黃連活性成分的作用及機(jī)制研究進(jìn)展

【摘要】  　　黃連及其活性成分特別是小檗堿在體外細(xì)胞研究中具有廣泛的藥理活性，文章綜述了近年來(lái)在抗腫瘤、抗糖尿病、抗菌抗炎、神經(jīng)調(diào)節(jié)等幾大方面作用及機(jī)制研究進(jìn)展，經(jīng)過(guò)分析整理表明：進(jìn)一步篩選小檗堿以外的黃連活性有效部位及如何提高小檗堿的生物利用度來(lái)充分發(fā)揮小檗堿的療效將是今后黃連研究的重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】  黃連； 活性成分； 作用機(jī)制

　　Abstract：Coptidis Rhizoma and its active compounds especially berberine have a wide range of pharmacological activities in vitro cell study. This review summarizes several major effects  including anti-tumor,anti-diabetes,antibacteria and anti-inflammatory activities and neurological regulation of the constituents in Coptidis Rhizoma and its mechanisms . A further screening of the active compounds of Coptidis Rhizoma besides berberine and improvement of the bioavailability of berberine in order to give full effect in treating patients will be the focus of the study in the future.

　　Key words：Coptidis rhizoma;  Active ingrediens;  Mechanisms

    黃連Coptidis rhizoma為毛茛科植物，根莖為中藥要藥，被記載于各朝代重要醫(yī)藥典籍之中。中醫(yī)認(rèn)為其具性寒、味苦，有清熱、燥濕、解毒、瀉火等功效。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)證明，黃連的作用主要與其根莖所含的生物堿（約占根莖的4%～8%）有關(guān)，包括小檗堿（berberine）、黃連堿（coptisine），甲基黃連堿（worenine）、巴馬亭（palmatine）、藥根堿（jatrorrhizine）、表小檗堿（epiberberine）、木蘭花堿（mognoflorine），及中藥炮制過(guò)程中由小檗堿轉(zhuǎn)化而來(lái)的9-去甲小檗堿（berberrubine）等。王薇等［1］又首次從該植物中分離得到7個(gè)異喹啉類(lèi)生物堿,分別鑒定為：8-oxyberberine(1) ，8-oxocoptisine(2)，8-oxo-epiberberine(3)，6-(［1，3］dioxolo［4，5-g］isoquinoline-5-carbonyl)-2，3-dime-thoxy-benzoic acid1 methylester(4)，corydaldine(5) ，noroxyhydrastineine(6)，6，7-methylenedioxy-1(2H)2isoquinolinone(7),7種成分活性需做進(jìn)一步探討。
   
　　近年，國(guó)內(nèi)外許多報(bào)道顯示，以小檗堿為代表的黃連生物堿在濃度為每毫升微克級(jí)水平時(shí)，對(duì)人及動(dòng)物多種體外培養(yǎng)的胃、腸、膀胱、前列腺、肺、肝、子宮、皮膚、鼻咽等惡性腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)有明顯的抑制作用，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡［2］。
    
　　從天然產(chǎn)物中尋找毒副作用小，安全有效的抗腫瘤藥物以及篩選抗腫瘤藥物有效部位為近年研究熱點(diǎn)，中藥黃連也是其中熱門(mén)之一。小檗堿為黃連主要生物堿，其藥效在抗炎抗菌以及體外抗腫瘤方面非常明顯，但小檗堿在體內(nèi)研究中，口服吸收差,注射后迅速進(jìn)入各器官與組織中，血藥濃度維持不久, 且靜脈注射或滴注可引起多種不良反應(yīng)。改善小檗堿的生物利用度以及充分發(fā)揮小檗堿的藥效作用將是今后研究的重點(diǎn)。現(xiàn)將黃連活性成分作用及機(jī)制研究進(jìn)展綜述如下。

　　1  抗腫瘤作用機(jī)制
   
　　黃連及其有效成分可通過(guò)細(xì)胞毒作用抑制腫瘤細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)、抗氧化、誘導(dǎo)細(xì)胞分化等機(jī)制發(fā)揮抗腫瘤作用。

    Kohji Takara［3］發(fā)現(xiàn)黃連提取物對(duì)Hela細(xì)胞的生長(zhǎng)有濃度依賴(lài)性抑制作用， 50μg/ml黃連提取物能夠顯著增加Hela細(xì)胞對(duì)紫杉醇的敏感性。黃連素在體外亦能以時(shí)間和劑量依賴(lài)的方式對(duì)Hela細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒作用并誘導(dǎo)其凋亡。

　　1.1  誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞生物體的重要的自穩(wěn)機(jī)制之一,它的異常在腫瘤發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。干預(yù)細(xì)胞凋亡的手段可望成為腫瘤治療的新策略。隨著研究的不斷深入,現(xiàn)已證實(shí)腫瘤細(xì)胞的迅速生長(zhǎng)和擴(kuò)散轉(zhuǎn)移與細(xì)胞凋亡過(guò)弱或過(guò)強(qiáng)有關(guān),加強(qiáng)對(duì)藥物誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡及機(jī)制的研究,無(wú)疑會(huì)給腫瘤的防治提供新的思路和途徑。大量的研究表明,黃連及其小檗堿、生物堿等有抗腫瘤作用，而能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡是其主要機(jī)制之一。
   
　　小檗堿在促人結(jié)腸癌SW620細(xì)胞凋亡的聯(lián)級(jí)反應(yīng)中起作用，能抑制人結(jié)腸癌Lovo細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)凋亡。誘導(dǎo)凋亡過(guò)程中，黃連總堿與小檗堿和陽(yáng)性藥物比較，作用更為明顯，其作用顯然與黃連總堿中含有其他生物堿有關(guān)，提示有必要篩選其他有效成分［4，5］。

　　1.2  阻滯細(xì)胞周期小檗堿通過(guò)抑制周期關(guān)鍵蛋白Cyclin D1，阻滯PG細(xì)胞周期進(jìn)展，使G0/G1期細(xì)胞增多，而S期和G2/M期細(xì)胞減少?gòu)亩�抑制肺癌PG細(xì)胞增殖［6］。不同濃度黃連和小檗堿作用細(xì)胞24 h后, G0/G1期細(xì)胞明顯下降,S期細(xì)胞明顯升高。兩者對(duì)CNE-2Z細(xì)胞周期阻滯在S期［7］。小檗堿對(duì)不同腫瘤細(xì)胞周期的阻滯不同,有待進(jìn)一步研究。

　　1.3  酶學(xué)機(jī)制研究認(rèn)為，小檗堿具有拓?fù)洚悩?gòu)酶（TOPO）毒性，能夠通過(guò)抑制細(xì)胞周期蛋白，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，抑制環(huán)氧酶-2（COX-2）等從而起到一定的藥效作用，COX-2在膽汁酸的致癌機(jī)制中發(fā)揮不可忽視的作用，小檗堿能抑制COX-2 mRNA、蛋白和PPARγmRNA的表達(dá)及PGE2合成。小檗堿抗結(jié)腸癌作用中可能與通過(guò)非PPARγ路徑調(diào)節(jié)COX-2表達(dá)有關(guān)［5，8，9］。
   
　　不同濃度小檗堿作用于肝癌細(xì)胞后細(xì)胞膜內(nèi)的caspase-3蛋白和 mRNA的表達(dá)增加。在蛋白酶級(jí)聯(lián)切割活化過(guò)程中，caspase-3處于核心位置，不同的蛋白酶分別切割其酶原，使其激活，活化的caspase-3又進(jìn)一步切割不同的底物，最終使細(xì)胞走向凋亡。小檗堿處理SW620細(xì)胞可活化capase-3和caspase-8，進(jìn)而裂解多聚ADP核糖聚合酶（PARP），釋放細(xì)胞色素c，BID與抗凋亡因子CIAP1、Bcl-2、Bcl-xL的表達(dá)顯著減少，推測(cè)小檗堿在促SW620細(xì)胞凋亡的聯(lián)級(jí)反應(yīng)中起作用，即通過(guò)激活JNK/p38途徑和誘導(dǎo)活性氧(ROS)產(chǎn)生而起作用［4］。

　　1.4  影響癌基因表達(dá)Bcl-2是凋亡控制基因，Bcl-2通過(guò)抑制誘導(dǎo)凋亡信號(hào)而在腫瘤發(fā)生中起作用。小檗堿能激活Bcl-2和抑制Bax和caspase-3的表達(dá)來(lái)抑制高糖高脂誘導(dǎo)的NIT21細(xì)胞凋亡［10］。黃連素可通過(guò)增強(qiáng)缺氧/ 復(fù)氧損傷中的心肌細(xì)胞的Bcl-2 蛋白的表達(dá)來(lái)抑制由缺氧/ 復(fù)氧所造成的心肌細(xì)胞的凋亡［11］。

　　1.5  影響信號(hào)通路在很多惡性腫瘤中均發(fā)現(xiàn)Cyclin D1過(guò)度表達(dá)，Cyclin D1已經(jīng)被確認(rèn)為一個(gè)癌基因。在正常人體組織中，Cyclin D1蛋白呈低水平表達(dá)，當(dāng)Cyclin D1表達(dá)失控時(shí)，將引起細(xì)胞增殖周期失調(diào)，導(dǎo)致惡性腫瘤發(fā)生。小檗堿能抑制Cyclin D1表達(dá)，對(duì)Cyclin D1相關(guān)信號(hào)通路AP-1和Wnt的活性具有抑制作用，對(duì)異常激活的AP-1信號(hào)通路活性仍有顯著的抑制作用，能降低細(xì)胞內(nèi)與Cyclin D1轉(zhuǎn)錄密切相關(guān)的AP-1轉(zhuǎn)錄因子組分c-Jun含量，并抑制Cyclin D1基因啟動(dòng)子區(qū)與AP-1轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，從而抑制Cyclin D1基因的轉(zhuǎn)錄水平，降低Cyclin D1的表達(dá)［6］。
   
　　尿激酶型纖維蛋白酶原激活劑（u-PA）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）在癌癥轉(zhuǎn)移和血管發(fā)生中起很重要作用。抑制u-PA和MMPs后能夠抑制癌癥細(xì)胞的遷移和浸潤(rùn)。 Yung Tsuan Ho［12］發(fā)現(xiàn)小檗堿能夠影響p-JNK, p-ERK, p-p38, IkappaK 和 NF-kappaB介導(dǎo)的信號(hào)通路來(lái)抑制人舌頭鱗狀癌細(xì)胞SCC-4中的MMP-2和MMP-9的作用；小檗堿還能夠通過(guò)對(duì)FAK, IKK和NF-kappaB介導(dǎo)的信號(hào)通路的作用降低SCC-4中u-PA，MMP-2和-9的表達(dá)，從而抑制SCC-4的遷移和浸潤(rùn)。

　　1.6  免疫調(diào)節(jié)黃連提取物能抑制地塞米松誘導(dǎo)的小鼠胸腺細(xì)胞凋亡,對(duì)小鼠胸腺細(xì)胞具有一定的保護(hù)作用,可在一定程度上使其免受外源性糖皮質(zhì)激素的損害,有提高免疫機(jī)能的作用。
   
　　大量研究結(jié)果表明,中藥能誘生和增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能,通過(guò)增強(qiáng)機(jī)體免疫功能,誘生細(xì)胞因子如白介素-2（IL-2）, 干擾素（IFN）等，誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞激活的殺傷細(xì)胞（LAKC）產(chǎn)生及自然殺傷細(xì)胞（NK）增殖,從而介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡。北美黃連總提取物處理乳腺癌MCF-7雌激素受體陽(yáng)性細(xì)胞后, IFN-β和TNF-α特別是IFN-β的mRNA表達(dá)量顯著提高。利用中和抗體抑制IFN-β增加，則明顯抑制黃連誘導(dǎo)的抗增殖效應(yīng)，表明黃連的作用與IFN-β有關(guān)，同時(shí)說(shuō)明該階段存在活化IFN-β的自分泌途徑［13］。

　　2  抗腫瘤體內(nèi)研究
   
　　藥物藥理療效從體外轉(zhuǎn)入體內(nèi)研究對(duì)于能否繼續(xù)用于臨床藥理研究將是一個(gè)關(guān)鍵。Ho YT等［14］利用小檗堿能夠體外誘導(dǎo)人舌頭鱗狀癌細(xì)胞凋亡，進(jìn)一步作用于體內(nèi)異種嫁接該瘤鼠類(lèi)動(dòng)物模型，其也能夠明顯抑制腫瘤的生長(zhǎng)，表明小檗堿在臨床上能夠用來(lái)治療和預(yù)防舌頭瘤。小檗堿的體外作用活性已經(jīng)得到公認(rèn)，體外研究擴(kuò)展到體內(nèi)研究并應(yīng)用于臨床抗腫瘤治療將有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　3  抗糖尿病作用機(jī)制
   
　　黃連根莖具有降低血糖的特性，長(zhǎng)期以來(lái)，在傳統(tǒng)中醫(yī)處方中，用來(lái)治療糖尿病。已有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究表明作為異喹啉類(lèi)生物堿小檗堿能夠改善高血糖癥和改進(jìn)胰島素耐受性［15～17］。

　　3.1  降糖并保護(hù)糖尿病大鼠周?chē)�神�?jīng)黃連生物堿特別是小檗堿通過(guò)降低糖尿病大鼠空腹血糖、糖化血紅蛋白比值和血清甘油三酯和膽固醇水平，提高糖尿病大鼠血漿胰島素水平。提高坐骨神經(jīng)感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)速度，縮短動(dòng)作電位潛伏期，調(diào)節(jié)自由基代謝紊亂，減輕脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)抑制多元醇代謝通路中活性和改善血液高粘狀態(tài)增加坐骨神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的表達(dá)而改善糖尿病大鼠周?chē)�神�?jīng)功能和結(jié)構(gòu)，保護(hù)糖尿病周?chē)�神�?jīng)的病變［18］。
   
　　Jiyin Zhou［19］發(fā)現(xiàn)小檗堿能夠減少糖尿病小鼠的體重，肝重以及降低肝臟重量與體重的比例，能夠恢復(fù)糖尿病小鼠血糖、糖化血紅蛋白、總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白B等的量的增加；同時(shí)，高密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白AI等比正常水平的量減少。且能夠增加肝臟中PPARα/δ的表達(dá)和減少PPARγ的表達(dá)，改善糖尿病小鼠血液和肝臟糖脂代謝。

　　3.2  改善糖尿病性腎病變糖尿病性腎病變是一種糖尿病微血管并發(fā)癥，將導(dǎo)致終末期腎臟疾病。小檗堿能通過(guò)控制血糖，減少氧化應(yīng)激和抑制多元醇活化途徑來(lái)改善糖尿病性腎病變小鼠的腎功能不全［20］。Weihua Liu認(rèn)為小檗堿能通過(guò)P38MARK信號(hào)通路途徑抑制高糖處理過(guò)的腎小球細(xì)胞纖維蛋白和膠質(zhì)原的結(jié)合作用，抑制P38MARK磷酸化或通過(guò)抗氧化作用影響信號(hào)通路，從而改善糖尿病性腎病變［21］。

　　3.3  防止內(nèi)皮損傷和增強(qiáng)血管舒張 內(nèi)皮損傷是導(dǎo)致肥胖、糖尿病、高血壓病、心血管等疾病病發(fā)的關(guān)鍵因素。小檗堿以濃度依賴(lài)性增強(qiáng)離體培養(yǎng)小鼠內(nèi)皮血管細(xì)胞一氧化氮合酶（eNOS）的磷酸化，促進(jìn)eNOS與熱休克蛋白90的聯(lián)合而增加一氧化氮的產(chǎn)生，且小檗堿還能減弱高糖誘導(dǎo)的活性氧的增加、細(xì)胞凋亡、核因子κ-B活性、粘連分子的表達(dá)等，從而抑制單核細(xì)胞對(duì)內(nèi)皮的黏附。另外，在小鼠主動(dòng)脈環(huán)，小檗堿引出內(nèi)皮組織依賴(lài)的血管舒張和減輕高糖介導(dǎo)的內(nèi)皮機(jī)能異常，通過(guò)AMPK信號(hào)級(jí)聯(lián)的激活作用介導(dǎo)防止內(nèi)皮損傷和增強(qiáng)內(nèi)皮組織依賴(lài)的血管舒張［22］。

　　3.4  減少細(xì)胞因子對(duì)胰島細(xì)胞的損傷效應(yīng)Eun kyung Kim［23］研究表明，黃連提取物能夠抑制S-亞硝酸-N-乙酰青霉胺 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，預(yù)測(cè)黃連提取物的防御作用能夠?qū)�抗�?xì)胞因子誘導(dǎo)的胰島β-細(xì)胞壞死。利用黃連提取物處理體外培養(yǎng)胰島β-細(xì)胞，可明顯抑制白細(xì)胞介素-1β和γ干擾素誘導(dǎo)產(chǎn)生一氧化氮，其抑制iNOS基因表達(dá)的分子機(jī)制涉及抑制NF-κB的激活作用。與未受藥物刺激的細(xì)胞相比，細(xì)胞核中白細(xì)胞介素-1β和γ干擾素刺激RIN細(xì)胞使NF-κB結(jié)合活性增加以及p65亞基水平的增加，細(xì)胞質(zhì)中的Iκ-B降解，可知其防御效應(yīng)減少了NO產(chǎn)生和iNOS表達(dá)，從而減少細(xì)胞因子對(duì)胰島β細(xì)胞的損傷效應(yīng)。

　　3.5  調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路小檗堿能促進(jìn)3T3-L1細(xì)脂肪細(xì)胞分化和降低脂質(zhì)積聚，其作用與通過(guò)促進(jìn)3T3-L1中PPARα，PPARδ，PPARγ，CDK9，cyclin T1表達(dá)相關(guān)。RNAi下沉默CDK9基因，3T3-L1中PPARα，PPARδ，PPARγ，CDK9，cyclin T1表達(dá)受到抑制，小檗堿具有翻轉(zhuǎn)干擾效應(yīng)并促進(jìn)表達(dá)的作用，還可部分地通過(guò)影響CDK9參與脂肪細(xì)胞的分化功能，進(jìn)而影響PPARs活性，使組織中糖脂代謝活動(dòng)及相關(guān)酶、脂肪因子等恢復(fù)至接近常態(tài)，最終使2型糖尿病大鼠的糖脂代謝紊亂癥狀得以改善。因此，小檗堿的降糖調(diào)脂作用與其通過(guò)調(diào)控PPARs/P-TEFb信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)［24］。

　　4  抗菌抗炎作用及機(jī)制

    黃連是一種很好的清熱解毒消炎藥，具有廣譜抗生素的作用，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性和陰性細(xì)菌，原蟲(chóng)及各型流感病毒，真菌類(lèi)等均有一定的抑制作用。其體外抗菌活性比小檗堿好，小檗堿、黃連堿、巴馬亭、藥根堿等4種黃連生物堿均為黃連的抗菌活性成分,抑菌譜相同,但抑菌活性有較大差異，其中小檗堿的抑菌活性最大,黃連堿和巴馬亭次之,藥根堿最小；4種生物堿對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌的抑制活性大于革蘭氏陰性菌和酵母菌，對(duì)耐藥金葡菌(MR)和金葡菌的抑菌能力基本相同，對(duì)耐藥金葡菌的耐藥性具有消除作用［25］。黃連總生物堿、小檗堿、黃連堿均具有防治應(yīng)激性胃潰瘍作用，但黃連堿的作用強(qiáng)度要明顯強(qiáng)于黃連總生物堿和小檗堿。
   
　　利用不同濃度的小檗堿處理人腸上皮細(xì)胞Caco-2，通過(guò)測(cè)量上皮電位電阻觀察細(xì)胞緊密連接的完整性，并研究小檗堿對(duì)緊密連接和緊接合蛋白形態(tài)學(xué)方面作用，表明小檗堿能夠減少腸上皮細(xì)胞的滲透率，推測(cè)小檗堿有抗腹瀉活性［26］。Cheng ZF認(rèn)為小檗堿能夠抑制甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)腹瀉小鼠胃腸多肽的提升和黏液分泌，從而起到止瀉作用［27］。

　　5  神經(jīng)調(diào)節(jié)

    已有證據(jù)表明，中央多巴胺系統(tǒng)可以介導(dǎo)可卡因的行為強(qiáng)化效應(yīng)，黃連及其小檗堿可通過(guò)調(diào)整中央多巴胺系統(tǒng)有效抑制可卡因的行為效應(yīng)［28］。

　　6  結(jié)語(yǔ)與展望

    綜上所述，在黃連及其活性成分作用當(dāng)中，小檗堿應(yīng)用最廣，是黃連活性成分當(dāng)中最有價(jià)值的單體，在抗糖尿病、抗腫瘤、抗菌抗炎等方面都可以發(fā)揮很好藥效，可見(jiàn)小檗堿是不可或缺的治病良藥。但小檗堿與大多數(shù)藥物一樣，具有肝臟的首過(guò)效應(yīng)、存在溶解度低［29］(僅為0.2%)、機(jī)體吸收困難、難有效地被輸送至病變部位及細(xì)胞內(nèi)等問(wèn)題，導(dǎo)致其生物利用度低(一般為10%，<25%)，造成病人用藥次數(shù)頻繁，耐受性差，藥效差，大大限制其臨床應(yīng)用［30，31］。小檗堿上市及正在研究的制劑不能完全地克服上述存在的問(wèn)題。因此，研究改進(jìn)小檗堿的生物利用度，突破體外研究進(jìn)而轉(zhuǎn)入體內(nèi)研究，充分發(fā)揮藥物小檗堿療效作用，為臨床疾病治療提供有力的支持將是我們今后要集中力量解決的重點(diǎn)難題。

    此外，在對(duì)乳腺癌MCF-7和結(jié)腸癌Lovo細(xì)胞的體外研究中發(fā)現(xiàn)，小檗堿對(duì)MCF-7和Lovo的生長(zhǎng)抑制作用弱于黃連總提取物，提示可能存在小檗堿以外的抗腫瘤成分，因此繼續(xù)探尋篩選黃連其他抗腫瘤活性成分也有重要意義。

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