細胞實驗的發(fā)現(xiàn)的結果,研究目的如下:
1.探明非糖尿病非糖尿病瘦鼠、糖尿病鼠分別發(fā)生AMI再灌注后心肌梗死范圍和再灌注損傷的程度,對心肌微血管內(nèi)皮細胞(HCMEC)凋亡的影響以及對心肌微血管內(nèi)皮屏障功能有無損
24、傷。
2.胰島素、Angptl4和TXL能否保護糖尿病鼠AMI再灌注后心肌梗死范圍和再灌注損傷、HCMEC凋亡及心肌微血管內(nèi)皮屏障功能。
3.Angptl4 siRNA敲低Angptl4的表達能否消除TXL對糖尿病鼠AMI再灌注后心肌梗死范圍和再灌注損傷、HCMEC凋亡及心肌微血管內(nèi)皮屏障功能的保護作用。
4.PPARα是否參與調(diào)控TXL對糖尿病AMI再灌注后心肌梗死范圍和再灌注損傷、HCMEC凋亡及內(nèi)皮屏
25、障功能的保護作用。
方法:12周齡雄性ZDF大鼠104只,隨機分為糖尿病鼠假手術組、糖尿病鼠MI對照組、非糖尿病非糖尿病瘦鼠MI組、胰島素組(5U/100g體重)、TXL組(5mg/100g體重,AMI前1h給予單次負荷劑量)、Angptl4組(10μg/kg體重)、TXL+陰性siRNA組、Angptl4+陰性siRNA組、TXL+Angptl4 siRNA組、Angptl4+Angptl4 siRNA組、TXL+MK886
26、組(PPARα通路抑制劑,0.4mg/kg體重)、Angptl4+MK886組和MK886組,共13組,每組8只。開胸結扎冠狀動脈45 min,再開放180min,建立AMI再灌注模型。使用siRNA在體敲低Angptl4的表達。術中監(jiān)測血流動力學變化;病理染色法測定心肌梗死面積(area of necrosis,AN);采用Miles法通過熒光定量測定心肌組織萃取液中異硫氰酸熒光素-右旋糖酐(FITC-dextran)的濃度;蘇木素-
27、伊紅染色法評估心肌組織灶性出血程度;免疫組化法測定心肌組織髓過氧化物酶(MPO)和胞漿連環(huán)蛋白-p120(p120-catenin)表達;電鏡觀察心肌微血管內(nèi)皮細胞超微結構;化學法測定隨機血糖和血清肌酸激酶(creatine kinase,CK)活性;ELISA法測定血清心肌鈣蛋白I(cTnⅠ)水平和心肌組織PPARα活性;TUNEL測定心肌組織細胞凋亡,并結合內(nèi)皮標記分子CD34雙染法測定心肌微血管內(nèi)皮細胞凋亡;蛋白印跡(Wester
28、n blot)方法檢測PPARα、Angptl4、血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)、整合素-α5(Integrin-α5)和連接黏附分子(JAM-A)的表達,以評價Angptl4、TXL和PPARα通路在糖尿病鼠MI再灌注時對心臟微血管內(nèi)皮屏障功能的作用和影響。
結果:
1.AMI再灌注期間大鼠的心臟血流動力學檢測:在缺血前、缺血后45min及再灌注180min時,與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病
29、瘦鼠MI對照組血流動力學參數(shù)LVEDP、dp/dtmax及dp/dtmin均顯著惡化(P均<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組顯著惡化(P均<0.05)。與糖尿病鼠MI對照組比較,胰島素組、Angptl4組及TXL組LVEDP、dp/dtmax及dp/dtmin均顯著改善(P均<0.05),且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl
30、4 siRNA組LVEDP、dp/dtmax及dp/dtmin均顯著惡化(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于內(nèi)源性的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組LVEDP、dp/dtmax及dp/dtmin均顯著惡化(P均<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
2.檢測心肌壞死區(qū)范圍、CK活性、cTnⅠ水平、心肌組織細胞凋亡以評估AMI再
31、灌注后心肌損傷程度:與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病瘦鼠MI對照組心肌壞死區(qū)范圍、CK活性、cTnⅠ水平、心肌組織細胞凋亡均顯著增加(P均<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組更高(P均<0.05)。與糖尿病鼠MI對照組比較,胰島素組、Angptl4組及TXL組心肌壞死區(qū)范圍、CK活性、cTnⅠ水平、心肌組織細胞凋亡均顯著降低(P均<0.05),且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+
32、Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組心肌壞死區(qū)范圍、CK活性、cTnⅠ水平、心肌組織細胞凋亡均顯著增加(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于內(nèi)源性的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組心肌壞死區(qū)范圍、CK活性、cTnⅠ水平、心肌組織細胞凋亡均顯著增加(P均<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
33、> 3.危險區(qū)心肌微血管內(nèi)皮細胞凋亡的檢測:與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病瘦鼠MI對照組心肌微血管內(nèi)皮細胞凋亡均顯著增加(P均<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組顯著增加(P均<0.05)。與糖尿病鼠MI對照組比較,胰島素組、Angptl4組及TXL組心肌微血管內(nèi)皮細胞凋亡均顯著降低(P均<0.05),且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組
34、比較,TXL+Angptl4 siRNA組心肌微血管內(nèi)皮細胞凋亡均顯著增加(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于內(nèi)源性的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組心肌微血管內(nèi)皮細胞凋亡均顯著增加(P均<0.05),提示 PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
4.檢測危險區(qū)心肌FITC-右旋糖酐含量、灶性出血、髓過氧化物酶(MPO)表達以評估心肌微血管內(nèi)皮
35、屏障功能。與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病瘦鼠MI對照組心肌FITC-右旋糖酐含量、灶性出血、MPO表達均顯著增加(P均<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組顯著增加(P均<0.05)。與糖尿病鼠MI對照組比較,胰島素組、Angptl4組及TXL組心肌FITC-右旋糖酐含量、灶性出血、MPO表達均顯著降低(P均<0.05),且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siR
36、NA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組心肌FITC-右旋糖酐含量、灶性出血、MPO表達均顯著增加(P均<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于內(nèi)源性的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組心肌FITC-右旋糖酐含量、灶性出血、MPO表達均顯著增加(P均<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
5.檢測危險區(qū)心肌JAM-A、V
37、E-cadherin、p120-catenin和Integrin-α5的表達以評估心肌內(nèi)皮屏障結構完整性:與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病瘦鼠MI對照組心肌JAM-A、VE-cadherin和p120-catenin的表達均顯著降低(P均<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組顯著降低(P均<0.05)。與糖尿病鼠MI對照組比較,胰島素組、Angptl4組及TXL組心肌JAM-A、VE-cadherin、p120-cateni
38、n和Integrin-α5的表達均顯著增加(P均<0.05),且TXL與Angptl4對上述四種連接蛋白表達的作用相當(P均>0.05),TXL與胰島素對其中JAM-A、VE-cadherin、p120-catenin蛋白表達的作用相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組心肌JAM-A、VE-cadherin和p120-catenin的表達均顯著降低(P均
39、<0.05),說明敲低Angptl4的表達能阻斷TXL的保護作用,TXL的保護作用依賴于內(nèi)源性的Angptl4。與TXL組比較,TXL+MK886組心肌JAM-A、VE-cadherin、p120-catenin和Integrin-α5的表達均顯著降低(P均<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL的保護作用。
6.檢測心肌Angptl4蛋白表達:與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病瘦鼠MI對照組心肌Angptl
40、4蛋白表達均顯著降低(P<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組顯著降低(P均<0.05)。與糖尿病鼠MI對照組比較,胰島素組、Angptl4組及TXL組心肌Angptl4蛋白表達均顯著增加(P均<0.05),且TXL與胰島素及Angptl4的效果相當(P均>0.05)。與Angptl4+Angptl4 siRNA組和TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組心肌Angptl4蛋白表達均顯著降低(P均<0.05),說明敲低Ang
41、ptl4的表達能阻斷TXL對Angptl4的上調(diào)。與TXL組比較,TXL+MK886組心肌Angptl4蛋白表達均顯著降低(P均<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL對Angptl4的上調(diào)。
7.檢測危險區(qū)心肌PPARα的活性以探明TXL的保護機制:與糖尿病鼠假手術組相比,糖尿病鼠和非糖尿病瘦鼠MI對照組心肌PPARα活性均顯著降低(P均<0.05),且糖尿病鼠比非糖尿病瘦鼠組顯著降低(P<0.05)。與糖尿病鼠M
42、I對照組比較,胰島素和TXL預處理組PPARα活性均顯著增加(P均<0.05),且TXL與胰島素的效果相當(P>0.05),而Angptl4組比胰島素和TXL組均顯著降低(P均<0.05),說明Angptl4不能激活PPARα。與TXL組比較,TXL+Angptl4 siRNA組心肌PPARα活性無顯著改變(P>0.05),提示敲低Angptl4的表達不能阻斷TXL對PPARα的活化。與TXL組比較,TXL+MK886組PPARα活性顯
43、著降低(P<0.05),提示PPARα通路抑制劑能阻斷TXL對PPARα的活化。
結論:
1.非糖尿病瘦鼠和糖尿病鼠MI再灌注后均致心肌再灌注損傷、心臟微血管內(nèi)皮細胞凋亡及內(nèi)皮屏障功能損傷,且糖尿病鼠損傷更重。
2.胰島素、Angptl4和TXL均能保護糖尿病鼠MI再灌注后的心肌再灌注損傷、心臟微血管內(nèi)皮細胞凋亡及內(nèi)皮屏障功能損傷,且TXL的保護效果不亞于胰島素和Angptl4。
3.TXL能夠保
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