CN115969837A - 巴西木素-7-乙酸酯在制备帕金森病预防或治疗药物中的用途 - Google Patents

巴西木素-7-乙酸酯在制备帕金森病预防或治疗药物中的用途 Download PDF

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刘夫锋
崔展
李丽
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Abstract

本发明属于医药技术领域。本发明提供了巴西木素‑7‑乙酸酯在制备预防或者治疗帕金森病药物中的应用。本发明通过实验证明,巴西木素‑7‑乙酸酯抑制α‑突触核蛋白聚集效果优于巴西木素,巴西木素‑7‑乙酸酯在体内或者NL5901线虫模型中能有效抑制α‑突触核蛋白聚集,减缓α‑突触核蛋白的二级结构向β‑折叠的转变,改善α‑突触核蛋白聚集导致的NL5901行为学损伤,延长NL5901寿命,减少NL5901体内活性氧水平,增加了NL5901超氧化物歧化酶含量,恢复脂质含量,降低丙二醛含量,进而提出巴西木素‑7‑乙酸酯对帕金森病具有很好的预防及治疗作用,为开发预防与治疗帕金森病有关的药物提供了新的途径。

Description

巴西木素-7-乙酸酯在制备帕金森病预防或治疗药物中的用途
技术领域
本发明属于医药技术领域,具体涉及巴西木素-7-乙酸酯在制备作为帕金森病药物中的用途。
背景技术
帕金森综合症状(Parkinson’s disease,PD)是一种常见的神经系统变性疾病,该病的发病率随着年龄的而急剧上升,50岁至59岁之间的每10万人中有17.4名患病,70岁到79岁之间每10万人就有93.1名患者,中位发病年龄为60岁,从诊断到死亡的平均病程为15年,死亡率为2∶1.5,患此病的终生风险为1.5%。细胞内路易小体(Lewy body,LB)的积累可能在PD的直接发病机制中发挥更重要的作用,LB的主要成分是突触前短蛋白α-突触核蛋白(α-synuclein,简称α-Syn)。
α-Syn约15kDa,可溶性高,高度保守,主要的亚型是140个氨基酸长,含有NAC结构域并参与LB的形成。它可以根据环境采用不同的构象,并容易与其他配体,如脂质相互作用,通常位于中枢神经系统,主要位于突触前神经终末,并发挥重要的调节作用,包括参与突触维持、线粒体稳态、蛋白酶体功能、多巴胺代谢和伴侣活性,其不溶性聚集物在神经元或胶质细胞中异常聚集会出现病变,被统称为α-Syn系病,其中包括PD。
聚集的α-Syn使内质网和线粒体功能障碍,导致ROS产生过多从而导致氧化应激。过多的ROS引起脂质的氧化,增加细胞膜的通透性,引起神经元死亡。此外,在高度氧化的环境中α-Syn的不能被有效降解,导致其积累和聚集加剧。因此。抑制α-Syn聚集并降低氧化应激可能是一种有效的PD治疗策略。
目前已开发出各种各样治疗PD的药物,其中包括金属离子、纳米颗粒、抗体以及小分子化合物。其中,类黄酮是一种多酚类化合物,在自然界中广泛存在,主要存在于水果、蔬菜、饮料和中药里。类黄酮化合物具有广泛的药理活性,可用于癌症的预防、抗炎症和抗氧化,并被认为是潜在的神经保护剂。此外,前期研究发现部分类黄酮化合物能与α-Syn非共价结合,使天然未折叠但蛋白构想变化受到限制,同时增强被结合蛋白的稳定性。目前,一些具有抑制α-Syn聚集的类黄酮化合物也已经被报道,其中包括氧化槲皮素、甘草苷以及黄芩素等。
大多数类黄酮化合物都是由植物中提取纯化而来。巴西木素是苏木主要活性物质之一,具有抗炎症、抗癌和抗氧化等多种功能。目前也有报道,证明巴西木素可以抑制淀粉样蛋白纤维化,其中包括人类胰岛淀粉样多肽以及β-淀粉样蛋白。此外,巴西木素通过疏水作用和α-Syn五聚体直接结合,从而抑制其聚集形成纤维,因此,巴西木素被评价为潜在的抗PD药物。但是,巴西木素体内利用率低,在体内降解过快,这可能是因为巴西木素的羟基不稳定造成的。此外,巴西木素有4个羟基,而7位碳的羟基是与α-Syn的结合位点之一。于是,我们用苯环、氟苯以及乙酸等有机分子对巴西木素7位碳的羟基进行修饰保护。经过ThT实验筛选发现,使用乙酸对7位羟基进行酯化修饰保护后,对α-Syn的抑制效果最好,甚至超过巴西木素。最终,筛选出巴西木素-7-乙酸酯(B-7-A)作为预防或治疗PD的候选药物。
秀丽隐杆线虫(C.elegans)是研究神经退行性疾病分子机制和药物开发实验模型。秀丽隐杆线虫是一种相对简单的无脊椎动物,但它有一个完整的神经系统,由302个神经元和大约5000突触组成。此外,许多编码秀丽隐杆线虫神经机制的基因与其他生物体的基因同源,如神经递质和生长因子等。因此,线虫已成为研究神经退行性疾病的一种简单可靠的动物模型。
发明内容
本发明提出巴西木素-7-乙酸酯在预防或治疗PD的用途,并将其用于制备药物,有效防止PD的发生。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯用于抑制帕金森病人α-突触核蛋白的聚集沉淀。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯用于改善帕金森病人的运动障碍
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯用于减少帕金森病人的体内活性氧水平。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯用于提高帕金森病人的超氧化物歧化酶含量。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯用于降低帕金森病人的丙二醛含量。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯用于恢复帕金森病人脑内脂质含量。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯可以针剂、注射制剂、软胶囊、口服形式。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯以水分散体系存在。
进一步地,巴西木素-7-乙酸酯以浓度为2.5-100μM的巴西木素水分散体系存在。
本发明对将巴西木素-7-乙酸酯制成药物的剂型以及巴西木素-7-乙酸酯的含量没有特殊限定,采用巴西木素-7-乙酸酯在医学领域可接受的剂型和含量即可。
本发明技术方案,具有如下优点:
本发明提出巴西木素-7-乙酸酯在制备预防或治疗帕金森病药物中的用途。通过实验证明,巴西木素-7-乙酸酯可效抑制α-Syn聚集且抑制效果优于巴西木素,减缓α-Syn的二级结构向β-折叠的转变,减少NL5901秀丽隐杆线虫体内α-Syn聚集,延长NL5901寿命,改善NL5901运动障碍,减少NL5901的超氧化物歧化酶含量,降低NL5901丙二醛含量,恢复NL5901脂质含量,进而提出巴西木素-7-乙酸酯对帕金森病具有很好的预防及治疗作用,为开发预防与治疗帕金森病有关的药物提供了新的途径。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例1中不同浓度巴西木素-7-乙酸酯与α-Syn共培养不同时间后培养物的ThT荧光图。
图2为本发明实施例2中巴西木素和巴西木素-7-乙酸酯分别与α-Syn共培养到平台期后ThT最大荧光值
图3为本发明实施例3中巴西木素-7-乙酸酯与α-Syn共培养6天后培养物对二级结构变化图。
图4为本发明实施例4中巴西木素-7-乙酸酯对NL5901干预治疗5天后摇摆实验测定结果。
图5为本发明实施例5中巴西木素-7-乙酸酯治疗NL5901线虫寿命统计结果。
图6为本发明实施例6中巴西木素-7-乙酸酯治疗NL5901线虫5天时体内聚集α-Syn表征。
图7为本发明实施例7中巴西木素-7-乙酸酯对NL5901干预治疗5天后虫体内活性氧水平测定。
图8为本发明实施例8中巴西木素-7-乙酸酯对NL5901干预治疗5天后虫体超氧化物歧化酶含量检测。
图9为本发明实施例9中巴西木素-7-乙酸酯对NL5901干预治疗5天后虫体丙二醛含量测定。
图10为本发明实施例10中巴西木素-7-乙酸酯对NL5901干预治疗5天后虫体脂质量测定。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例提出巴西木素-7-乙酸酯在制备预防或治疗帕金森病药物的用途。
巴西木素-7-乙酸酯结构式如下:
Figure BSA0000289671130000041
本发明实施例中,巴西木素-7-乙酸酯是化学合成出来的小分子化合物。α-Syn是一种丰富的突触前蛋白,它由高度可溶性的140个氨基酸构成,分子量为15kDa,通常定位于神经元突触前端,在中枢神经系统中表达,它包含一个保守的脂质结合结构域,参与突触囊泡运输。活性氧(ROS)通常在线粒体电子转移链中产生或氧化还原反应,实际上也是是细胞内稳态的必要组成部分。ROS在正常生理中很重要,抗氧化蛋白如超氧化物歧化酶(SOD)能防止ROS水平过高,这些抗氧化剂在调节ROS水平方面的失败会导致氧化应激,这可能会产生各种有害的影响。细胞内大分子的随机氧化会破坏细胞结构,甚至导致细胞死亡。本发明提出巴西木素-7-乙酸酯能够有效抑制α-Syn的聚集,降低ROS水平,为治疗和预防PD的研究提供了新思路。
本发明实施例还提出巴西木素-7-乙酸酯在制备作为治疗和预防PD的药物中的用途。本发明充分利用巴西木素-7-乙酸酯,毒副作用小、患者顺应性良好的特性,将其用于药物的新开发。
本发明实施例提出巴西木素-7-乙酸酯在制备用于预防或治疗以α-Syn的聚集和氧化应激为特征的疾病的药物中的用途。优选的,本发明实施例还提出巴西木素-7-乙酸酯作为用于制备预防或治疗帕金森病的药物。帕金森病(PD)为一种常见的中老年人神经系统变性疾病,大部分PD患者主要病变发生在中脑黑质和纹状体中,其内存在LB。α-Syn含有NAC结构域并参与LB的形成,LB可以破坏线粒体和内质网功能造成氧化应激导致PD。可见,本发明实施例提供的用途进一步促进了治疗帕金森病的研究进展。
具体而言,巴西木素-7-乙酸酯可以以水分散体系存在。换言之,巴西木素-7-乙酸酯可以以水分散体系的形式服用,如针剂、注射液、软胶囊、口服液等形式。
具体而言,巴西木素-7-乙酸酯以浓度为2.5-100μM的巴西木素-7-乙酸酯水分散体系存在。具体可以为2.5μM、5μM、20μM、25μM、40μM,50μM,80μM、100μM等。
下面参照具体实施例进一步阐述巴西木素-7-乙酸酯在治疗或预防帕金森病中的用途。
实施例1:不同浓度巴西木素-7-乙酸酯与α-Syn共培养不同时间后培养物的硫黄素(ThT)荧光强度变化
首先,重组α-Syn蛋白大肠杆菌菌株由课题组前期构建,经诱导表达、纯化,最终获得纯度达95%以上的α-Syn蛋白,冻干后置于-20℃储存,得纯化冻干的α-Syn。向纯化冻干的α-Syn中加入TBS缓冲溶液,超声10min使之充分溶解,以16000xg的速度离心20min去除已经发生聚集的多肽,然后取上清液体积的75%,测定蛋白浓度。将上述α-Syn蛋白用TBS稀释,得浓度为50μM的α-Syn母液。
其次,称取40mgThT溶于500mL Tris-HCl缓冲液(TBS,tris buffered saline,三乙醇胺缓冲盐水溶液,其中三羟甲基氨基甲烷(Tris buffer)浓度为20mM,NaCl浓度为150mM,PH=7.0)配制,得浓度为250μM的ThT母液。
再次,称取0.32mg巴西木素-7-乙酸酯溶于1mL过膜水中,得浓度为1mM的巴西木素-7-乙酸酯母液。
将上述所得α-Syn母液与巴西木素-7-乙酸酯按梯度稀释,获得巴西木素-7-乙酸酯终浓度分别为0μM,25μM,50μM,100μM的α-Syn溶液(其中α-Syn的终浓度为50μM),加入1.5mL灭菌的EP管中,37℃震荡培养得培养液,不同时间分别吸取等份10μLα-Syn培养液加入90μL ThT母液。
测定其在440nm处激发波长和480nm处发射波长下的荧光强度,激发和发射缝宽均为5nm,扫描速度为100nm/min,扫描结果均为3次平均值。将480nm处的荧光强度对时间作图,结果如图1所示。
参阅图1,α-Syn的ThT荧光图为“S”形曲线,存在滞后期(0~96h),快速增长期(96h~280h)和稳定平台期(280h~360h),加入巴西木素-7-乙酸酯后α-Syn的ThT荧光强度明显下降,且ThT荧光下降程度与加入的巴西木素-7-乙酸酯的浓度呈正比,加入巴西木素-7-乙酸酯的浓度越大,荧光抑制效果越强,说明巴西木素有效抑制了α-Syn的聚集。
实施例2:巴西木素和巴西木素-7-乙酸酯分别与α-Syn共培养到平台期后的ThT荧光强度值
将实施例1的α-Syn母液分别和巴西木素和巴西木素-7-乙酸酯混合混匀,巴西木素和巴西木素-7-乙酸酯终浓度都为100μM,α-Syn终浓度为50μM。加入1.5mL灭菌EP管中,37℃震荡培养,α-Syn培养到平台期时,吸取等分10μLα-Syn培养液加入90μL ThT母液。根据实施例1的测定方法测定荧光值。
如图2所示,α-Syn与巴西木素-7-乙酸酯共培养的荧光强度明显低于与和巴西木素共培养的。这说明,巴西木素-7-乙酸酯抑制α-Syn聚集能力强于巴西木素,抑制效果比巴西木素强约21%
实施例3:巴西木素-7-乙酸酯与α-Syn共培养6天后培养物的二级结构变化
首先,配制巴西木素-7-乙酸酯终浓度为100μM的α-Syn溶液500μL(其中α-Syn的浓度均为50μM),其中α-Syn的处理方法与实施例1相同,37℃培养6天。
取500μL培养液加入光程0.1mm的CD检测池中进行检测,波长扫描范围是190~260nm,带宽2nm,扫描速度是100nm/min,实验结果为三次扫描平均值,参阅图3。
由图3可得,培养6天时,不加巴西木素-7-乙酸酯的培养液中,α-Syn的结构由α-螺旋转变为典型的β-折叠结构;当向α-Syn中加入巴西木素-7-乙酸酯以后,在225nm左右存在一个负峰,同时在205nm出现一个正峰,说明二级结构向β-折叠结构转化,但与只有α-Syn的培养液来说β-折叠结构程度较轻,可以说明巴西木素可以缓解α-Syn结构的转变。
实施例4:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901摇摆测定
NL5901线虫同期化处理:将传代后第4天的线虫用M9缓冲溶液从NGM培养基上冲洗下来,800xg离心3min将附着在线虫身上的OP50,重复3次,收集虫体。加入线虫裂解液裂解线虫,直到没有完整的虫体被观察到,800xg离心3min收集虫卵,用M9缓冲液清洗虫卵,直到裂解液洗净。将洗净的虫卵滴加到新鲜的NGM平板上,放入20℃培养2天。待虫卵孵化并发育到L1期时,加入OP50大肠杆菌继续培养,直到L1期的线虫进一步发育到L4期。
提取L4期NL5901线虫放入涂布含有或者不含有巴西木素-7-乙酸酯和OP50大肠杆菌的NGM平板中,每个平板10条线虫,每两天更换一次新鲜NGM平板。药物治疗5天后,将线虫挑入纯的NGM平板,记录20秒内线虫摆动次数,记录10条线虫摆动次数,做出平均值,实验重复三次。
如图4所示,在巴西木素-7-乙酸酯干预治疗5天后,NL5901线虫的运动障碍得到明显的缓解,和对照组相比平均摇摆次数从每20秒13.6次提升到了每20秒19.3次。这一结果表明,巴西木素-7-乙酸酯可以改善NL5901线虫的运动障碍。
实施例5:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901秀丽隐杆线虫寿命的影响
按照实施例子4的方法将同期化到L4期的NL5901线虫放入涂布含有或者不含有巴西木素-7-乙酸酯、FUDK(抑制虫卵孵化)和OP50大肠杆菌的NGM平板中,每个平板30条线虫,设置3个平行。挑入当天记为第0天。每两天更换一次新鲜的NGM平板。每24h进行一次计数,将行为异常(瘫痪或者反应极慢)或者死亡的线虫记为丢失并挑出,直至全部线虫记为丢失。最终绘制出寿命曲线图,参阅图5。
如图5所示,NL5901线虫与野生型相比,平均寿命为3.71天,而N2的平均寿命为5.82天,在经过巴西木素-7-乙酸酯干预治疗后平均寿命提升了4.77天。这一结果说明巴西木素-7-乙酸酯可以延长NL5901线虫寿命。
实施例6:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901秀丽隐杆线虫体内α-Syn表征
按照实施例子4的方法将同期化到L4期的线虫挑入含有或者不含有巴西木素-7-乙酸酯、OP50大肠杆菌和FUDK的NGM平板中,每板挑50条,培养到成虫期第5天。用M9缓冲液将培养至成虫期第5天的线虫进行清洗,然后800xg离心3min,使用组织固定液对线虫进行12h固定。固定后,使用PBS缓冲溶液对线虫清洗。最后,使用激光扫描共聚焦荧光显微镜观察线虫,获取图片,参阅图6。
如图6所示,在未经过巴西木素-7-乙酸酯治疗的NL5901线虫体内α-Syn聚集明显高于巴西木素-7-乙酸酯处理后的线虫,这表现为未经过处理的虫体内α-Syn聚集斑块较多,而且荧光强度更强,经过巴西木素-7-乙酸酯处理后的线虫体内α-Syn聚集斑块较少,且荧光强度较低。随后,我们对每条NL5901线虫体内α-Syn聚集斑块进行计数。结果参阅图6,经过巴西木素-7-乙酸酯处理后的每条线虫平均α-Syn聚集斑块数量明显低于未经处理过的对照组,聚集斑块数量大约只有对照组的50%。
实施例7:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901秀丽隐杆线虫体内活性氧测定
避光称取1.5mg的二氢乙锭(DHE)溶于1ml的DMSO,配置成5mM的DHE母液,-20℃避光保存。使用时需将将DHE母液稀释为100μM的工作液。将巴西木素-7-乙酸酯干预治疗5天的NL5901线虫挑入4%的多聚甲醛过夜固定,800xg离心3min,去上清,加入PBS清洗三遍,加入DHE工作液,37℃孵育30分钟。最后使用扫描共聚焦荧光显微镜观察线虫,获取图片,参阅图7。
如图7所示,没有经过药物治疗的NL5901线虫体内活性氧水平明显高于N2的线虫,这主要表现在荧光增强上,经过巴西木素-7-乙酸酯治疗后的NL5901荧光强度明显下降。随后,对10条线虫进行荧光强度分析,经过巴西木素-7-乙酸酯治疗后的NL5901线虫荧光强度下降了约46%。这说明巴西木素-7-乙酸酯降低NL5901线虫体内活性氧水平。
实施例8:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901秀丽隐杆线虫体内超氧化物歧化酶含量测定
用PBS将巴西木素-7-乙酸酯治疗5天的NL5901线虫大约3000条从NGM平板上冲洗下来转移到干净的离心管中,然后,冰上研磨获得线虫的研磨匀浆。3000rpm/min离心5分钟,收集上清置于4℃保存。采用BCA试剂盒对线虫匀浆经行蛋白浓度进行定量分析。用检测试剂盒测定线虫体内超氧化物歧化酶体内含量。
如图8所示,在巴西木素-7-乙酸酯治疗后的NL5901线虫体内超氧化物歧化酶含量显著提升。与N2相比提升了50%,与未治疗的NL5901相比提升了200%。这表明,巴西木素-7-乙酸酯可以增强线虫的抗氧化性。
实施例9:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901秀丽隐杆线虫体内丙二醛含量测定
将实施例7活得的线虫匀浆,使用检测试剂盒对丙二醛进行测定。
如图9所示,未经过治疗的NL5901丙二醛的含量明显高与N2,经过巴西木素-7-乙酸酯干预治疗后,丙二醛的含量明显降低,但是仍然高于N2。这表明,巴西木素-7-乙酸酯缓解NL5901脂质氧化损伤。
实施例10:巴西木素-7-乙酸酯治疗后对NL5901秀丽隐杆线虫体内脂质表征
巴西木素-7-乙酸酯治疗5天的成虫转移到含有PBS的EP管中冲洗3次。然后用100mM叠氮化钠溶液麻醉10分钟,加入4%的多聚甲醛在4℃下固定15分钟。然后,在-80℃冷冻20分钟和水解冻5分钟之间进行两次冻融循环,然后用液氮速冻。用PBS洗涤去除多聚甲醛上清后,在60%异丙醇中脱水15分钟。置于在26℃,200rpm/min尼罗红染色6小时。染色的蠕虫被清洗两次以去除染料,并使用配有数码相机的倒置显微镜拍照。用ImageJ软件对图像进行量化,结果以染色脂肪的强度表示。实验重复三次。每次测定10只线虫。
结果如图10所示,N2线虫的荧光值最高,而未治疗的NL5901线虫的荧光值明显下降,当经过巴西木素-7-乙酸酯治疗后,荧光值得到提高。这说明,巴西木素-7-乙酸酯可以恢复NL5901脂质含量。
通过抑制α-Syn聚集以及活性氧的产生,从而预防或治疗PD,并且相关文献中也曾报道抑制α-Syn聚集减少氧化应激对治疗或预防PD有重要影响。本发明提出了巴西木素-7-乙酸酯在制备预防或治疗PD药物的用途,并将其应用于体外α-Syn聚集和NL5901线虫实验,已通过现场较佳实施例子进行了描述,相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法进行改动或适当变更与组合,来实现本发明技术。特别需要指出的是,所有相类似的替代和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.巴西木素-7-乙酸酯在制备预防或治疗帕金森病药物中的应用。
2.根据权利要求1所述用途,其特征在于,所述巴西木素-7-乙酸酯用于抑制帕金森病人α-突触核蛋白的聚集沉淀。
3.根据权利要求1所述用途,其特征在于,所述巴西木素-7-乙酸酯用于改善帕金森病人的运动障碍。
4.根据权利要求1所述用途,其特征在于,所述巴西木素-7-乙酸酯用于减少帕金森病人的体内活性氧水平。
5.根据权利要求1所述用途,其特征在于,所述巴西木素-7-乙酸酯用于提高帕金森病人的超氧化物歧化酶含量。
6.根据权利要求1所述用途,其特征在于,所述巴西木素-7-乙酸酯用于降低帕金森病人的丙二醛含量。
7.根据权利要求1所述用途,其特征在于,所述巴西木素-7-乙酸酯用于恢复帕金森病人脑内脂质含量。
8.根据权利要求1所述用途,其特征在于所述药物为针剂、注射制剂、软胶囊、口服形式。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用途,其特征在于:所述巴西木素-7-乙酸酯以水分散体系存在。
10.根据权利要求9所述的用途,其特征在于:所述巴西木素-7-乙酸酯以浓度为2.5-100μM的巴西木素-7-乙酸酯水分散体系存在。
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CN110934858A (zh) * 2018-09-25 2020-03-31 天津科技大学 巴西木素作为α-突触核蛋白聚集抑制剂在制备药物、保健品或食品中的用途

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