郎福地 郭麗群 孫欣 楊舒奇 孫敬霞 田?!↑S明莉
干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制能力的多潛能細(xì)胞,根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞,在一定條件下,它可以分化為多種功能細(xì)胞。兒童和成人組織中存在的多能干細(xì)胞統(tǒng)稱成體干細(xì)胞,是組織或器官特異性的干細(xì)胞,擁有自我更新、多向分化及高度增殖的潛能,以及集落形成或克隆單位形成能力。近年來(lái)的研究,人們發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜存在干細(xì)胞,早孕的蛻膜來(lái)源于子宮內(nèi)膜[1]。據(jù)此,本研究推測(cè)早孕期蛻膜組織也可能存在干細(xì)胞,通過(guò)流式細(xì)胞儀檢測(cè)CD34、PDGF-βR、VEGF-R2這些經(jīng)典干細(xì)胞標(biāo)記物在早孕蛻膜組織的表達(dá)含量,采用雙染法、三染法探討其相互關(guān)系,旨在探索干細(xì)胞在早孕期蛻膜組織的作用。
一、試劑及儀器
1.主要試劑及儀器:FITC Mouse Anti-Human CD34(BD公司,貨號(hào)555821),PE Mouse Anti-Human PDGF ReceptorβBD(100Tests,2.0 ml,原液純度100%,BD公司,貨號(hào)558821,批號(hào):6091779,有效期至2021-02-28),APC Mouse Anti-Human VEGF-R2(100Tests,2.0 ml,原液純度100%,BD公司,貨號(hào)560495,批號(hào):5061833,有效期至2016-02-29),F(xiàn)ITC Mouse IgG1 k Isotype control(100Tests,2.0 ml,原液純度100%,BD公司,貨號(hào)555748,批號(hào):88030,有效期至2016-06-30),PE Mouse IgG2a k Isotype control(100Tests,2.0 ml,原液純度100%,BD公司,貨號(hào)555574,批號(hào):5064504,有效期至2020-12-31),膠原酶IV(0.1mg,濃度:0.2%,GIBCO公司,貨號(hào)17104019,批號(hào):5153811,有效期至2021-03-31),DNA酶I (0.1mg,濃度:0.1%,Sigma公司,貨號(hào)D5025),胰酶(100ml,碧云天公司,貨號(hào)C0201),流式細(xì)胞儀(BD公司,Canto II型),其他相關(guān)儀器由哈爾濱醫(yī)科大學(xué)黑龍江省心肌缺血重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。
2.實(shí)驗(yàn)標(biāo)本采集:標(biāo)本為2015年7月—2016年1月在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院提取早孕6~8周行人工流產(chǎn)術(shù)的早孕蛻膜組織(n=16例,患者年齡在20~35歲且均無(wú)內(nèi)膜疾病病史,近期內(nèi)無(wú)服用激素類藥物史),提取過(guò)程中避免將絨毛組織帶入蛻膜中,立即置入盛有0.9%冷生理鹽水的無(wú)菌組織瓶中,低溫保存轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室,在超凈臺(tái)內(nèi)將新鮮蛻膜組織用磷酸緩沖鹽溶液(phosphate buffer saline,PBS)反復(fù)沖洗,除去血凝塊,經(jīng)反復(fù)沖洗后,顯微鏡下觀察,其制成的病理切片,證實(shí)為蛻膜組織。后用此方法獲取組織,經(jīng)過(guò)反復(fù)消化獲得蛻膜組織細(xì)胞。本實(shí)驗(yàn)經(jīng)哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院倫理委員會(huì)審核通過(guò)。
3.實(shí)驗(yàn)細(xì)胞獲取:標(biāo)本為2015年7月—2015年10月在哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院選取末次月經(jīng)及彩超證實(shí)為6~8周正常早孕行人工流產(chǎn)手術(shù)患者的子宮蛻膜組織,患者年齡在20~35歲且均無(wú)子宮內(nèi)膜疾病相關(guān)病史。無(wú)菌條件下在手術(shù)室取新鮮的蛻膜組織(n=16),立即置于盛有冷生理鹽水的無(wú)菌瓶中,迅速轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)室,在超凈操作臺(tái)中進(jìn)行原代細(xì)胞分離獲得。
二、實(shí)驗(yàn)方法
1.早孕蛻膜組織來(lái)源的原代細(xì)胞提取及干細(xì)胞標(biāo)志物的檢測(cè):提取的早孕蛻膜組織標(biāo)本無(wú)菌操作臺(tái)上經(jīng)PBS反復(fù)沖洗、除去血凝塊,經(jīng)反復(fù)沖洗后,顯微鏡下觀察,其制成的病理切片,證實(shí)為蛻膜組織。后用此方法獲取組織,經(jīng)過(guò)反復(fù)消化、離心收集蛻膜組織單細(xì)胞懸液,通過(guò)細(xì)胞計(jì)數(shù)法計(jì)數(shù),每組用于流式細(xì)胞儀檢測(cè)的樣本細(xì)胞量為2×106個(gè),置于PBS中吹打混勻。單染法中,采用FITC Mouse Anti-Human CD34,PE Mouse Anti-Human PDGF Receptorβ,APC Mouse Anti-Human VEGF-R2加入對(duì)應(yīng)的同型對(duì)照抗體FITC Mouse IgG1 k Isotype control,PE Mouse IgG2a k Isotype control,進(jìn)行避光孵育30 min;雙染法中采用FITC Mouse Anti-Human CD34 和PE Mouse Anti-Human PDGF Receptorβ抗體進(jìn)行避光孵育30 min;三染法中采用FITC Mouse Anti-Human CD34 ,PE Mouse Anti-Human PDGF Receptorβ和APC Mouse Anti-Human VEGF-R2進(jìn)行避光孵育30 min。用500 ul PBS沖洗后,置于離心機(jī)中離心(3 000 r,5 min),去上清;以上過(guò)程重復(fù)三遍,加入500 μl 1%多聚甲醛進(jìn)行固定即可上機(jī)于流式細(xì)胞儀中進(jìn)行檢測(cè)。若不能立即上機(jī)檢測(cè),應(yīng)放置4 ℃冰箱避光保存,48 h內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。
一、CD34、PDGF-βR、VEGF-R2在早孕蛻膜組織的含量
CD34、PDGF-βR、VEGF-R2在早孕蛻膜組織都有表達(dá),其含量分別為(0.81±1.07)%,(9.94±7.36)%,(0.90±1.19)%。見圖1。
二、雙染法觀察
CD34不僅表達(dá)于干細(xì)胞,而且表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞,因此,本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步采用雙染法分析早孕蛻膜組織CD34和VEGF-R2的表達(dá)含量。CD34+/VEGF-R2+的細(xì)胞含量為(0.16±0.1)%,CD34+/ VEGF-R2 -的細(xì)胞含量為(0.59±0.61)%。見圖2。
三、三染法觀察在早孕蛻膜組織中CD34、PDGF-βR、VEGF-R2表達(dá)的相互關(guān)系
CD34+/ VEGF-R2+/ PDGF-βR+的細(xì)胞含量為(0.09±0.06)%,CD34+/ VEGF-R2-/ PDGF-βR+表達(dá)量為(0.15±0.13)%。(見圖3)。CD34陽(yáng)性的細(xì)胞群中,表現(xiàn)為PDGF-βR+的細(xì)胞多數(shù)為VEGF-R2陰性的細(xì)胞。
圖1 早孕蛻膜組織中CD34、PDGF-βR、VEGF-R2的含量
圖2 早孕蛻膜組織中CD34、VEGF-R2相互關(guān)系
圖3 早孕蛻膜組織中CD34、PDGF-βR、VEGF-R2 表達(dá)的相互關(guān)系
CD34最早于1984年發(fā)現(xiàn)于造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞[2]。臨床應(yīng)用方面,它與骨髓移植后的造血干細(xì)胞富集及選擇有關(guān),檢測(cè)CD34的表達(dá),可以評(píng)估骨髓的快速移植效果,并且CD34表達(dá)與高集落形成率和長(zhǎng)期增殖能力有關(guān)[2]。Schwab等[3]通過(guò)收集從胎兒到絕經(jīng)后婦女子宮內(nèi)膜組織,發(fā)現(xiàn)子宮內(nèi)膜組織基底層間質(zhì)細(xì)胞終生持續(xù)表達(dá)CD34。CD34+細(xì)胞存在于人蛻膜組織中,也表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn),蛻膜組織提取的CD34+細(xì)胞在合適的細(xì)胞因子存在時(shí)可體外誘導(dǎo)分化為成熟的NK細(xì)胞,在誘導(dǎo)分化之前CD34+細(xì)胞不具備NK細(xì)胞的特性,說(shuō)明蛻膜組織提取的CD34+細(xì)胞存在干細(xì)胞的特性,為蛻膜組織的干細(xì)胞[4]。蛻膜NK細(xì)胞(dNK細(xì)胞)是一群獨(dú)特型的淋巴細(xì)胞群,dNK細(xì)胞從子宮內(nèi)膜分泌期開始增加,在妊娠成功后,dNK細(xì)胞持續(xù)存在孕早期蛻膜中,其中底蛻膜上含量最多,妊娠20周以后,滋養(yǎng)層細(xì)胞向蛻膜的侵蝕已經(jīng)完成, 此時(shí)dNK細(xì)胞的數(shù)量開始明顯下降, 至孕晚期完全消失[5]。僅在妊娠早期出現(xiàn)大量dNK 細(xì)胞,這一現(xiàn)象提示可能與子宮內(nèi)膜的蛻膜化以及胚胎滋養(yǎng)層的侵入有關(guān)[6]。dNK細(xì)胞在妊娠過(guò)程中的功能尚不十分明確。但研究證實(shí), 正常妊娠早期, NK細(xì)胞大量浸潤(rùn)子宮蛻膜,并與著床處的胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞緊密接觸、相互識(shí)別, 對(duì)胚胎植入、早期胎盤形成以及胎兒生長(zhǎng)發(fā)育可能起調(diào)節(jié)作用[7]。
在血管生成方面,dNK 細(xì)胞可直接分泌血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、胎盤生長(zhǎng)因子(PIGF)、促血管生成素1、促血管生成素 2、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)等促進(jìn)血管生長(zhǎng)[8-9];通過(guò)產(chǎn)生粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF),與滋養(yǎng)層細(xì)胞上的受體相互作用, 使滋養(yǎng)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為合體細(xì)胞, 釋放出胎盤生乳素和絨毛膜促性腺激素,從而加速胚胎向內(nèi)膜層的種植,GM-CSF還能抑制NK 細(xì)胞的排異功能,減少流產(chǎn)的發(fā)生。dNK細(xì)胞還可通過(guò)活化受體NKp30和NKp44與蛻膜基質(zhì)細(xì)胞和絨毛滋養(yǎng)層細(xì)胞上特異性配體的相互作用參與促血管生成因子的分泌。除此之外,dNK細(xì)胞的受體KIR2DL4(其特異配體為可溶性HLA-G)可誘導(dǎo)促血管生成細(xì)胞因子的產(chǎn)生[10]。KIR2DL4可表達(dá)于細(xì)胞表面和胞內(nèi),可溶性 HLA-G 可由絨毛膜滋養(yǎng)層分泌,因此,這種受體-配體的結(jié)合可能有助于妊娠早期母體血管的重塑[11]。最新研究發(fā)現(xiàn)CD3-CD56brightCD25+dNK 細(xì)胞亞型通過(guò)分泌IL-8、IFN-γ在螺旋動(dòng)脈重塑過(guò)程中發(fā)揮始動(dòng)作用[12]。
從胚胎植入到分娩生產(chǎn)的整個(gè)妊娠過(guò)程,細(xì)胞因子始終發(fā)揮著重要的作用。dNK 細(xì)胞分泌的TGF-β可限制滋養(yǎng)層細(xì)胞過(guò)度侵蝕,白血病抑制因子(LIF)可啟動(dòng)胚泡著床必需的細(xì)胞因子,GM-CSF調(diào)節(jié)胚胎植入和胎盤的生長(zhǎng)發(fā)育,IL-15R是蛻膜NK細(xì)胞分化增殖的重要因子,IFN-γ則是維持蛻膜正常發(fā)育的重要因素。dNK 細(xì)胞分泌的干擾素誘導(dǎo)蛋白-10(IP-10) 趨化因子、白細(xì)胞介素-8(IL-8),通過(guò)與滋養(yǎng)層細(xì)胞上的配體CXCR1 和CXCR3 相互作用,促進(jìn)絨毛外滋養(yǎng)層細(xì)胞遷移到底蛻膜[11],導(dǎo)致螺旋動(dòng)脈的浸潤(rùn),從而有助于胎盤發(fā)育和妊娠結(jié)局;而活化的dNK 細(xì)胞受體通過(guò)產(chǎn)生GM-CSF溶解因子,有助于滋養(yǎng)層細(xì)胞的遷移。內(nèi)皮血管生成和滋養(yǎng)細(xì)胞的遷移則依賴于dNK 細(xì)胞的鞘氨醇信號(hào)通路調(diào)節(jié)[13]。
綜上所述,dNK 細(xì)胞作為母-胎界面主要的免疫細(xì)胞,其數(shù)量變化、功能失調(diào)等均會(huì)打破母胎界面的平衡狀態(tài),導(dǎo)致妊娠早期陰道流血、胚胎發(fā)育異常、壞死、流產(chǎn)、胎盤植入、宮內(nèi)生長(zhǎng)受限、子癇前期等發(fā)生,給家庭、社會(huì)造成重大影響。
在體情況下蛻膜的CD34+細(xì)胞到底發(fā)揮哪些作用,其細(xì)胞的含量以及相關(guān)的細(xì)胞標(biāo)志物目前均屬空白。本實(shí)驗(yàn)推測(cè)通過(guò)研究蛻膜中CD34+細(xì)胞含量,有可能進(jìn)一步反映dNK細(xì)胞功能狀態(tài)與妊娠的關(guān)系,并且CD34+細(xì)胞可能作為干細(xì)胞在蛻膜的生理變化中發(fā)揮重要的作用[4]。因此,深入研究早孕期蛻膜的CD34+細(xì)胞,無(wú)疑從一個(gè)全新的干細(xì)胞角度探索妊娠早孕期復(fù)雜的蛻膜變化,有利于詮釋妊娠早孕期的免疫、蛻膜血管生長(zhǎng)、胎盤形成的這一生理現(xiàn)象,為揭示病理性妊娠在早孕期的發(fā)生機(jī)制及最終有效防治提供新的思路,并為生殖免疫的發(fā)展提供了新的理論依據(jù)。
血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF)早在70年代由ROSS在研究創(chuàng)傷愈合與動(dòng)脈粥樣硬化時(shí)首先發(fā)現(xiàn),人體多種組織均有分布,可參與多種生理、病理功能的調(diào)節(jié)[14]。PDGF作為細(xì)胞的促有絲分裂劑[15],在細(xì)胞遷移、血管形成、組織損傷及修復(fù)中起到重要作用[16],有研究發(fā)現(xiàn)PDGF有刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增殖與遷移,從而促進(jìn)新生血管形成的作用;此外,PDGF在胚胎期血管、神經(jīng)、骨骼等系統(tǒng)的器官發(fā)育中起著重要的作用[17]。PDGF受體有兩種,即PDGF受體-α和PDGF受體-β(CD140b)。有研究證實(shí)PDGF-βR是子宮內(nèi)膜干細(xì)胞的標(biāo)志物之一。Schwab等[3]利用CD146 和PDGF-βR(CD140b)從子宮內(nèi)膜中分離出具有間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)表型和特性的間質(zhì)細(xì)胞。用該方法分離得到的CD146+和PDGF-βR+細(xì)胞具有多分化潛能,并且分布在功能層和基底層的血管周圍,表達(dá)與血管形成相關(guān)的基因。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)流式細(xì)胞儀檢測(cè)早孕蛻膜組織中PDGF-βR+細(xì)胞表達(dá),發(fā)現(xiàn)其含量為(9.94±7.36)%。有研究證明與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞相比,子宮內(nèi)膜干細(xì)胞具有27倍更高水平的PDGF-BB,和14倍更高水平的血管生成素。這表明子宮內(nèi)膜干細(xì)胞可激活血管生成途徑[18]。Saji等[19]研究發(fā)現(xiàn)PDGF-BB及其受體PDGF-βR存在于早孕期蛻膜組織中,且PDGF-BB能以劑量依賴方式促進(jìn)蛻膜細(xì)胞DNA合成,參與早孕期子宮間質(zhì)細(xì)胞蛻膜化作用,PDGF還可以誘導(dǎo)人子宮內(nèi)膜蛻膜細(xì)胞、上皮細(xì)胞和子宮螺旋動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞增殖,促進(jìn)胚胎植入。蛻膜來(lái)源于子宮內(nèi)膜,蛻膜中含有的PDGF、PDGF-βR含量可能比骨髓等組織含有的量更多。在血管生成過(guò)程中,PDGF-BB能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖,遷移,促進(jìn)結(jié)構(gòu)形成和細(xì)胞存活,聚集周細(xì)胞以促進(jìn)血管結(jié)構(gòu)的完整性[20-21],誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞及臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF[22-23]。PDGF-BB表達(dá)水平降低,致絨毛血管結(jié)構(gòu)發(fā)育不良,血管生成受阻,血管數(shù)目減少,形態(tài)異常,血管滲透性增加,是胎兒胎盤單位灌注不足,胎盤缺血缺氧,從而導(dǎo)致流產(chǎn)發(fā)生,對(duì)孕產(chǎn)婦及家庭產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
血管內(nèi)皮祖細(xì)胞(endothelial progenitor cell,EPC),是一類能循環(huán)、增殖并分化為血管內(nèi)皮細(xì)胞,但尚未表達(dá)成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞表型,也未形成血管的前體細(xì)胞。在胚胎發(fā)育過(guò)程中 ,血液與血管的發(fā)生密切相關(guān),在鼠胚7.5日齡, 胚外卵黃囊出現(xiàn)造血島,造血島中心是呈圓形的造血干細(xì)胞,而周邊的細(xì)胞則分化為伸展的血管內(nèi)皮細(xì)胞。這種發(fā)育上的時(shí)空聯(lián)系,以及造血細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞共同具有的眾多細(xì)胞表面標(biāo)記( 如 CD34 、VEGFR-2 等)使人設(shè)想這兩者可能來(lái)自共同的中胚層前體細(xì)胞-血液血管干細(xì)胞。近十年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn),外周血中存在造血干/祖細(xì)胞,這使 Asahara等[24]推想外周血中也可能存在EPC,人外周血CD34+或 VEGFR-2+細(xì)胞在體外能增殖并轉(zhuǎn)化為血管內(nèi)皮細(xì)胞。
CD34 作為富集造血干/祖細(xì)胞的主要標(biāo)記,也表達(dá)于胚胎早期血管上,因而可用于富集 EPC 。VEGFR-2(即鼠的 Flk-1 ,人的KDR)作為胚胎血液血管發(fā)育時(shí)的關(guān)鍵受體,是血液血管干細(xì)胞的表面標(biāo)記,在出生后也同時(shí)表達(dá)于早期造血干細(xì)胞和成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞上。以上不同富集EPC方法所得皆為異質(zhì)性群體,其本質(zhì)部分為 VEGFR-2+細(xì)胞組份。血管內(nèi)皮細(xì)胞分化過(guò)程對(duì)VEGF的絕對(duì)依賴性也反映了作為VEGF主要信號(hào)傳導(dǎo)受體的 VEGFR-2 在血管內(nèi)皮細(xì)胞不同分化階段表達(dá)的必然性。然而,即使是CD34+/VEGFR-2+也包含了最原始的造血干細(xì)胞[24]。
CD34不僅表達(dá)于干細(xì)胞,而且表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞,VEGF-R2的表達(dá)陽(yáng)性還存在于內(nèi)皮細(xì)胞以及一些祖細(xì)胞。因此,本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步采用雙染法分析早孕蛻膜組織CD34和VEGF-R2的表達(dá)含量。發(fā)現(xiàn)CD34+/VEGFR2+含量為(0.16±0.1)%, CD34+/ VEGF-R2-含量為(0.59±0.61)%,早孕蛻膜組織中的CD34+細(xì)胞群可能既含有內(nèi)皮細(xì)胞,又含有祖細(xì)胞、干細(xì)胞。
本實(shí)驗(yàn)通過(guò)流式細(xì)胞儀檢測(cè)早孕蛻膜組織中CD34+細(xì)胞群中PDGF-βR表達(dá),發(fā)現(xiàn)CD34+/ VEGF-R2+/ PDGF-βR+的細(xì)胞含量為(0.09±0.06)%,CD34+/ VEGF-R2-/ PDGF-βR+表達(dá)量為(0.15±0.13)%。二者對(duì)比可以看出CD34+細(xì)胞群中更多的是VEGF-R2-細(xì)胞表達(dá)PDGF-βR,差異盡管無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但可能與樣本量不夠大有關(guān),這類含量為(0.15±0.13)%的CD34+/ VEGF-R2-/ PDGF-βR+細(xì)胞群很有可能是一類具有特殊作用具有分化潛能的干細(xì)胞群。在血管生成過(guò)程中,PDGF-BB能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移,促進(jìn)結(jié)構(gòu)形成和細(xì)胞存活,聚集周細(xì)胞以促進(jìn)血管結(jié)構(gòu)的完整性[20-21],誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞及臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)VEGF,因此,這類干細(xì)胞群可能與血管形成作用相關(guān)。
總之,本研究證實(shí)在早孕期蛻膜組織存在一定含量經(jīng)典干細(xì)胞標(biāo)志物CD34、PDGF-βR、VEGF-R2陽(yáng)性的細(xì)胞群,并且采用雙染法及三染法證實(shí)上述標(biāo)志物陽(yáng)性表達(dá)的內(nèi)在含量關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)推測(cè),表達(dá)這些經(jīng)典干細(xì)胞標(biāo)志物的細(xì)胞群為蛻膜組織存在的干細(xì)胞,并可能與蛻膜血管的發(fā)生發(fā)展相關(guān),進(jìn)而從一個(gè)新的視角探索早孕期蛻膜組織的生理過(guò)程,其異??赡芘c部分妊娠過(guò)程異常如胚胎停育、胎盤功能不良等相關(guān),這為進(jìn)一步的蛻膜干細(xì)胞研究提供了研究依據(jù)。深入探討早孕蛻膜組織中的干細(xì)胞的含量及作用,明確其在妊娠中的機(jī)制,有助于深化對(duì)人類妊娠的了解,對(duì)病理妊娠和其他妊娠相關(guān)疾病的機(jī)制及有效防治提供新思路,將有助于女性更好的妊娠及胎兒的孕育。
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