陳 軍,王裔惟,徐澤宇,趙宏宇,葉 亮,尹少平,段金廒
基于共生菌群調控詮釋外用中藥治療慢性創面機制的認知與思考
陳 軍1, 2*,王裔惟1, 2,徐澤宇1,趙宏宇3,葉 亮1,尹少平1,段金廒2*
1. 南京中醫藥大學江蘇省中醫外用藥開發與應用工程研究中心 210023 2. 南京中醫藥大學江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心 210023 3. 南京中醫藥大學附屬南京醫院臨床科研中心 210003
在老齡化背景下慢性創面已成為嚴重威脅人民生命健康的重大公共衛生問題,在中醫理論的指導下,外用中藥在慢性創面治療方面形成了獨特的理論和治法,并且特別重視寒熱藥性的影響,但其科學內涵與作用機制還有待于深入詮釋以更好地服務于臨床應用。最新研究表明,共生菌群能夠發揮免疫調節和促愈作用,故而對于慢性創面治療具有重要意義,絕對無菌反而不利于創面愈合。因此提出通過創面菌群調控認知探討以馬勃為代表的外用中藥“煨膿長肉”治療慢性創面作用機制的研究思路,以及基于創面菌群-腸道菌群調控的創面外用中藥寒熱藥性作用機制的研究思路,為科學認知和充分發揮外用中藥臨床獨特療效和醫學生物學機制提供參考和借鑒,為外用中藥治療慢性創面的現代研究提供新思路。
外用中藥;慢性創面;煨膿長肉;共生菌群;寒熱藥性;馬勃
慢性創面(chronic wounds),也稱為慢性難愈性創面,是指在各種內外因素的作用下,無法通過正常有序而及時的修復過程達到解剖和功能上完整狀態所進入的一種病理性炎癥反應狀態的創面,其病程往往超過一個月。統計表明,我國慢性創面患者占外科住院患者的1.5%~3.0%[1]。慢性創面具有發病年齡較高、發病機制復雜、治療難度大、治愈期限長、致殘率高等特點,給患者及其家庭帶來極大的經濟和心理負擔[2]。以糖尿病足潰瘍為例,在我國,糖尿病患者超過1.14億人,50歲以上的糖尿病患者的糖尿病足發病率高達8.1%,糖尿病足潰瘍患者年死亡率高達11%,而截肢患者死亡率高達22%,成為糖尿病患者致殘或致死的主要原因之一[3]。在我國人口老齡化背景下,慢性創面給患者、家庭和社會帶來越來越沉重的負擔,已成為嚴重威脅人民生命健康的重大公共衛生問題。
在中醫理論的指導下,外用中藥治療慢性創面具有悠久的應用歷史和深厚的理論積淀。早在西周時期的《周禮·天官》就記載:“瘍醫掌腫瘍、潰瘍、折瘍、金瘍、折瘍之祝藥,劀殺之齊”,說明當時已用外敷藥物來治療創面。雖然外用中藥促進慢性創面愈合具有較好的療效[4-5],但在基于西方還原論和微觀科學為基礎的“成分+藥效”研究思路指導下,雖然發現了越來越多的有效成分和靶點,但是作用機制還是難以得到系統闡明,并且難以體現中醫理論的指導作用。采用新的研究思路開展外用中藥治療慢性創面研究,已成為當前必須要考慮的問題。
皮膚是人體與環境的外部接口,是防止外來病原體入侵機體的物理屏障,具有保護、分泌、感覺、調溫、免疫等功能[6]。皮膚同時也是數百萬細菌、真菌和病毒的家園,以細菌為主的微生物(統稱為“共生菌群”)與皮膚組織、細胞、分泌物、微環境等共同構成的生態系統,在皮膚表面形成第一道屏障,發揮保護機體的重要作用,目前在健康表皮層已經鑒定出至少19個細菌門和1000多個細菌物種,最常見的細菌屬包括棒狀桿菌、丙酸桿菌和葡萄球菌[7-8]。皮膚菌群中含有相當多的病原菌,但由于菌群間的互相制衡,其致病作用得到有效抑制。
一般情況下,創面愈合會經過凝血、炎癥反應、細胞增殖和組織重塑4個有序且相互交叉影響的連續動態過程[9],慢性創面修復通常停滯在炎癥反應和/或經歷受損的增殖階段[10]。周圍皮膚以及一部分環境中的菌群可以在創面定植形成共生菌群,通常認為,其中的病原菌在創面經過定植、污染,形成生物被膜,誘發過度炎癥,極易發生感染化膿,導致慢性創面難以愈合[11]。
然而,最新的研究發現,共生菌群是免疫調節促進創面愈合的重要因素,創面無菌反而不利于愈合。在表皮損傷時,周圍皮膚的共生菌群會定植到受傷皮膚的真皮層,然后激活中性粒細胞表達CXCL10充當趨化因子招募漿細胞樣樹突狀細胞(plasmacytoid dendritic cells,pDC),殺滅細菌并通過和細菌DNA結合激活TLR9(Toll-like receptor 9,TLR9),活化的pDC會產生大量I型干擾素,刺激成纖維細胞和巨噬細胞產生生長因子促進創面愈合[12]。
2021年發表于的研究評估了無菌小鼠(germ-free,GF)、常規特異性無病原體小鼠和野生型小鼠的創面愈合及創面誘導毛囊新生的能力,結果顯示野生型小鼠最強,GF小鼠反而最弱;并且這一現象也出現在臨床試驗中,當使用聯合抗生素抑制創面菌群,隨著共生菌的減少,患者創面愈合速率顯著降低[13]。該研究證明了機體再生能力不僅是內在屬性,也受創面菌群調節,突出了創面愈合和共生菌群之間的進化共生關系。共生菌促進愈合的作用機制見表1。

表1 共生菌促進創面愈合的機制
因此,共生菌群調控被認為是研究創面愈合機制的新途徑[17],未來精確編輯微生物菌群或使用純化的菌群和其代謝產物有望成為促進創面愈合的有效策略。
創面菌群對于慢性創面愈合的重要作用可能為中醫“煨膿長肉”理論的科學性提供了有力依據。慢性創面常因菌群感染而化膿,西醫認為膿是機體組織炎癥過程中形成的濃稠或稀薄的混合物,為了防治化膿,基于減少細菌負荷抗感染的原則通常采用局部清創處理和抗生素治療。而中醫認為,膿因皮肉之間熱勝肉腐蒸釀而成,由氣血所化生[18],《黃帝內經·靈樞》認為“寒氣化為熱,熱勝則腐肉,肉腐則為膿”,因此往往用中藥“煨膿長肉”促進局部氣血通暢,使創面膿液增多,載邪外出,從而促進創面愈合,中醫臨床甚至有“無膿不生肌”的認識[19]。
“煨膿長肉”是中醫外治慢性創面的經典理論之一,最早出現于明代醫家申斗垣所著的《外科啟玄》:“在凡瘡毒已平,膿水來少,開爛已定,或少有疼癢,肌肉未生,若不貼其膏藥,赤肉無其遮護,風冷難以抵擋,故將太乙膏等貼之則煨(偎)膿長肉,風邪不能侵,內當補托里,使其氣血和暢,精神復舊,至此強壯諸瘡,豈能至于敗壞乎?”清代《外科備要》則記載:“外用五色靈藥撒之,化腐煨膿,兼琥珀膏、萬應膏貼之生肌斂口”,因此也稱為“煨膿生肌”。“煨膿長肉”理論認為:瘡瘍的出膿,是正氣載毒外出的正常現象,氣血充足,則膿出色黃稠厚,量多,瘡口易于愈合,預后良好;反之則預后不良[20]。清代《外科全生集》更進一步指出:“毒之化必由膿,膿之來必由氣血”。因此,“煨膿長肉”理論和治法被廣泛應用于慢性創面的治療[21-22],但其具體機制尚不明確,亟待用現代科學語言加以解讀以促進其推廣應用。
馬勃是令人關注的有效促進慢性創面愈合中藥。古代醫家充分肯定了馬勃外用敷瘡的療效和安全性。秦漢時期《名醫別錄》記載馬勃“味辛,平,無毒,主治惡瘡馬疥”,南北朝時期著名中醫藥學家陶弘景認為馬勃“敷諸瘡甚良”,清代《本草從新》則充分肯定馬勃安全有效,“每見用寒涼藥敷瘡者,雖愈而熱毒內攻,變生他病,為害不小,惟馬勃辛平而散,甚為穩妥”。現代研究發現馬勃具有止血、抗氧化、調菌、降血糖、促進細胞增殖等藥理作用,能夠調控創面微生態,促進增殖期進程,恢復慢性創面愈合進程[23]。在臨床應用中,馬勃以粉末、液體制劑、紗布等形式被廣泛外用治療壓瘡[24]、臁瘡[25]、凍瘡[26]、糖尿病壞疽[27]等各種慢性創面,治愈率可達90%以上。
傳統的馬勃往往以子實體入藥,能夠滿足止血的需要,但用于慢性創面治療采用孢子粉可能有更好的療效。清代《本草備要》指出:“(馬勃)狀如肺肝,紫色虛軟,彈之粉出,取粉用”,現代臨床研究發現馬勃孢子粉臨床外用于慢性創面通過“煨膿長肉”具有較為顯著的臨床治療效果[22]。進一步的研究發現馬勃孢子粉醇提物是其促進慢性創面愈合的主要活性部位,馬勃孢子粉醇提物能夠促進小鼠背部全層皮膚缺損性創面愈合,有效促進創面組織上皮化完整、減少炎性細胞浸潤、新生膠原纖維含量更高[28],這一研究成果已經申請了發明專利[29]。
除了馬勃以外,不乏其他基于“煨膿長肉”促創面愈合的中藥。紫草是一味運用于創面治療的常用中藥,具有清熱消腫、治療皮膚損傷的作用,其主要活性成分紫草素,也被證明具有調控創面微生態從而促進創面愈合的作用[30]。此外,中藥地榆因其含有的皂苷、多糖、黃酮類等活性成分,能夠發揮止血、創面修復等作用,而同樣受到廣泛關注[31]。將紫草與地榆作為君藥,并與其他中藥(如冰片、忍冬藤、當歸、白芷等)配伍制成“紫榆膏”,應用于因“毒邪入里,熱毒蘊結”所致的肛周壞死性創面中,發現紫榆膏通過“煨膿長肉”促進創面修復臨床療效確切[32]。
馬勃等基于“煨膿長肉”用于創面臨床治療安全有效,但其成分復雜,靶點眾多,難以充分詮釋其外用作用機制。由于創面的共生菌群與“煨膿長肉”密切相關且已被證明是促進慢性創面愈合的重要因素,如創面共生菌群能夠通過激活M2型巨噬細胞發揮促愈作用[13],而傳統外用“煨膿長肉”中藥如回陽生肌膏也能通過促進慢性創面巨噬細胞的活化、表型轉化發揮作用[33],如能從創面菌群調控入手闡明其作用機制,有望用現代科學語言解讀“煨膿長肉”的科學原理。
藥性理論是中藥理論的核心。“四氣”是中藥核心藥性特征,也是陰陽的體現,寒涼屬陰,溫熱屬陽,統稱為寒熱藥性,故用藥能夠使得人體恢復陰陽平衡。藥性研究一直是中藥研究的難點,目前有基于效應[34]、組分-機體狀態-效應[35]、組分-遞送-效應[36]等多種表征思路。而共生菌群調控的研究為藥性研究提供了全新的視角,這一研究首先在腸道菌群調控方面取得了進展。有研究選擇臨床常用的、不同“四氣”藥性的、歸脾經中藥作為研究對象,以干姜、白術、茯苓、薏苡仁和黃連分別為熱、溫、平、涼、寒性祛濕中藥,考察其提取液按2 g生藥/kg ig給藥于小鼠15 d后對于腸道菌群的影響,結果發現干姜、茯苓和黃連有可能從提高腸道菌群物種多樣性發揮作用,而寒涼藥黃連和薏苡仁對于腸道菌群相對豐度影響更為明顯,表現出明顯的規律性[37]。進一步的研究通過腸道菌群調控效果識別中藥藥性。淫羊藿古籍有溫性和寒性的不同記載,采用寒證、熱證模型和正常大鼠考察淫羊藿提取物ig給藥15 d,通過對不同證候大鼠腸道菌群多樣性的綜合分析,發現生品淫羊藿藥性偏寒涼[38]。
歷代醫家非常重視陰陽學說和寒熱藥性在中藥外用中的應用,明代陳實功特別強調寒熱藥性對于創面治療的重要意義,在《外科正宗》中提出了“諸瘡原因氣血凝滯而成,切不可純用涼藥,冰凝肌肉”“凡瘡未破,毒攻臟腑,一毫熱藥斷不可用;凡瘡既破,臟腑已虧,一毫涼藥亦不可用”等論述[39]。由于當前經常采用中藥提取物、有效部位甚至單體成分外用,其是否具有寒熱藥性及其作用機制亟需有效手段進行研究。
慢性創面治療中藥往往能夠作用于創面菌群。由于抗生素耐藥的問題,寒涼中藥如黃連等常用于慢性創面治療,如有臨床研究考察了甲珠黃連油膏敷貼對糖尿病足中重度感染患者創面菌群的影響,結果發現創面菌群均能被有效抑制,與對照組相比,菌群總數顯著下降[40]。但由于創面菌群屬于局部共生菌群,用于研究外用中藥寒熱藥性機制存在一定的局限性,如能證明創面菌群與腸道菌群存在互作關系,基于腸道菌群表征寒熱藥性的研究基礎,外用中藥寒熱藥性研究的可信度有望大為提升。
清代《本草從新》指出:“每見用寒涼藥敷瘡者,雖愈而熱毒內攻,變生他病,為害不小”。可見,不同寒熱藥性中藥外用于創面會影響機體陰陽平衡,而寒涼中藥外用于創面能夠導致“熱毒內攻”,從而完全有可能在腸道菌群調控上體現出來差異。《素問·生氣通天論》中有“高粱之變,足生大丁”的記載,指過食高粱厚味,容易內生熱毒,導致身體發生病理變化從而生出大的瘡瘍,而現代研究發現,內生熱毒病機與腸道菌群失衡存在密切的聯系:高脂、高糖飲食將誘導腸道菌群功能失調,增加大腸埃希菌屬spp. 等格蘭陰性菌的豐度或(和)相對比例,從而導致脂多糖等致炎因子的過度表達;也就是說,人體營養和能量過剩,臟腑氣化失調致使痰瘀化生,痰瘀郁久化熱生毒,從而導致機體發生一系列變化[41]。高脂飲食在誘發熱毒的同時也可能同時改變皮膚菌群。動物實驗發現,給小鼠食用高脂飲食6~12個月后,小鼠的真皮層變厚,高脂飲食組與正常飲食組的皮膚游離短鏈脂肪酸含量差異明顯,并且皮膚菌群的差異明顯,親脂型牛棒狀桿菌在高脂飲食組中從幾乎無法檢測到成為優勢菌種,可能引起相應的皮膚感染[42]。
由于寒涼藥外用能夠有效抑制創面菌群[40]且《本草從新》認為寒涼藥外用導致“熱毒內攻”,而現代研究又證明熱毒與腸道菌群失衡密切聯系,因此,創面菌群和腸道菌群調控之間非常有可能存在互作關系。如能闡明不同藥性中藥作用于創面調控創面菌群和腸道菌群的機制,外用中藥寒熱藥性作用機制尤其是寒涼藥性有望通過菌群調控這一現代科學語言加以闡明。
陰陽學說是中醫理論的基石。成書于秦漢時期的《黃帝內經》就是根據包括陰陽學說在內的古代哲學思想構建了中醫學的理論。《素問·陰陽應象大論篇》就指出:“陰陽者,天地之道也,萬物之綱紀”。中醫把人體內部各種相互制約、相互為用的生理結構和功能概括為陰陽2個對立面,認為陰陽在互為消長的生克運動中保持動態平衡,機體才能進行正常的生命活動。如果相互制約的功能出現紊亂,則表現出亞健康,甚至疾病,即“陰盛則陽病,陽盛則陰病。陰勝則寒,陽勝則熱”。《素問·生氣通天論篇》“陰平陽秘,精神乃治……陰陽離決,精氣乃絕”。《素問·調經論篇》亦云:“陰陽勻平,以充其形,九候若一,命曰平人。”因此,中醫治療的最終目的就是使陰陽復歸于平衡。
陰陽平衡是一種處于不斷的相互消長中的動態平衡,具有多重特性。腸道菌群的平衡被認為是陰陽平衡的一種體現,陰陽消長、互根和轉化都能在腸道菌群平衡中得到印證[43]。同樣的,創面菌群平衡也可以看作為陰陽平衡理念的體現。體表共生菌群中存在致病菌、有益菌和其他沒有直接作用的菌群,處于動態平衡中,在正常情況下,有益菌和致病菌相互制約達到平衡,體現了陰陽的對立制約。例如表皮葡萄球菌是皮膚菌群中較為豐富的物種,研究表明,皮膚角質形成細胞可以感受到表皮葡萄球菌釋放的短鏈脂肪酸,調節自身生長速率和炎性反應,作用于傷口愈合,同時表皮葡萄球菌能夠拮抗病原菌,通過分泌抗菌肽來抑制病原菌金黃色葡萄球菌的生長,但也能夠與金黃色葡萄球菌一起導致合并感染甚至敗血癥[7]。陰陽雖然對立,但又不可分割、相互依存,陰陽對立的雙方,在一定條件下,又可以向其各自相反的方向轉化。同樣的,體表共生菌群中有益菌和致病菌在一定條件下也可以相互轉化,表皮葡萄球菌對創面愈合發揮不同作用的機制如圖1所示,該機制與巨噬細胞M1/M2平衡密切相關。

圖1 表皮葡萄球菌Staphylococcus epidermidis在不同條件下抑制或促進創面愈合的機制
為了克服“成分+藥效”經典的中藥作用機制研究思路的不足,此前有多種力求體現中藥整體性和系統論的新的研究思路和方法陸續被提出[44-45],但仍然難以滿足中藥作用機制詮釋的需要,其原因可能是與中醫基礎理論的契合度不夠。因此,能夠體現中醫陰陽平衡理念的菌群調控研究思路有望解決當前研究思路的不足,既能夠通過現代科學語言詮釋中藥外用機制,也能夠在現代研究中充分發揮中醫理論的指導作用。
慢性創面治療的關鍵機制之一在于調節巨噬細胞M1/M2平衡。創面的巨噬細胞具有吞噬和分泌的功能,在創面感染期,M1型巨噬細胞能吞噬并清除外源性異物和壞死細胞,而在創面修復期,M2型巨噬細胞能通過釋放各種細胞因子調節創傷修復。外用中藥被證明能夠通過影響M1/M2平衡尤其是促進M2細胞極化而發揮促愈作用,例如復方五鳳草液外用通過調節巨噬細胞的極化發揮“泄毒生新”促進慢性創面修復的作用,其對于創面M1型標志分子一氧化氮合成酶、腫瘤壞死因子-α、CD86重組蛋白的表達無影響,但能上調M2型標志分子精氨酸酶-1、轉化生長因子-β、CD206重組蛋白的表達[46]。但是,當前的研究表明,創面菌群也是影響免疫平衡的主要因素之一,例如金黃色葡萄球菌可以通過炎癥細胞因子IL-1β和角化細胞依賴的IL-1R-MyD88通路刺激M2巨噬細胞極化[12]。因此,外用中藥調控共生菌群的研究不能僅僅著眼于其對于菌群的直接作用,更要關注外用中藥調控菌群后對于巨噬細胞M1/M2平衡的影響。
中醫在創面治療有數千年的發展歷史和理論積淀,形成了一系列的特色治療理念和方法。當前,臨床常用的抗生素在抗菌或抑菌方面的優勢顯著優于中藥,但由于耐藥問題層出不窮,治療慢性創面往往療效受限。在最新研究發現共生菌群對于慢性創面愈合具有重要意義的背景下,本文提出基于共生菌群調控認知的外用中藥治療慢性創面機制研究思路,一方面可以充分發揮中醫在治療慢性創面方面的理論和臨床優勢,另一方面也有望充分詮釋中藥外用的一系列關鍵機制如寒熱藥性機制。
對于慢性創面而言,外用中藥治療的關鍵機制可能有3點:第一在于共生菌群調控即“調菌”,而非抗菌或抑菌,有望基于創面菌群調控研究局部作用機制;第二在于整體調控,即通過創面菌群-腸道菌群調控研究全身作用機制,這也符合明代醫家陳實功提出的“外之癥必根于內”的觀點;第三在于有效成分主要通過共生菌群調控發揮作用,因此成分即使消除,菌群的作用仍然可能存在,這一發現如能得到證實,將為中藥生物藥劑學提供新的研究方向。
中藥的作用特色在于多成分多靶點協同起效,故而研究往往涉及眾多成分、通路和靶點以及相互之間的復雜聯系,導致很難充分詮釋中藥的系統作用機制。與口服相比,外用中藥往往組方更加復雜,成分更難追蹤,涉及局部和全身兩方面的作用機制,雖然其治療慢性創面具有深厚的歷史積淀和理論基礎,但很難用現代科學語言闡明其作用機制。
本文系統闡述了當前發現的共生菌群促進慢性創面愈合的重要意義,回顧了“煨膿長肉”等涉及菌群調控的中醫傳統理論與治法,以中藥馬勃的研究為例討論了基于共生菌群調控研究“煨膿長肉”機制的思路,并且進而提出基于創面菌群-腸道菌群調控的外用中藥寒熱藥性機制研究思路,力求從共生菌群調控這一全新視角詮釋外用中藥作用機制,為科學認知和充分發揮外用中藥臨床獨特療效和醫學生物學機制提供參考和借鑒。
總之,基于共生菌群調控的研究思路,能夠體現中醫陰陽平衡理念,能夠體現中藥多成分多靶點協同起效的優勢和特色,有望為外用中藥治療慢性創面研究提供新的研究視角。進一步的研究將聚焦在外用中藥對于共生菌群調控的具體規律與機制、菌群調控與巨噬細胞M1/M2平衡的系統聯系(“煨膿”與“長肉”的關系)以及適合菌群調控的外用中藥遞送系統的研究等內容。此外,鑒于對于皮膚疾病已經提出“菌群移植”的設想[47],未來應用益生菌調控共生菌群治療慢性創面也是非常有意思的研究內容之一。
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突
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Healing mechanism interpretation of chronic wounds by external traditional Chinese medicine based on regulation of commensal microbiome
CHEN Jun1, 2, WANG Yi-wei1, 2, XU Ze-yu1, ZHAO Hong-yu3, YE Liang1, YIN Shao-ping1, DUAN Jin-ao2
1. Jiangsu Provincial Engineering Research Center of Development and Application of TCM External Medication, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China 2. Collaborative Innovation Center for Industrialization Process of Traditional Chinese Medicine Resources in Jiangsu Province, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China 3. Clinical Research Center of the Affiliated Nanjing Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210003, China
Chronic wounds have become a global public health problem under the background of aging, affecting over millions of people in China. With the guidance of traditional Chinese medicine (TCM) theory, external administration of TCM established a unique theoretical system and various therapeutic approaches in treating chronic wound, particularly on the utilization of “hot” and “cold” properties of TCM. However, its scientific implication and the underlying mechanism has yet to be understood for better use in clinical practice. Recent studies report that commensal microbiota can regulate immune responses and promote wound healing, while absolute sterility is not favourable in wound repair. These findings suggest a novel direction of TCM in the treatment of chronic wounds. In the present article, commensal microbiome and wound healing was summarized, while the representative external TCMand its roasting pus to promote regeneration role in regulating wound microbiome together with wound repair was also discussed. A research strategy based on the correlation between wound microbiome and gut microbiota was therefore raised here to further investigate hot or cold properties of TCM in the treatment of chronic wounds. This article will provide a new idea for future modern research of TCM in treating chronic wounds.
external traditional Chinese medicine; chronic wounds; roasting pus to promote regeneration; commensal microbiome; hot and cold natures;(Batsch ex Pers.) Lloyd
R28;R285
A
0253 - 2670(2022)23 - 7606 - 07
10.7501/j.issn.0253-2670.2022.23.032
2022-06-08
江蘇省中藥資源產業化過程協同創新中心重點項目(ZDXM-2020-25)
通信作者:陳 軍(1975—),男,教授,博士生導師,主要從事中藥外用制劑研究。Tel: (025)85811611 E-mail: chenjun75@163.com
段金廒(1956—),男,教授,博士生導師,主要從事中藥資源研究。Tel: (025)85811291 E-mail: dja@njucm.edu.cn
[責任編輯 王文倩]