严重烧伤后某些细胞因子与内脏功能损害的关系
作者:刘旭盛 杨宗城 罗中华 黄文华 黎 鳌 曹 珮
单位:630038 重庆第三军医大学西南医院烧伤研究所
关键词:烧伤;多器官衰竭;肿瘤坏死因子;白细胞介素1
中华医学杂志930908
摘要 以生物法检测了24例严重烧伤患者血清肿瘤环死因子(TNF)活性和血液单核细胞体外产生白细胞介素-1(IL-1)能力的变化,同时检测心脏及肝脏酶和某些生化代谢等指标,结果发现烧伤后TNF活性明显增加,IL-1体外产生能力明显下降。在多器官衰竭(MOF)组,其变化与心、肝酶类变化明显相关;而患者均呈发热,低蛋白血症,高乳酸血症等组织缺血缺氧和高分解代谢状态,提示TNF、IL-1参与了MOF的发生发展过程。
对严重烧伤后发生多器官衰竭(MOF)的发病机理及防治的研究,已成为严重烧伤救治的重要课题。近年来许多学者提出了一些假说,特别是对体液,细胞因子的作用引起了广泛重视〔1~3〕,但在众多因子中究竟谁起主导作用,尚不清楚。最近不少学者提出肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素1(IL-1)等在其中具有主导和启动作用,为此我们利用生物学方法同时检测了血清TNF和血单核细胞体外产生IL-1能力的变化,并结合内脏功能和全身感染等情况,试图探索严重烧伤后MOF的发生发展机制,为MOR的进一步临床研究和防治提供参考。
, 百拇医药
对象及方法
一、临床资料
烧伤患者24例(男17例,女7例),年龄18~43岁。平均烧伤总面积为70±21%(25%~100%),Ⅲ度烧伤面积26±32%。24例患者有9例发生重度休克,9例发生严重全身感染(败血症或脓毒血症)。24例中,有内脏功能损害者7例,3例发生 MOF,MOF按杨宗城等〔4〕的标准判定。
二、检测方法
1.标本收集:在烧伤后第1、2、3、5、7、10、14和21天,于清晨取空腹静脉血。
2.检测指标:(1)血常规,血清心肌酶类,包括天冬氨酸转氨酶(AST)、肌酸磷酸激酶(CPK)、乳酸脱氢酶(LDH)和α羟丁酸脱氢酸(αHBDH);肝脏酶为丙氨酸转氨酶(ALT)和乳酶脱氢酶。(2)血乳酸(LA),取静脉血2ml(抗凝),分离血浆后以酶法测定。(3)血清TNF活性测定:参照 Flick 等〔5〕的方法,以小鼠成纤维细胞瘤(L929)细胞株为靶细胞,有Beckman Du-7紫外分光光度计,550nm波长测定吸光度(A),检测待测血清对L929细胞的杀伤率,以皮表示血清 TNF 活性。计算机公式为:
, 百拇医药
(Act D:放线菌素D)正常对照取自21名健康献血员的标本;相对对照值为1。(4)血单核细胞体外产生IL-1量的测定:参照 Luger 等〔6〕的方法:正常对照组取各自30名健康献血员,相对对照值为1。分离出血单个核细胞,并以贴壁法获取单核细胞,用大肠杆菌(O55B5)内毒素刺激单核细胞产生IL-1,以5~7周龄的 C57BL/6小鼠胸腺淋巴细胞作为靶细胞,以3H-TdR掺入法观察受作用后的胸腺淋巴细胞转化率,以此表示IL-1活性,(5)病理检查:3例MOF患者死后行常规大体和光镜检查。
3.统计学处理:所有数据均以(±s)表示,数据行单因素方差分析和相关分析。
结 果
一、一般情况
, 百拇医药
烧伤后患者均有发热,白细胞总数先升高后降至正常范围。中性粒细胞比率明显升高,血小板伤后早期(5天以内)明显降低,且都以内脏功能损害及MOF患者表现更明显。
二、血清酶类
血清心肌酶谱(主要包括AST、CPK、LDH和α-HBDH)和肝脏酶(主要为ALT和LDH)在伤后均升高,尤以早期明显,亦均以内脏功能损害及MOF患者升高更为显著。
三、血有机代谢物
烧伤后血浆 LA 明显升高,而胶体渗透压(COP)、血清总蛋白(TP)、白蛋白(Alb)则明显降低,血糖(Su)先升高后降低,这些也都以内脏功能损害及MOF患者更明显。
四、血清TNF活性和血单核细胞体外产生IL-1量的变化(表1,2)。
, 百拇医药
表1 烧伤患者血清TNF及血单核细胞体外产生IL-1的变化(±s) 项目
对照组
烧伤组(伤后天数)(n=24)
1
2
3
5
7
10
14
21
, 百拇医药
TNF
0.17±0.10(n=21)
0.86±0.04*
0.85±0.05*
0.82±0.05*
0.69±0.05*
0.65±0.07*
0.56±0.11*
0.44±0.08*
0.16±0.14
, 百拇医药
IL-1
1.00
(n=30)
0.88±0.55
0.79±0.31*
0.86±0.41
0.76±0.43*
0.67±0.26*
0.78±0.32*
0.72±0.33*
0.82±0.41
, http://www.100md.com
注:表内数据为相对值,以对照组IL-1值为1计算(下表同);*烧伤后对照组相比P<0.01
表2 严重全身感染组与轻度感染组血单核细胞体外产生IL-1(±s)的情况 项目
例数
伤后天数
1
2
3
5
7
10
, 百拇医药
14
21
严重全身感染
9
0.53±0.10
0.57±0.26
0.50±0.30
0.515±0.31
0.62±0.32
0.59±0.24
0.79±0.51
0.85±0.25
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轻度感染
11
1.10±0.71
0.96±0.23*
1.00±0.39*
0.88±0.43*
0.69±0.24
0.85±0.32*
0.69±0.28
0.81±0.49
*P<0.05(两组间相比)
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五、MOF患者 TNF、IL-1与血清心、肝酶谱的相关性(表3)
表3 MOF患者TNF、IL-1与心脏、肝脏酶谱的相关性(r) 项目
CPK
αHBDH
H-LDH
ALT
L-LDH
TNF
0.687*
0.825*
0.809*
, http://www.100md.com
0.738*
0.736*
IL-1
-0.769*
-0.906**
-0.90**
-0.797**
-0.846**
*P<0.05,**P<0.01
六、病理检查结果
, 百拇医药
大体可见心、肝、肾、肺和脾肿大以及某些脏器出血、水肿和感染表现;而光镜检查则
可见脏器水肿、出血,细胞变性、坏死,血管内血栓形成,组织内大量炎性细胞聚集和浸润。
讨 论
一、MOF发生情况及诱发因素
本组24例中,除4例出现了单纯肺功能衰竭外,有3例因发生 MOF 而死亡,此3例MOF所累及脏器均为3个以上(包括心、肝、肺、肾),且伴有重度休克和严重全身感染。而未发生 MOF 的21例,仅6例发生严重休克和全身感染,其中3例单纯肺功能衰竭。3例MOF中有2例死于伤后5天内,1例死于伤后14天。此3例的总烧伤面积和Ⅲ度烧伤面积均明显大于无MOF组。由此可见,严重深度烧伤,严重休克和全身性严重感染是烧伤后MOF发生发展的重要基础和原因。而大量的体液、细胞因子在其发生发展中起着重要的作用。
, 百拇医药
二、TNF和IL-1在严重烧伤后的变化及其参与内脏功能损害的机制探讨
1.血清TNF水平、血单核细胞受 LPS 刺激体外产生IL-1的能力变化:本组血清TNF活性第1天即迅速升高并达峰值(表1),提示休克所致组织缺血、缺氧和烧伤组织坏死等应激反应是其产生的诱因。而本组血液单核细胞在体外LPS再刺激后产生IL-1量(简称体外产生IL-1量)在烧伤后立即降低,至14天仍明显低于对照组(表1),于21于才出现回升趋势,并且MOF组明显低于非MOF组。有学者认为其可能由于:(1)除血液单核细胞外,组织中的巨噬细胞,其产生的IL-1可能在组织细胞的损伤或变化中意义更大〔6〕;(2)烧伤后血液中出现的单核细胞可能只代表了产生IL-1能力低下的亚群〔6〕;(3)由于在体内受超强刺激而活化以致产生IL-1的血单核细胞功能耗竭〔6〕;(4)存在抑制因子如IL-6,前列腺素E2(PGE2)的作用〔7〕。本组单核细胞体外产生IL-1的量,随病情轻重而高低不同,说明血中单核细胞产生IL-1的量与病情有关,可以有一定的代表性,因而第1,2两种可能性不大。此外测定是在体外进行,并洗涤去除了血清因素,故第4种可能也不成立。我们认为第3种解释符合本实验结果,所以体外血单核细胞IL-1产生量的降低,可能反映了体内该细胞的产生的IL-1量增多,有待进一步证实。
, 百拇医药
2.TNF、IL-1在烧伤后MOF的发生发展中的作用及表现:血清TNF水平在MOF组早期与非MOF组均明显升高,但第5天MOF组的TNF水平则明显高于非MOF组,提示TNF活性在烧伤后持续较长时间升高者,更易于引起MOF以至死亡。而体外产生IL-1量在MOF组早期则明显低于非MOF组。从时相上看,MOF组血清TNF活性于烧伤后第1天即达峰值,而IL-1体外产生量第1天即开始降低,至第3天达最低值,同时MOF组各心肌酶于伤后2~3天达峰值;肝ALT和LDH第1天升高,第2天略降低,第3天又明显升高,可见TNF的活性变化早于脏器功能(尤其心功能)的变化;而体外产生IL-1量的降低也基本与内脏功能变化同步。从相关性分析看,MOF组血清TNF水平与心脏CPK、LDH、αHBDH及肝ALT、LDH均呈明显正相关(表3),而体外产生IL-1量则与它们均呈明显负相关(表3);这些结果提示,TNF和IL-1参与了内脏功能损害的发生发展。
3.TNF、IL-1参与烧伤后内脏功能损害的可能机制:(1)作用于血管内皮细胞,使其进入促凝状态和分泌促凝因子(VⅡ~IX),使利于并促进中性粒细胞和血小板粘附于血管内壁形成血栓,造成组织缺血缺氧。本组白细胞先高后降,血小板早期降低以内脏功能损害和MOF患者明显,且病理显示组织血栓形成和炎性细胞聚集支持这一推论。(2)发挥内源性致热原作用〔8〕,使机体发热,分解代谢增强,加上其恶病质效应,使机体衰竭易发生MOF。本组患者发热、消瘦、贫血、低蛋白血症及糖原消耗支持这一机制。(3)促进中性粒细胞自骨髓产生,释放和活化〔8,9〕,对组织细胞产生损害,促进MOF发生发展。本组血中性粒细胞比率升高,MOF患者病理检查粒细胞浸润支持这一论断。(4)由表2结果提示单核吞噬细胞系统过度活化产生 TNF、IL-1后功能耗竭,干扰机体防御功能,使易于发生严重全身感染及MOF。
, 百拇医药
参考文献
1 Borzotta AP,Polk HC Jr.Multiple system organ failure.Surg Clin North Am,1983,63∶315.
2 Anderson BO,Harken AH.Multiple organ failure:inflammatory priming and activation sequence promote autologous tissue injury. J Trauma,1990,30[12 Suppl]∶44.
3 Meakins JL.Etiology of multiple organ failure.J Trauma,1990,30[12 Suppl]∶S165.
4 杨宗城,赵琢道,黄跃生.烧伤后多脏器功能衷竭发病机理的临床研究.中华整形烧伤外科杂志,1992,8∶8.
, 百拇医药
5 Flick DA,Gifford GE.Comparison of in vitro cell cytotoxic assays for tumor necrosis factor.J Immunol Methods,1984,68 ∶167.
6 Luger A,Graf H,Schwarz HP,et al.Decreased serum interleukin l activity and monocyte interleukin l production in patients with fatal sepsis.Crit Care Med,1986,14∶458.
7 Ikemoto S,Kishimoto T,Ⅱmori H,et al.Defective interleukin-l production of monocytes in patients with bladder cancer. Br J Uro,1990,65∶181.
8 Le Junming,Vilcek Jan. Tumor necrosis factor and interleukin-l:cytokines with multiple overlapping biological activities. Lab Invest,1987,56∶234.
9 Oppenheim JJ,Kovacs EJ,Matsushima K,et al. There is more than one interleukin l.Immunology Today,1986,7(2)∶45.
(收稿:1993-03-13) 修回:1993-06-21, 百拇医药
单位:630038 重庆第三军医大学西南医院烧伤研究所
关键词:烧伤;多器官衰竭;肿瘤坏死因子;白细胞介素1
中华医学杂志930908
摘要 以生物法检测了24例严重烧伤患者血清肿瘤环死因子(TNF)活性和血液单核细胞体外产生白细胞介素-1(IL-1)能力的变化,同时检测心脏及肝脏酶和某些生化代谢等指标,结果发现烧伤后TNF活性明显增加,IL-1体外产生能力明显下降。在多器官衰竭(MOF)组,其变化与心、肝酶类变化明显相关;而患者均呈发热,低蛋白血症,高乳酸血症等组织缺血缺氧和高分解代谢状态,提示TNF、IL-1参与了MOF的发生发展过程。
对严重烧伤后发生多器官衰竭(MOF)的发病机理及防治的研究,已成为严重烧伤救治的重要课题。近年来许多学者提出了一些假说,特别是对体液,细胞因子的作用引起了广泛重视〔1~3〕,但在众多因子中究竟谁起主导作用,尚不清楚。最近不少学者提出肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素1(IL-1)等在其中具有主导和启动作用,为此我们利用生物学方法同时检测了血清TNF和血单核细胞体外产生IL-1能力的变化,并结合内脏功能和全身感染等情况,试图探索严重烧伤后MOF的发生发展机制,为MOR的进一步临床研究和防治提供参考。
, 百拇医药
对象及方法
一、临床资料
烧伤患者24例(男17例,女7例),年龄18~43岁。平均烧伤总面积为70±21%(25%~100%),Ⅲ度烧伤面积26±32%。24例患者有9例发生重度休克,9例发生严重全身感染(败血症或脓毒血症)。24例中,有内脏功能损害者7例,3例发生 MOF,MOF按杨宗城等〔4〕的标准判定。
二、检测方法
1.标本收集:在烧伤后第1、2、3、5、7、10、14和21天,于清晨取空腹静脉血。
2.检测指标:(1)血常规,血清心肌酶类,包括天冬氨酸转氨酶(AST)、肌酸磷酸激酶(CPK)、乳酸脱氢酶(LDH)和α羟丁酸脱氢酸(αHBDH);肝脏酶为丙氨酸转氨酶(ALT)和乳酶脱氢酶。(2)血乳酸(LA),取静脉血2ml(抗凝),分离血浆后以酶法测定。(3)血清TNF活性测定:参照 Flick 等〔5〕的方法,以小鼠成纤维细胞瘤(L929)细胞株为靶细胞,有Beckman Du-7紫外分光光度计,550nm波长测定吸光度(A),检测待测血清对L929细胞的杀伤率,以皮表示血清 TNF 活性。计算机公式为:
, 百拇医药
(Act D:放线菌素D)正常对照取自21名健康献血员的标本;相对对照值为1。(4)血单核细胞体外产生IL-1量的测定:参照 Luger 等〔6〕的方法:正常对照组取各自30名健康献血员,相对对照值为1。分离出血单个核细胞,并以贴壁法获取单核细胞,用大肠杆菌(O55B5)内毒素刺激单核细胞产生IL-1,以5~7周龄的 C57BL/6小鼠胸腺淋巴细胞作为靶细胞,以3H-TdR掺入法观察受作用后的胸腺淋巴细胞转化率,以此表示IL-1活性,(5)病理检查:3例MOF患者死后行常规大体和光镜检查。
3.统计学处理:所有数据均以(±s)表示,数据行单因素方差分析和相关分析。
结 果
一、一般情况
, 百拇医药
烧伤后患者均有发热,白细胞总数先升高后降至正常范围。中性粒细胞比率明显升高,血小板伤后早期(5天以内)明显降低,且都以内脏功能损害及MOF患者表现更明显。
二、血清酶类
血清心肌酶谱(主要包括AST、CPK、LDH和α-HBDH)和肝脏酶(主要为ALT和LDH)在伤后均升高,尤以早期明显,亦均以内脏功能损害及MOF患者升高更为显著。
三、血有机代谢物
烧伤后血浆 LA 明显升高,而胶体渗透压(COP)、血清总蛋白(TP)、白蛋白(Alb)则明显降低,血糖(Su)先升高后降低,这些也都以内脏功能损害及MOF患者更明显。
四、血清TNF活性和血单核细胞体外产生IL-1量的变化(表1,2)。
, 百拇医药
表1 烧伤患者血清TNF及血单核细胞体外产生IL-1的变化(±s) 项目
对照组
烧伤组(伤后天数)(n=24)
1
2
3
5
7
10
14
21
, 百拇医药
TNF
0.17±0.10(n=21)
0.86±0.04*
0.85±0.05*
0.82±0.05*
0.69±0.05*
0.65±0.07*
0.56±0.11*
0.44±0.08*
0.16±0.14
, 百拇医药
IL-1
1.00
(n=30)
0.88±0.55
0.79±0.31*
0.86±0.41
0.76±0.43*
0.67±0.26*
0.78±0.32*
0.72±0.33*
0.82±0.41
, http://www.100md.com
注:表内数据为相对值,以对照组IL-1值为1计算(下表同);*烧伤后对照组相比P<0.01
表2 严重全身感染组与轻度感染组血单核细胞体外产生IL-1(±s)的情况 项目
例数
伤后天数
1
2
3
5
7
10
, 百拇医药
14
21
严重全身感染
9
0.53±0.10
0.57±0.26
0.50±0.30
0.515±0.31
0.62±0.32
0.59±0.24
0.79±0.51
0.85±0.25
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轻度感染
11
1.10±0.71
0.96±0.23*
1.00±0.39*
0.88±0.43*
0.69±0.24
0.85±0.32*
0.69±0.28
0.81±0.49
*P<0.05(两组间相比)
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五、MOF患者 TNF、IL-1与血清心、肝酶谱的相关性(表3)
表3 MOF患者TNF、IL-1与心脏、肝脏酶谱的相关性(r) 项目
CPK
αHBDH
H-LDH
ALT
L-LDH
TNF
0.687*
0.825*
0.809*
, http://www.100md.com
0.738*
0.736*
IL-1
-0.769*
-0.906**
-0.90**
-0.797**
-0.846**
*P<0.05,**P<0.01
六、病理检查结果
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大体可见心、肝、肾、肺和脾肿大以及某些脏器出血、水肿和感染表现;而光镜检查则
可见脏器水肿、出血,细胞变性、坏死,血管内血栓形成,组织内大量炎性细胞聚集和浸润。
讨 论
一、MOF发生情况及诱发因素
本组24例中,除4例出现了单纯肺功能衰竭外,有3例因发生 MOF 而死亡,此3例MOF所累及脏器均为3个以上(包括心、肝、肺、肾),且伴有重度休克和严重全身感染。而未发生 MOF 的21例,仅6例发生严重休克和全身感染,其中3例单纯肺功能衰竭。3例MOF中有2例死于伤后5天内,1例死于伤后14天。此3例的总烧伤面积和Ⅲ度烧伤面积均明显大于无MOF组。由此可见,严重深度烧伤,严重休克和全身性严重感染是烧伤后MOF发生发展的重要基础和原因。而大量的体液、细胞因子在其发生发展中起着重要的作用。
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二、TNF和IL-1在严重烧伤后的变化及其参与内脏功能损害的机制探讨
1.血清TNF水平、血单核细胞受 LPS 刺激体外产生IL-1的能力变化:本组血清TNF活性第1天即迅速升高并达峰值(表1),提示休克所致组织缺血、缺氧和烧伤组织坏死等应激反应是其产生的诱因。而本组血液单核细胞在体外LPS再刺激后产生IL-1量(简称体外产生IL-1量)在烧伤后立即降低,至14天仍明显低于对照组(表1),于21于才出现回升趋势,并且MOF组明显低于非MOF组。有学者认为其可能由于:(1)除血液单核细胞外,组织中的巨噬细胞,其产生的IL-1可能在组织细胞的损伤或变化中意义更大〔6〕;(2)烧伤后血液中出现的单核细胞可能只代表了产生IL-1能力低下的亚群〔6〕;(3)由于在体内受超强刺激而活化以致产生IL-1的血单核细胞功能耗竭〔6〕;(4)存在抑制因子如IL-6,前列腺素E2(PGE2)的作用〔7〕。本组单核细胞体外产生IL-1的量,随病情轻重而高低不同,说明血中单核细胞产生IL-1的量与病情有关,可以有一定的代表性,因而第1,2两种可能性不大。此外测定是在体外进行,并洗涤去除了血清因素,故第4种可能也不成立。我们认为第3种解释符合本实验结果,所以体外血单核细胞IL-1产生量的降低,可能反映了体内该细胞的产生的IL-1量增多,有待进一步证实。
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2.TNF、IL-1在烧伤后MOF的发生发展中的作用及表现:血清TNF水平在MOF组早期与非MOF组均明显升高,但第5天MOF组的TNF水平则明显高于非MOF组,提示TNF活性在烧伤后持续较长时间升高者,更易于引起MOF以至死亡。而体外产生IL-1量在MOF组早期则明显低于非MOF组。从时相上看,MOF组血清TNF活性于烧伤后第1天即达峰值,而IL-1体外产生量第1天即开始降低,至第3天达最低值,同时MOF组各心肌酶于伤后2~3天达峰值;肝ALT和LDH第1天升高,第2天略降低,第3天又明显升高,可见TNF的活性变化早于脏器功能(尤其心功能)的变化;而体外产生IL-1量的降低也基本与内脏功能变化同步。从相关性分析看,MOF组血清TNF水平与心脏CPK、LDH、αHBDH及肝ALT、LDH均呈明显正相关(表3),而体外产生IL-1量则与它们均呈明显负相关(表3);这些结果提示,TNF和IL-1参与了内脏功能损害的发生发展。
3.TNF、IL-1参与烧伤后内脏功能损害的可能机制:(1)作用于血管内皮细胞,使其进入促凝状态和分泌促凝因子(VⅡ~IX),使利于并促进中性粒细胞和血小板粘附于血管内壁形成血栓,造成组织缺血缺氧。本组白细胞先高后降,血小板早期降低以内脏功能损害和MOF患者明显,且病理显示组织血栓形成和炎性细胞聚集支持这一推论。(2)发挥内源性致热原作用〔8〕,使机体发热,分解代谢增强,加上其恶病质效应,使机体衰竭易发生MOF。本组患者发热、消瘦、贫血、低蛋白血症及糖原消耗支持这一机制。(3)促进中性粒细胞自骨髓产生,释放和活化〔8,9〕,对组织细胞产生损害,促进MOF发生发展。本组血中性粒细胞比率升高,MOF患者病理检查粒细胞浸润支持这一论断。(4)由表2结果提示单核吞噬细胞系统过度活化产生 TNF、IL-1后功能耗竭,干扰机体防御功能,使易于发生严重全身感染及MOF。
, 百拇医药
参考文献
1 Borzotta AP,Polk HC Jr.Multiple system organ failure.Surg Clin North Am,1983,63∶315.
2 Anderson BO,Harken AH.Multiple organ failure:inflammatory priming and activation sequence promote autologous tissue injury. J Trauma,1990,30[12 Suppl]∶44.
3 Meakins JL.Etiology of multiple organ failure.J Trauma,1990,30[12 Suppl]∶S165.
4 杨宗城,赵琢道,黄跃生.烧伤后多脏器功能衷竭发病机理的临床研究.中华整形烧伤外科杂志,1992,8∶8.
, 百拇医药
5 Flick DA,Gifford GE.Comparison of in vitro cell cytotoxic assays for tumor necrosis factor.J Immunol Methods,1984,68 ∶167.
6 Luger A,Graf H,Schwarz HP,et al.Decreased serum interleukin l activity and monocyte interleukin l production in patients with fatal sepsis.Crit Care Med,1986,14∶458.
7 Ikemoto S,Kishimoto T,Ⅱmori H,et al.Defective interleukin-l production of monocytes in patients with bladder cancer. Br J Uro,1990,65∶181.
8 Le Junming,Vilcek Jan. Tumor necrosis factor and interleukin-l:cytokines with multiple overlapping biological activities. Lab Invest,1987,56∶234.
9 Oppenheim JJ,Kovacs EJ,Matsushima K,et al. There is more than one interleukin l.Immunology Today,1986,7(2)∶45.
(收稿:1993-03-13) 修回:1993-06-21, 百拇医药