田 金,張冬麗,姚 麗,宋璟景
子宮內(nèi)膜息肉 (endometrial polyps, EP) 是一種可致子宮異常出血、不孕,甚至內(nèi)膜惡變的常見婦科疾病。EP可發(fā)生于青春期后的女性,總體發(fā)病率高達(dá)25%。近年來,隨著婦科宮腔鏡檢查的推廣和輔助生殖技術(shù)的發(fā)展,EP的檢出率正逐年上升。目前,其發(fā)病機(jī)制尚不明確。研究[1]顯示,EP的發(fā)生可能與局部新生血管形成異?;钴S有關(guān)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growthfactor, VEGF)是EP發(fā)生發(fā)展過程中重要的血管生成因子,EP患者的VEGF表達(dá)水平在子宮內(nèi)膜息肉中較正常內(nèi)膜組織顯著增高[1]。因此推測(cè)VEGF能夠促進(jìn)局部子宮內(nèi)膜組織內(nèi)新生血管的過度增殖,引起局部子宮內(nèi)膜增生,最終形成子宮內(nèi)膜息肉。內(nèi)皮抑素是目前已知效果最好的內(nèi)源性抗血管生成因子,能夠特異性抑制新生血管形成。目前已經(jīng)應(yīng)用于臨床腫瘤治療中,能夠有效地抑制血管生成和腫瘤生長(zhǎng)[2]。其對(duì)子宮內(nèi)膜異位癥的治療作用也有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究[3]。但是,應(yīng)用內(nèi)皮抑素治療子宮內(nèi)膜息肉尚未見報(bào)道。因此,該研究通過觀察EP組織內(nèi)VEGF的表達(dá)情況,繼而從EP中分離提取出干細(xì)胞并進(jìn)行相關(guān)鑒定,采用體外培養(yǎng)法,檢測(cè)不同濃度的內(nèi)皮抑素對(duì)子宮內(nèi)膜息肉干細(xì)胞VEGF分泌水平的影響,探討血管內(nèi)皮抑素對(duì)EP的治療作用。
1.1資料來源選取鄭州人民醫(yī)院2015年1月~6月因EP行宮腔鏡下內(nèi)膜息肉切除術(shù)的患者,收集息肉組織,病理報(bào)告均為良性息肉樣增生,增殖期子宮內(nèi)膜。同時(shí)選取息肉附近內(nèi)膜組織用于提取子宮內(nèi)膜干細(xì)胞。所有患者(年齡32~49歲,n=9)術(shù)前至少三個(gè)月未進(jìn)行激素替代治療。對(duì)照組選取因輸卵管性不孕行診斷性刮宮的患者(年齡28~41歲)(n=9)的正常子宮內(nèi)膜,排除其他任何子宮病變者。本研究取得了鄭州人民醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn),所有患者均簽署知情同意書。
1.2方法
1.2.1標(biāo)本處理 無菌獲取標(biāo)本后,部分組織10%中性福爾馬林固定,酒精梯度脫水,二甲苯透明,浸蠟,石蠟包埋;部分組織置于DMEM/F-12 1 ∶1培養(yǎng)基中4 ℃保存,6 h內(nèi)送至實(shí)驗(yàn)室處理。
1.2.2免疫組化染色SP法測(cè)定VEGF蛋白表達(dá) VEGF兔抗人多克隆抗體及SP試劑盒購自北京中杉金橋生物技術(shù)公司,一抗工作濃度為1 ∶200。按說明書操作,光鏡下觀察并采集圖像。結(jié)果判定:Image Pro Plus 6.0進(jìn)行積分光密度測(cè)量分析,每張圖片隨機(jī)選擇5個(gè)高倍鏡視野(10×20),以陽性區(qū)平均積分光密度值(IOD) 為測(cè)定值。
1.2.3子宮內(nèi)膜息肉干細(xì)胞(endometrial polyps stem cells, EPMSCs)和子宮內(nèi)膜干細(xì)胞(endometrial stem cells, EMSCs)的提取 將息肉組織和息肉附近子宮內(nèi)膜轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中,無菌PBS沖洗以去掉血液和黏液,剪碎至糊狀,加入III型膠原酶(300 μg/ml)和DNA酶I(40 μg/ml),37 ℃孵育1 h,每15 min震蕩1次。使用70 μm孔徑的細(xì)胞濾器過濾去除腺上皮細(xì)胞。收集濾液,800 r/min離心10 min,棄上清液。含有10%胎牛血清(FBS)和1%青/鏈霉素雙抗的DMEM/F-12 1 ∶1培養(yǎng)基(完全培養(yǎng)基)重懸細(xì)胞沉淀。將上述細(xì)胞懸液轉(zhuǎn)移至25 ml培養(yǎng)瓶中,37 ℃、5% CO2孵育,24 h后更換新鮮培養(yǎng)基去除未貼壁細(xì)胞。同法提取正常子宮內(nèi)膜干細(xì)胞。每2~3 d更換培養(yǎng)基。待細(xì)胞生長(zhǎng)至90%融合時(shí),按1 ∶2比例傳代,標(biāo)記為第一代(P1),選取生長(zhǎng)良好的P3~P5細(xì)胞用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
1.2.4逆轉(zhuǎn)錄多聚酶鏈反應(yīng)(RT-PCR) 對(duì)細(xì)胞進(jìn)行干細(xì)胞相關(guān)基因OCT-4鑒定(兩組n=5)。收集細(xì)胞,TRIzol法提取細(xì)胞總RNA,應(yīng)用一步法RT-PCR試劑盒,反應(yīng)條件如下:42 ℃、1 h,94 ℃、15 min,94 ℃、30 s,57 ℃、30s,72 ℃、30 s,35個(gè)循環(huán);72 ℃、10 min。PCR產(chǎn)物通過1%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行鑒定。紫外線下觀察記錄,以GAPDH為內(nèi)參。見表1。
表1 RT-PCR引物序列
1.2.5細(xì)胞克隆形成實(shí)驗(yàn) 選取3~5代生長(zhǎng)情況良好的EPMSCs和EMSCs,以250個(gè)細(xì)胞/cm2接種于60 mm培養(yǎng)皿中。每組細(xì)胞分別接種3個(gè)培養(yǎng)皿。37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng),每天觀察細(xì)胞集落形成情況,每3 d換液1次。在培養(yǎng)的第14天,出現(xiàn)肉眼可見的細(xì)胞克隆時(shí)終止培養(yǎng),倒置顯微鏡下計(jì)數(shù)細(xì)胞個(gè)數(shù)>100的克隆數(shù)。克隆形成率=克隆數(shù)/接種細(xì)胞數(shù)×100%。
1.2.6細(xì)胞生長(zhǎng)曲線和群體倍增時(shí)間(population doubling time, PDT) 收集3~5代生長(zhǎng)情況良好的EPMSCs和EMSCs,細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù),以5 000個(gè)細(xì)胞/孔的密度接種于24孔板中,37 ℃、5% CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h至細(xì)胞貼壁。從第2天起,每天收集并計(jì)數(shù)3個(gè)復(fù)孔中的細(xì)胞數(shù)目,取平均值,連續(xù)計(jì)數(shù)10 d,繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線。群體倍增時(shí)間根據(jù)公式:DT=[lg2/(lgNt-lgN0)]×t (h)計(jì)算(Nt=最終細(xì)胞數(shù)目;N0=初始細(xì)胞數(shù)目;t=培養(yǎng)時(shí)間)。
1.2.7流式細(xì)胞術(shù) 對(duì)細(xì)胞進(jìn)行干細(xì)胞表面抗原鑒定。收集細(xì)胞,PBS洗滌2次,制成細(xì)胞濃度為2×104個(gè)/20 μl的單細(xì)胞懸液,分別加入抗體:鼠抗人CD34、CD45、CD73、CD90、HLA-ABC、HLA-DR,室溫避光孵育20 min,PBS洗2次,800 r/min離心5 min,300 μl PBS重懸,流式細(xì)胞儀檢測(cè)。
1.2.8多向分化鑒定 收集生長(zhǎng)良好的細(xì)胞,分別轉(zhuǎn)移到成骨和成脂肪誘導(dǎo)培養(yǎng)基中,每3 d換液,完全培養(yǎng)基作對(duì)照。分別于3周和2周后進(jìn)行茜素紅和油紅O染色,倒置顯微鏡進(jìn)行觀察鑒定。
1.2.9酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA) 檢測(cè)EPMSCs(n=5)與EMSCs(n=5)VEGF的分泌情況。生長(zhǎng)狀態(tài)良好的細(xì)胞棄去培養(yǎng)液,PBS洗滌2次,消化離心,完全培養(yǎng)基重懸。 將各組細(xì)胞分別以1×105個(gè)/孔接種于6孔板中,3個(gè)復(fù)孔。37 ℃、5% CO2孵育,分別于24、48、72 h后,收集細(xì)胞上清液,2 000 r/min離心20 min。采用人VEGF ELISA檢測(cè)試劑盒,按說明書操作,檢測(cè)每孔細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的表達(dá)水平。完全培養(yǎng)基做陰性對(duì)照,PBS做空白對(duì)照。
1.2.10內(nèi)皮抑素對(duì)EPMSCs和EMSCs血管生成的作用 收集生長(zhǎng)良好的EPMSCs和EMSCs(n=5),如上述方法接種于6孔板中,設(shè)置4個(gè)復(fù)孔,分別加入內(nèi)皮抑素0、0.5、1、2 mg,37 ℃、5% CO2孵育48 h后收集細(xì)胞上清液,2 000 r/min離心20 min。采用ELISA法同法檢測(cè)每孔細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的表達(dá)水平。完全培養(yǎng)基做陰性對(duì)照,PBS做空白對(duì)照。
2.1EP組織中VEGF的表達(dá)VEGF蛋白主要分布于子宮內(nèi)膜腺上皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、間質(zhì)細(xì)胞及平滑肌細(xì)胞的胞質(zhì)中。EP組織中VEGF陽性表達(dá)廣泛分布。EP組織VEGF表達(dá)(0.029 6±0.002 6)較正常增殖期內(nèi)膜表達(dá)(0.023 4±0.002 0)增強(qiáng)(t=6.903,P<0.001)。見圖1。
2.2EPMSCs及EMSCs的分離、培養(yǎng)和鑒定為獲取子宮內(nèi)膜息肉來源的子宮內(nèi)膜干細(xì)胞,分離提取了9名來自子宮內(nèi)膜息肉患者的EPMSCs,其中7例獲得成功。同樣,成功培養(yǎng)了8例EMSCs。EPMSCs及EMSCs均表現(xiàn)出貼壁生長(zhǎng)的特點(diǎn),光鏡下細(xì)胞呈梭型,旋渦狀排列,生長(zhǎng)迅速,見圖2。兩種細(xì)胞均表達(dá)干細(xì)胞相關(guān)基因OCT-4,見圖2。流式細(xì)胞術(shù)結(jié)果表明:超過90%的EPMSCs和EMSCs表達(dá)MSC特有的標(biāo)志物CD73和CD90。相反,不表達(dá)已知的造血干細(xì)胞標(biāo)志物CD34和CD45。MHC I類分子HLA-ABC陽性表達(dá),MHC II類分子HLA-DR陰性表達(dá),見圖3、4。
圖1 子宮內(nèi)膜息肉和正常子宮內(nèi)膜中VEGF的表達(dá) SP×200
A:VEGF在子宮內(nèi)膜息肉中的表達(dá);B:VEGF在正常子宮內(nèi)膜中的表達(dá)
2.3EPMSCs及EMSCs的增殖能力在細(xì)胞克隆形成實(shí)驗(yàn)中,EPMSCs及EMSCs在培養(yǎng)的第24 h基本全部貼壁。細(xì)胞大多呈梭形,外形輪廓尚清晰。單個(gè)細(xì)胞生長(zhǎng)較為緩慢,培養(yǎng)第6天左右較大克隆增長(zhǎng)迅速,較小克隆生長(zhǎng)緩慢。在14 d中止培養(yǎng),可見有含數(shù)百個(gè)細(xì)胞組成的克隆存在。EPMSCs的克隆形成率與EMSCs的克隆形成率比較,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=3.199,P=0.033),見圖5A。兩組細(xì)胞生長(zhǎng)曲線大致呈現(xiàn)“S”型,接種后2 d內(nèi),細(xì)胞增長(zhǎng)相對(duì)緩慢,從3 d起進(jìn)入對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期,7 d起進(jìn)入平臺(tái)期,細(xì)胞數(shù)目不再增加,見圖5B。由此計(jì)算出EPMSCs和EMSCs的PDT,二者之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=-6.594,P=0.003),見圖5C。
2.4EPMSCs和EMSCs體外分化能力的鑒定為了進(jìn)一步鑒定EPMSCs和EMSCs在體外是否能夠多向分化,本實(shí)驗(yàn)研究了其分化成成骨細(xì)胞和脂肪樣細(xì)胞的潛能。在成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)3周后,EPMSCs沿著細(xì)胞膜形成了紅色茜素基質(zhì),同時(shí)出現(xiàn)大紅色的骨質(zhì)顆粒嵌入到細(xì)胞外基質(zhì),標(biāo)志著成骨細(xì)胞化。在成脂肪誘導(dǎo)培養(yǎng)基中培養(yǎng)3周后,油紅O染色證明EPMSCs分化時(shí)在胞質(zhì)內(nèi)有脂滴形成。見圖6。
圖2 子宮內(nèi)膜息肉及正常子宮內(nèi)膜干細(xì)胞形態(tài)學(xué)和OCT-4鑒定
圖3 子宮內(nèi)膜息肉干細(xì)胞表面標(biāo)志物檢測(cè)A:CD-73;B:CD-90;C:HLA-ABC;D:CD-34;E:CD-45;F:HLA-DR
圖4 子宮內(nèi)膜干細(xì)胞表面標(biāo)志物檢測(cè)結(jié)果A:CD-73;B:CD-90;C:HLA-ABC;D:CD-34;E:CD-45;F:HLA-DR
圖5 EPMSCs和EMSCs增殖能力
2.5EPMSCs與EMSCs細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的水平為了在細(xì)胞水平進(jìn)一步證實(shí)EPMSCs與EMSCs在血管生成能力方面是否具有差異,本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用ELISA法檢測(cè)了細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的表達(dá)水平。48 h和72 h兩組細(xì)胞VEGF的表達(dá)量差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=14.989,P<0.001;t=14.795,P<0.001)。24 hVEGF表達(dá)量差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(t=1.767,P=0.152)。見圖7。
2.6內(nèi)皮抑素對(duì)EPMSCs和EMSCs血管生成的抑制作用為了探究?jī)?nèi)皮抑素對(duì)EP是否具有潛在治療作用,及其是否會(huì)對(duì)正常細(xì)胞產(chǎn)生不良影響,分別檢測(cè)了其對(duì)EPMSCs和EMSCs細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的表達(dá)水平的影響。在依次加入0、0.5、1、2 mg的內(nèi)皮抑素培養(yǎng)48 h后,EPMSCs細(xì)胞上清液中VEGF的含量。與非處理組相比,1、2 mg組均表現(xiàn)出對(duì)VEGF表達(dá)的抑制作用(F=68.423,P<0.001)。而0.5 mg組與非處理組之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=68.423,P=0.095),見圖8A。而在依次加入0、0.5、1、2 mg內(nèi)皮抑素培養(yǎng)48 h后,與非處理組相比,加入2 mg內(nèi)皮抑素后,EMSCs培養(yǎng)上清液中的VEGF分泌量明顯降低(F=8.384,P=0.011)。而0.5、1.0 mg組與非處理組之間的差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=8.384,P>0.05),見圖8B。
圖6 子宮內(nèi)膜息肉和子宮內(nèi)膜干細(xì)胞體外分化茜素紅/油紅O×200
圖7 子宮內(nèi)膜息肉和子宮內(nèi)膜干細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的表達(dá)與EMSCs比較:***P<0.001
3.1子宮內(nèi)膜息肉組織中VEGF表達(dá)增高EP可以發(fā)生于任何年齡且發(fā)病率有增高趨勢(shì),其發(fā)病機(jī)制不清,缺乏針對(duì)性治療方案,復(fù)發(fā)率較高。研究[4]顯示,EP與局部?jī)?nèi)膜增生和凋亡的失衡、激素失衡和藥物應(yīng)用有關(guān)。臨床病理診斷EP的唯一標(biāo)準(zhǔn)是出現(xiàn)伴有厚壁血管的纖維組織,因此新生血管的形成可能與EP發(fā)生的關(guān)系密切。
圖8 內(nèi)皮抑素對(duì)EPMSCs和EMSCs VEGF分泌的作用
A:內(nèi)皮抑素對(duì)EPMSCs VEGF分泌的作用;B:內(nèi)皮抑素對(duì)EMSCs VEGF分泌的作用;與0 ng/ml比較:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001
VEGF是一種最有效的促血管生長(zhǎng)因子,具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移的作用,能增加血管的通透性,使血液中大分子物質(zhì)進(jìn)入到細(xì)胞外基質(zhì)中,有利于新生血管的形成。它不但與正常月經(jīng)周期中子宮內(nèi)膜的血管生成有關(guān),而且也能夠參與以過度血管生成為特點(diǎn)的疾病的發(fā)生發(fā)展[5-6]。本實(shí)驗(yàn)中EP組織VEGF表達(dá)較正常內(nèi)膜明顯增強(qiáng),提示VEGF可能在EP形成過程中發(fā)揮作用。在EP發(fā)生發(fā)展過程中,高表達(dá)的VEGF能夠誘發(fā)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移,促進(jìn)大量新生血管的形成。因此,可以推測(cè)子宮內(nèi)膜中VEGF的過表達(dá)引起組織內(nèi)新生血管的過度增生,最終造成了局部?jī)?nèi)膜增生形成息肉。
3.2子宮內(nèi)膜息肉干細(xì)胞中VEGF表達(dá)增高據(jù)報(bào)道,子宮內(nèi)膜息肉中VEGF表達(dá)顯著高于正常內(nèi)膜,且僅發(fā)生于增殖期,表明其發(fā)生不只是條件致病,其自身子宮內(nèi)膜的生物學(xué)行為與正常子宮內(nèi)膜有著本質(zhì)的不同[7]。因此猜測(cè)這種差異可能存在于細(xì)胞水平。最新研究[8-10]顯示,人體多種組織中能夠提取出原代成纖維樣細(xì)胞群,如:間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymal stem cells, MSCs)。為了證實(shí)這一結(jié)論,本研究團(tuán)隊(duì)分離提取了EPMSCs和EMSCs,并對(duì)其進(jìn)行了生物學(xué)特性的鑒定。實(shí)驗(yàn)所分離提取的細(xì)胞能夠表達(dá)干細(xì)胞相關(guān)性基因OCT-4,這種特點(diǎn)與其他研究中報(bào)道的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞和羊水間充質(zhì)干細(xì)胞等MSCs相似[11]。本課題組進(jìn)一步鑒定了EPMSCs和EMSCs的表面標(biāo)志物,結(jié)果表明其高表達(dá)MSCs表面標(biāo)志物,不表達(dá)造血干細(xì)胞表面標(biāo)志物,MHC I類分子HLA-ABC低表達(dá),不表達(dá)MHI II類分子HLA-DR,這說明本研究所提取的EPMSCs和EMSCs具備MSCs的表面抗原特性,且具有低免疫源性,可能成為一種新的MSCs組織來源,使其在細(xì)胞治療領(lǐng)域具備發(fā)展?jié)摿?。同時(shí),體外多向誘導(dǎo)分化實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了EPMSCs和EMSCs具有了MSCs最重要的特征。EPMSCs和EMSCs在形態(tài)學(xué)、干細(xì)胞相關(guān)基因OCT-4表達(dá)、細(xì)胞表面抗原和體外誘導(dǎo)分化能力方面未見明顯差異。但EPMSCs與EMSCs相比,具有更強(qiáng)的增殖能力。EP組織中能夠分離提取出具備MSCs特性的EPMSCs,其多方面特點(diǎn)與已知的MSCs相似[10]。
EP與正常內(nèi)膜中VEGF的表達(dá)在組織水平具有顯著差異,那么其在細(xì)胞水平是否具有差異呢?鑒于EP的發(fā)病的血管新生機(jī)制,局部?jī)?nèi)膜微環(huán)境中VEGF的分泌可能與這一機(jī)制密切相關(guān)。本研究檢測(cè)了EPMSCs與EMSCs細(xì)胞培養(yǎng)上清液中VEGF的水平,結(jié)果顯示,細(xì)胞接種后24 h內(nèi),兩組細(xì)胞VEGF的表達(dá)無明顯差異。但從24 h后開始至72 h,EPMSCs所分泌的VEGF顯著且持續(xù)增多,表達(dá)量高于EMSCs。這說明EP細(xì)胞具有更強(qiáng)的血管生成能力,這不僅證實(shí)了筆者之前關(guān)于子宮內(nèi)膜息肉和正常子宮內(nèi)膜之間差異的猜測(cè),而且為子宮內(nèi)膜息肉的治療提供了新的想法。
3.3內(nèi)皮抑素能夠抑制子宮內(nèi)膜干細(xì)胞血管生成作用為了證實(shí)這一想法,筆者應(yīng)用內(nèi)皮抑素作用于EPMSCs,以驗(yàn)證其對(duì)EP可能產(chǎn)生的治療作用。內(nèi)皮抑素是已知的實(shí)驗(yàn)效果最好的血管生成抑制劑,值得一提的是,其能夠特異性抑制新生血管的形成,而對(duì)成熟血管幾乎沒有作用。本實(shí)驗(yàn)表明結(jié)果,在經(jīng)過不同濃度的內(nèi)皮抑素處理后,EPMSCs的VEGF表達(dá)水平確實(shí)有不同程度的降低,這說明內(nèi)皮抑素能夠抑制EPMSCs VEGF的表達(dá),進(jìn)而抑制EP的血管生成和病灶生長(zhǎng)。但是,作為一種不斷再生的組織,正常子宮內(nèi)膜也可能會(huì)受到內(nèi)皮抑素的影響。因此,本研究應(yīng)用同樣時(shí)間劑量的內(nèi)皮抑素作用于EMSCs,結(jié)果表明其分泌的VEGF同樣能夠被內(nèi)皮抑素所抑制。由于EMSCs 48 h所分泌的VEGF顯著少于EPMSCs,其受內(nèi)皮抑素的抑制效果不如EPMSCs明顯,但這并不能表明正常子宮內(nèi)膜的再生不會(huì)受到內(nèi)皮抑素的不良影響。因此,應(yīng)用內(nèi)皮抑素治療EP的有效和安全時(shí)間劑量或給藥方式仍需要進(jìn)一步探索。
綜上所述,EP中VEGF的表達(dá)在組織水平和細(xì)胞水平均高于正常內(nèi)膜。此外,內(nèi)皮抑素能夠在細(xì)胞水平對(duì)EP產(chǎn)生抑制作用,這填補(bǔ)了關(guān)于內(nèi)皮抑素用于治療EP的基礎(chǔ)研究的空白。另外,EP組織中能夠提取出MSCs,有可能成為一種可選的成體干細(xì)胞組織來源。
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