王 軍,徐 陽,袁向科,張學(xué)勇,丁志明
(天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,天津 300193)
實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠大血管病變TGF-β1和CTGF的表達(dá)及中藥的干預(yù)作用*
王 軍,徐 陽,袁向科,張學(xué)勇,丁志明
(天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,天津 300193)
[目的]通過觀測實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠大血管病變中轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β1)和結(jié)締組織生長因子(CTGF)相關(guān)表達(dá),揭示糖尿病大血管病變的發(fā)病機(jī)制。并通過中藥干預(yù)的觀察,明確中藥在預(yù)防和治療糖尿病大血管病變的靶點(diǎn)。[方法]雄性SD大鼠80只,其中正常對照組10只,70只造糖尿病模型并隨機(jī)分為5組:模型組(n=14),中藥高、中、低劑量組(n=14),二甲雙胍組(n=14)。6組大鼠均予普通飼料加干預(yù)喂養(yǎng)12周后,取股動(dòng)脈,應(yīng)用免疫組化法觀察糖尿?。―M)大鼠大血管中CTGF、TGF-β1表達(dá)的部位及其變化。[結(jié)果]TGF-β1主要在胞漿中表達(dá)。模型組TGF-β1表達(dá)呈強(qiáng)陽性反應(yīng),中藥干預(yù)組TGF-β1表達(dá)明顯下降(P<0.01),二甲雙胍對TGF-β1表達(dá)有影響,但與中藥高劑量組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。C TGF在模型組血管管壁下層細(xì)胞漿可見大量棕黃色物質(zhì)表達(dá)呈強(qiáng)陽性反應(yīng),各藥物干預(yù)組血管細(xì)胞CTGF表達(dá)都明顯下降(P<0.01),中藥高劑量組與西藥對照組表達(dá)比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。[結(jié)論]1)糖尿病大血管病變可能與纖維化有關(guān)。2)中藥組方加味桃核承氣湯能有效降低致纖維化因子TGF-β1、CTGF在實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠大血管病變中的表達(dá)。其對DM大血管病變有改善作用,并存在劑量依賴關(guān)系。
2型糖尿?。淮笱懿∽?;纖維化;中藥;結(jié)締組織生長因子;轉(zhuǎn)化生長因子-β1;免疫組化
大血管病變是糖尿病(DM)常見的并發(fā)癥之一,是糖尿病患者致殘和致死的最主要原因之一。糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制存在多種學(xué)說,目前公認(rèn)的主要有糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)學(xué)說和氧化應(yīng)激等學(xué)說。筆者在前期研究中發(fā)現(xiàn):糖尿病患者截肢標(biāo)本中,血管病變是以內(nèi)膜的纖維性增厚為主,僅有極少部分患者出現(xiàn)粥樣硬化斑塊,而且脂質(zhì)沉積特點(diǎn)與單純動(dòng)脈粥樣硬化并不相同,纖維成分所占比例大,在電鏡下也看到同樣的結(jié)果。既往現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于糖尿病大血管并發(fā)癥研究和治療都是基于動(dòng)脈粥樣硬化角度的,對于其纖維化病變都未予重視,認(rèn)為有可能從膠原纖維沉積的角度突破,以便更好的揭示糖尿病動(dòng)脈損傷的機(jī)制。
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 雄性SD大鼠80只,清潔級,2月齡,體質(zhì)量200~250 g,由天津?qū)嶒?yàn)動(dòng)物中心提供。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)藥物 加味桃核承氣湯(桃仁10 g,大黃 6 g,桂枝 6 g,甘草 3 g,芒硝 6 g,黃芪 30 g,生地15 g,麥門冬12 g,玄參12 g),減壓濃縮至濃度為0.76 g/mL,大鼠用藥劑量為生藥6.07 g/(kg·d)。由天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院制劑室按水煎醇沉工藝制備,4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>
鹽酸二甲雙胍片:0.25 g/片,100片/瓶,天津太平洋制藥有限公司生產(chǎn),藥品研碎與生理鹽水配成0.1%的溶液。成人推薦劑量為1.5 g/70(kg·d),大鼠相當(dāng)于人的等效劑量為0.14 g/(kg·d)。
生理鹽水:天津大冢制藥有限公司生產(chǎn)。
精蛋白鋅胰島素注射液:400U/瓶。由江蘇萬邦生化醫(yī)藥有限公司生產(chǎn)。
1.1.3 實(shí)驗(yàn)儀器 血糖儀:德國羅氏活力型血糖儀。顯微鏡:日本奧林巴斯BX51T-PHD-J11。多功能真彩色細(xì)胞圖像分析管理系統(tǒng):美國Media Cybernetics公司Image-ProPlus。切片機(jī):德國萊卡RM2015。離心機(jī):北京離心機(jī)廠LDZ5-2型。
1.1.4 實(shí)驗(yàn)試劑 SP免疫組化試劑盒:購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。濃縮型DAB顯色劑試劑盒:購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。多聚賴氨酸:美國SANTA CRUZ公司。兔抗鼠轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)多克隆抗體:美國 SANTA CRUZ公司。枸櫞酸鹽緩沖液、磷酸鹽緩沖液(PBS):由天津市南開醫(yī)院病理室提供。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1.2.1 實(shí)驗(yàn)分組 正常對照組(n=10,A組),造模成功的70只大鼠采用隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為5組:糖尿病模型組(n=14,B組),糖尿病+加味桃核承氣湯高劑量治療組(n=14,C組),糖尿病+加味桃核承氣湯中劑量治療組(n=14,D組),糖尿病+加味桃核承氣湯低劑量治療組(n=14,E組),糖尿病+二甲雙胍治療組(n=14,F(xiàn)組)。大鼠非禁食狀態(tài)下血糖維持在25mmol/L。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)干預(yù) 5組大鼠全部予普通飼料喂養(yǎng),每日給予適量長效胰島素皮下注射,前5周每周2次尾靜脈取血測血糖,后7周每周1~2次監(jiān)測血糖,B、C、D、E、F 組維持非禁食狀態(tài)血糖 25mmol/L。
同時(shí),A組和B組給予0.9%生理鹽水10mL/kg灌胃,每日 1次,C、D、E 組按 10、7.5、5mL/kg給予中藥灌胃,每日1次,F(xiàn)組以二甲雙胍0.14 g/(kg·d)溶于10mL生理鹽水中灌胃。
1.3 檢測分析
1.3.1 觀察指標(biāo) TGF-β1、結(jié)締組織生長因子(CTGF)。
1.3.2 取材 按照上述方法飼養(yǎng)大鼠12周后,禁食24 h后,用10%的水合氯醛3 g/k g,麻醉,仰臥位固定大鼠,備皮、消毒、鋪巾。沿股動(dòng)脈走向縱向切開皮膚,用蚊式鉗鈍性分離組織,以暴露股動(dòng)脈鞘,其中呈粉紅色且觸之有搏動(dòng)的粗大血管即為股動(dòng)脈。用眼科鑷鈍性分離截取股動(dòng)脈約4~5 cm。PBS沖洗,4%多聚甲醛固定,經(jīng)70%~100%乙醇各30min共8次,二甲苯透明30min兩次沖洗,55℃石蠟中30min兩次,用銅制模具包埋組織塊;將厚度5μm的組織切片附于經(jīng)多聚賴氨酸附膜的載玻片上,60℃過夜備用。
1.3.3 標(biāo)本TGF-β1免疫組化檢測 1)脫蠟、入水:將切片浸于二甲苯中5min兩次、100%~75%乙醇5 min共8次,再以自來水沖洗、PBS洗兩次。2)1%甲醇雙氧水、0.1mol/LPBS洗。3)滴加抗原修復(fù)液,0.1mol/LPBS洗。4)滴加正常山羊血清封閉液不洗。5)滴加第一抗體,4℃過夜,0.1mol/L PBS洗 3次。6)滴加生物素化第二抗體(IgG),37 ℃ 20 min,0.1mol/LPBS洗3次。7)滴加辣根酶標(biāo)記鏈霉卵白素工作液(S-A/HRP),37 ℃ 20min,0.1mol/L PBS洗3次。8)D AB顯色:使用DAB顯色試劑盒1mL蒸餾水加顯色劑A、B、C各一滴,混勻,加至標(biāo)本上,顯色6min,充分水洗。9)蘇木素復(fù)染細(xì)胞核中性樹脂封片。
鏡觀采相分析:以胞漿中出現(xiàn)棕黃色顆粒為陽性細(xì)胞。定量分析采用HPIAS-1000高清晰度彩色病理圖文分析系統(tǒng),每張切片在高倍鏡下(×400)隨機(jī)選取10個(gè)視野并攝像保存,采用IMAGE PRO PLUS軟件設(shè)置陽性表達(dá)的宏程序,在同一條件下,分析不同組別的TGF-β1含量,對陽性表達(dá)率進(jìn)行組間比較。
1.3.4 標(biāo)本CTGF免疫組化檢測 所用載玻片均經(jīng)多聚賴氨酸處理,連續(xù)切片厚4μm,一抗為兔抗CTGF和兔抗TGF-β1多克隆抗體,二抗為生物素化羊抗兔IgG,以0.01mol/LPBS代替一抗作陰性對照。具體步驟如下:1)石蠟切片厚4μm,常規(guī)脫蠟,置于3%過氧化氫甲醇溶液中,封閉內(nèi)源性過氧化物酶活性。2)蒸餾水沖洗,采用微波修復(fù)法進(jìn)行抗原修復(fù)。3)PB S洗,加入正常山羊血清,37℃,30min,封閉內(nèi)源性生物素;甩掉血清,加一抗。4)PB S沖洗,5min,3次;滴加二抗(均為生物素標(biāo)記羊抗兔IgG),37 ℃,25min。5)PB S 沖洗,5min,3次;滴加辣根酶標(biāo)記鏈霉卵白素(SP),37℃,20min。6)PB S 沖洗,5min,4 次。7)用新鮮配制的 DAB-H2O2液顯色,光鏡下觀察并控制顯色程度;蒸餾水沖洗,終止顯色。8)蘇木素輕度復(fù)染,脫水、透明、封片,光鏡觀察,陽性部位呈棕黃色。
免疫組化結(jié)果用HPIAS-1000高清晰度彩色病理圖文分析系統(tǒng)分析3組大鼠CTGF的靜態(tài)灰度值。CTGF的表達(dá)強(qiáng)度與測得的灰度值呈負(fù)相關(guān)。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 所有數(shù)據(jù)用SPSS 19.0處理,計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示。兩組間比較采用t檢驗(yàn),組間比較采用單因素方差分析處理,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程順利,各組死亡大鼠:A組1只、B組1只、C組5只、D組3只、E組3只、F組2只。故至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)各組實(shí)驗(yàn)大鼠數(shù)量為:A組(n=9)、B 組(n=13)、C 組(n=9)、D 組(n=11)、E 組(n=11)、F組(n=12)。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析如下。
2.1 各組大鼠血糖比較 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),各糖尿病大鼠(B、C、D、E、F 組)血糖比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。
2.2 各組股動(dòng)脈TGF-β1、CTGF表達(dá)水平 見表1。與正常對照組比較,糖尿病模型組CTGF、TGF-β1均明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01);與正常對照組比較各治療組,CTGF、TGF-β1均升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);各中藥治療組與糖尿病模型組比較,CTGF、TGF-β1均降低,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與糖尿病模型組比較,西藥組 CTGF、TGF-β1 均降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與西藥組比較中藥高劑量組,CTGF、TGF-β1均有降低,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
表1 各組大鼠股動(dòng)脈中CTGF、TGF-β1的表達(dá)水平(±s)Tab.1 Theexpression levelsof CTGF and TGF-β1 in arteria cruralisof rats in each group(±s)
表1 各組大鼠股動(dòng)脈中CTGF、TGF-β1的表達(dá)水平(±s)Tab.1 Theexpression levelsof CTGF and TGF-β1 in arteria cruralisof rats in each group(±s)
注:與正常組比較,*P<0.05,**P<0.01;與模型組比較,▲P<0.05,▲▲P<0.01。
組別 n CTGF TGF-β1正常對照組 9 1.45±0.16 12.47±2.83 DM 模型組 13 6.11±0.67** 43.25±3.16**加味方高劑量組 9 2.86±0.30*▲▲ 16.42±1.68*▲▲加味方中劑量組 11 3.14±0.12*▲ 24.74±2.53*▲加味方低劑量組 11 3.62±0.21*▲ 31.86±4.39*▲二甲雙胍治療組 12 3.29±0.30*▲ 28.75±4.55*▲
2.3 各組大鼠免疫組化圖像觀察及分析 CTGF:正常對照組大鼠胞漿有散在黃色物質(zhì),呈弱陽性改變;模型組血管黏膜下層細(xì)胞漿可見大量棕黃色物質(zhì)表達(dá)呈強(qiáng)陽性反應(yīng),治療組血管細(xì)胞CTGF表達(dá)都明顯下降(P<0.01),其中,中藥高劑量組與西藥對照組表達(dá)有差別,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
TGF-β1:TGF-β1主要在胞漿中表達(dá)。正常對照組大鼠胞漿有散在黃色物質(zhì),呈弱陽性改變;模型組TGF-β1表達(dá)明顯多的棕黃色顆粒物質(zhì),呈強(qiáng)陽性反應(yīng),治療后,與造模組比較,中藥組TGF-β1表達(dá)明顯下降(P<0.01),二甲雙胍對 TGF-β1表達(dá)有影響,與中藥中劑量組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),與中藥高劑量組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
血管壁纖維化,作為糖尿病的主要并發(fā)癥,表現(xiàn)在過量的細(xì)胞外基質(zhì)的沉積導(dǎo)致血管管腔直徑的縮小及動(dòng)脈壁的增厚。研究發(fā)現(xiàn)TGF-β及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在血管纖維化中起著重要作用,并與CTGF有著密切聯(lián)系。
TGF-β對于基質(zhì)蛋白聚集和膠原纖維沉積具有重要調(diào)節(jié)作用,TGF-β在細(xì)胞外基質(zhì)沉積過程中在減少基質(zhì)降解酶及增加降解抑制劑合成的同時(shí),還促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖,在多種組織器官纖維化發(fā)展中起關(guān)鍵作用[1]。近年來,越來越多的研究已經(jīng)提出以TGF-β1為靶目標(biāo)抗纖維化。通過消除纖維化發(fā)展過程中病變組織產(chǎn)生的過多TGF-β1來預(yù)防或阻斷纖維化的發(fā)展已成為纖維化防治研究的最新熱點(diǎn)[2]。結(jié)締組織生長因子是一種屬于CCN家族的生長因子,是與組織纖維化密切相關(guān)的促纖維化細(xì)胞因子。正常生理情況下,其在維持正常細(xì)胞和結(jié)締組織功能中具有至關(guān)重要的作用,它還在一些疾病引起的組織損傷修復(fù)及血管形成中起重要作用[3]。病理情況下,CTGF過度表達(dá)與某些增生性或纖維化疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[4]。研究表明,CTGF能夠直接誘導(dǎo)結(jié)締組織細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)合成,是可以刺激成纖維細(xì)胞增殖和ECM沉積的生長因子[5]。CTGF生物學(xué)效應(yīng)相對單一,多在TGF-β下游起作用,能特異性介導(dǎo)TGF-β1促細(xì)胞增殖、促進(jìn)組織器官纖維化和ECM合成。CTGF是TGF-β1誘導(dǎo)組織纖維化的下游成分,CTGF啟動(dòng)子中包含了TGF-β1的反應(yīng)元件(T RE/BCE-1),TGF-β1可促進(jìn)CTGF表達(dá)上調(diào)[6]。CTGF與TGF-β共同作用能促進(jìn)慢性纖維化,許多纖維化疾病都存在TGF-β與CTGF的高表達(dá)。CTGF能有效促進(jìn)血管生成、細(xì)胞趨化及誘導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)生成,在多種組織細(xì)胞都有其表達(dá),其中包括血管內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞及成纖維細(xì)胞。有研究表明,CTGF可參與血管的損傷修復(fù),可直接誘導(dǎo)結(jié)締組織細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)合成,與血管纖維化密切相關(guān)[7]。
中醫(yī)對糖尿病血管并發(fā)癥病機(jī)的認(rèn)識,主要是本虛標(biāo)實(shí)論、從瘀論、從脾論和從肝論,最有代表性是本虛標(biāo)實(shí)論和從瘀論[8]。王憶黎[9]認(rèn)為本病的病機(jī)以標(biāo)本虛實(shí)為主線,圍繞虛、瘀、痰、毒4個(gè)環(huán)節(jié)。本虛主要有脾氣虛、腎陰不足、脾腎兩虛、甚至陰陽兩虛,而瘀、痰、毒則是構(gòu)成標(biāo)實(shí)的基本要素。吳深濤[10]認(rèn)為消渴病與其并發(fā)癥實(shí)質(zhì)上是由虛致實(shí),又因?qū)嵵绿摰南鄬Φ囊蚬P(guān)系。但大多認(rèn)為本病氣陰兩虛為本,痰濁瘀血為標(biāo),互為因果惡性循環(huán),致使糖尿病血管病變進(jìn)行性發(fā)展加重。因此益氣養(yǎng)陰、活血化瘀是治療糖尿病血管并發(fā)癥的常用大法。用于瘀熱互結(jié)的經(jīng)方桃核承氣湯伍以益氣養(yǎng)陰藥而成的加味桃核承氣湯既往有研究表明在防治糖尿病血管并發(fā)癥上有很好的作用[11]。通過本研究證實(shí)其能有效降低致纖維化因子TGF-β1、CTGF在實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠大血管病變中的表達(dá),其對DM大血管病變有改善作用,并存在劑量依賴關(guān)系。這為今后的研究以及防治糖尿病血管病變提供一條新途徑。
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Expression of TGF-β1 and CTGF in ratswith experimentaldiabeticmacroangiopathy and intervention role of traditionalChinesemedicine
WANG Jun,XUYang,YUANXiang-ke,ZHANGXue-yong,DINGZhi-ming
(Th e FirstHospital Affiliated of Tianjin University of TCM,Tianjin 300193,Chi na)
[Objective]To explore the pathogenesismechanism ofmacroangiopathy in diabetic patients trough observing the expression of TGF-β1 and CTGF in ratswith experimental diabeticmacroangiopathy and decide the target in preventing and treating themacroangiopathy in patientswith diabetes through observing the preventing effectof TCM.[Methods]Among eightymale SD rats seventywere induced with diabetes(DM).They were divided into 5 groups:model group(n=14),high,medium and low dose of traditional Chinese medicine groups(n=14),melbine group(n=14).All rats in these six groupswere givingwith ordinary feed for12 weeks.After that,arteria cruraliswasobtained and the site and change ofexpression ofCTGFand TGF-β1 in which were observed.[Results]TGF-β1wasmainly expressed in the cytoplasm.It is strong positive inmodelgroup.In Chinesemedicine intervention groups the expression of TGF-β1 was declined obviously(P<0.01).Melbine has influence on the expression of TGF-β1,but the comparison with high dose of traditional Chinesemedicine group has significantdifference(P<0.05).A large ofbrown-1yellowmaterialwith strong positive reaction(CTGF)could be seen in cytochylema in submucosa ofblood vesselsofmodelgroup.But the CTGFexpressionwasallsignificantly lowered in cellofblood vessels in drug intervention groups(P<0.01).The difference ofexpression between high dose group and Westernmedicine controlgroup was statistically different.[Conclusion]1)The onsetofdiabetic angiopathymay be concerned with fibrosis.2)Modified Taohe Chengqi Decoction can reduce the expression of Fibrosis factor TGF-β1 and CTGF in ratswith experimentaldiabeticmacroangiopathy.Itcan improvemacroangiopathy in DM and hasa dose-1dependent relationship.
diabetesmellitus 2macroangiopathy;macroangiopathy fibrosis;traditionalChinesemedicine;CTGF;TGF-β1;immunohistochemistry
R587.2
A
1672-1519(2012)03-0266-04
天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(09JCYBJC12500)。
王 軍(1962-),女,博士,主任醫(yī)師,教授,主要從事中醫(yī)糖尿病足與周圍血管病相關(guān)研究工作。
2012-04-22)