低剂量γ射线对小鼠产生血清特异性抗体的影响
作者：刘青杰 陈德清
单位：(北京，卫生部工业卫生实验所 100088)
关键词：免疫刺激；低剂量辐射；小鼠；狂犬病毒；特异性IgG
中华放射医学与防护杂志980611 目的 探讨低剂量电离辐射对小鼠特异性抗体产生是否有影响。方法 昆明种雄性小鼠单次照射60Co γ射线后，用狂犬疫苗全程免疫，ELISA法测定小鼠狂犬病毒特异性IgG抗体水平。结果 ①5～30 cGy γ射线照射的小鼠血清中特异性抗体水平显著高于对照，其中10 cGy为刺激血清特异性抗体产生的最佳剂量；②10cGy照射，小鼠血清中特异性抗体水平的峰值显著高于对照组的峰值，而且其峰值提前出现；③10cGy照射引起的特异性抗体水平的增高可持续1周。结论 低剂量电离辐射可对小鼠血清特异性抗体的产生有刺激作用，并可持续一定的时间。
Hormesis of specific IgG antibody to rabies virus in serum of mice irradiated with low dose γ-rays.
, http://www.100md.com
Liu Qingjie,Chen Deqing.Laboratory of Industrial Hygiene, Ministry of Health,Beijing 100088,China.
Objective To explore the effect of low dose ionizing radiation on specific antibody in mouse serum.Methods Kunming strain male mice,weighing 18-22 g,aged 6-8 weeks,were immunized intraperitoneally with rabies vaccine after exposure to cobalt-60 γ-rays.The specific IgG antibody against rabies virus in mouse serum was measured.Results (1)The serum levels of specific IgG in mice irradiated with 5-30 cGy γ-rays were significantly elevated in comparison with those in control mice (P<0.01),the optimum stimulating dose being 10 cGy.(2)Exposure to 10 cGy caused significant enhancement and earlier emergence of the peak level of specific IgG in serum.(3)The hormesis of specific IgG to rabies virus induced by 10 cGy γ-rays could last one week at least.Conclusion Low dose ionizing radiation can enhance the level of specific antibody in mouse serum,and this effect can last for one week at least.
, 百拇医药
Key words Humoral immune hormesis Low dose γ-rays Mice Rabies virus Specific IgG
近来，低剂量电离辐射引起的生物效应得到国内外放射生物学家的广泛重视，对低剂量电离辐射对机体免疫功能的刺激作用，包括白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、γ-干扰素等细胞因子的分泌、免疫细胞增殖以及溶血空斑细胞(PFC)反应在人体及动物实验也得到证实[1]。因此可以推论低剂量电离辐射能刺激免疫反应的最终产物-抗体产生增强。本研究试图探讨低剂量电离辐射对小鼠血清狂犬病毒特异性IgG抗体产生的影响。
1 材料和方法
1.1 动物：健康昆明种雄性小鼠，6～8周龄，18～22 g，由中国预防医学科学院流行病研究所动物中心提供。
, http://www.100md.com 1.2 照射：由中国计量科学研究院钴源室(国家一级标准实验室)提供的60Co γ射线源照射动物，放射源至小鼠中心距离为2.5 m，均匀场直径为25 cm，均为单次照射，小鼠的吸收剂量分别为0， 2.5， 5.0， 7.5， 10， 15和30cGy；吸收剂量率为1.015 cGy/min。
1.3 免疫：腹腔注射浓缩地鼠肾狂犬病毒疫苗(由北京生物制品研究所提供)全程免疫动物(即第0，5和10天各免疫一次)。
1.4 血清：经眼球内眦静脉丛取静脉血分离血清。
1.5 抗体测定：采用卫生部兰州生物制品研究所生产用于人的狂犬病毒抗体酶标试剂盒(ELISA间接法)。在本研究中用于测定小鼠血清抗体时，将酶标物改为辣根过氧化物酶标记的A蛋白。加底物液反应后加酸终止，在450 nm波长下用酶标仪进行测定，读取吸光度(A值)，扣除非特异孔的吸光度值(NSB A值)，即为小鼠血清的净吸光度值。
, 百拇医药
1.6 统计分析：用STATA软件进行统计处理，组间差异用Student's t检验。
2 结果
2.1 刺激作用的最佳剂量
随机分成7组的小鼠，分别照射不同剂量γ射线后9小时开始用狂犬病毒疫苗免疫，经全程免疫后10天测定小鼠血清中特异性IgG抗体水平(用净吸光度值表示)。从表1可见：照射2.5cGy的小鼠与对照组比差异无显著性(P>0.05)；在5，7.5，10，15，30 cGy照射组均显著高于对照组(P<0.01)，其中10cGy组小鼠血清特异性IgG抗体水平与对照组小鼠差别最大，为对照的186%。因此，10cGy为最佳刺激剂量。
表1 低剂量γ射线全身照射后对小鼠血清
狂犬病毒特异性抗体水平的影响 吸收剂量
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(cGy)
动物数
(只)
净吸光度值
(
±s)
对照的
百分数
0
11
0.105±0.044
100.0
2.5
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12
0.133±0.051
127.0
5.0
12
0.158±0.039**
150.8
7.5
11
0.174±0.045**
165.4
10.0
, 百拇医药
12
0.195±0.061**
185.7
15.0
10
0.164±0.031**
156.2
30.0
12
0.159±0.025**
151.6
注：NSB A值为0.002； 与对照组相比，*P<0.01
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2.2 刺激作用的时相变化
实验共12组小鼠，其中6组进行照射，另外6组不进行照射(作为对照)。照射组照射10cGy γ射线，9小时后开始用狂犬病毒疫苗免疫，分别于全程免疫后第3，6，10，15，20和25天测定血清特异性IgG抗体水平(表2)。结果表明：全程免疫后第3，6，10，15天小鼠血清狂犬病毒IgG水平均显著高于对照(P<0.05、P<0.01)，到20天和25天与对照组相比，特异性抗体水平仍有增高的趋势，但差异无显著性(P>0.05)。
照射组在全程免疫后3天血清中狂犬病毒IgG抗体水平显著升高(与对照组相比较)，10天达到高峰，20天时与对照组比较差异无显著性。未照射组抗体水平在全程免疫后20天出现的峰值(0.143±0.012)与照射组10天出现的峰值(0.164±0.025)差异有显著性(P<0.05)。
表2 全身照射10cGy γ射线后小鼠血清狂犬病
, 百拇医药
毒特异性抗体水平随时间的变化(±s) 全程免疫后天数
对照组A值
照射组A值
3
0.104±0.013
0.131±0.026**
6
0.122±0.011
0.149±0.026**
10
, http://www.100md.com
0.123±0.018
0.164±0.025**
15
0.123±0.020
0.150±0.025*
20
0.143±0.012
0.150±0.030
25
0.114±0.005
0.116±0.008
, 百拇医药
注：各组动物均为10只； NSB A值为0.001
与对照组比较 * P<0.05；**P<0.01
2.3 刺激作用的持续时间
5组小鼠全身照射10cGy后，分别在第1，3，7，14和21天用狂犬病毒疫苗进行全程免疫。全程免疫后10天测定小鼠血清中狂犬病毒特异性IgG抗体水平，结果(表3)表明：照射后第1，3和7天首次免疫组小鼠血清特异性抗体水平显著高于对照(P<0.05)，而在第14天和21天首次免疫组与对照组比较差异无显著性(P<0.05)，这说明低剂量γ射线引起的小鼠血清狂犬病毒特异性IgG抗体水平增高的作用可持续7天。
表3 全身照射10cGy γ射线诱导小鼠血清狂犬病毒
特异性抗体水平增高的持续时间 首次免疫时间
, 百拇医药
(照射后天数)
动物数(只)
吸光度(A值)
(±s)
对照
12
0.098±0.008
1
12
0.129±0.022*
3
, 百拇医药
12
0.114±0.015*
7
12
0.124±0.025*
14
12
0.102±0.015
21
12
0.098±0.024
注：NSB A值为0.002； 与对照组相比 * P<0.05
, 百拇医药
3 讨论
本研究以狂犬疫苗作为抗原，证实了低剂量γ射线对小鼠血清特异性抗体的产生确有刺激作用，此作用不仅有一定的剂量范围(5～30cGy)，而且最佳吸收剂量10cGy后，小鼠血清中特异性抗体水平的峰值显著高于对照小鼠的抗体峰值，出现时间提前，从另一侧面证明了低剂量电离辐射的免疫刺激作用。而有关人群研究结果多为阴性。陈识杰等[2]对广东高本底地区居民血清中三种免疫球蛋白(IgA、IgG和IgM)含量进行测定，结果高本底地区居民血清中三种免疫球蛋白含量与对照地区居民比差异无显著性；作者认为造成这种结果可能的原因：一是高本底地区辐射剂量低；二是调查人数太少。从本研究的结果还可以推论或许尚有特异性不强的原因。
有研究表明低剂量电离辐射可诱导对T细胞依赖性抗原(TD抗原)的刺激作用，而对TI抗原(T细胞非依赖性抗原)无刺激作用[3]。本研究中所用的狂犬病毒抗原为TD抗原，因此本研究也支持了上述结论。
, 百拇医药
有关低水平电离辐射诱导的免疫刺激作用的持续时间目前还存在分歧。UNSCEAR 1994报告中认为：低水平辐射仅引起免疫系统的短暂效应，这些效应对辐射致癌可能没有重要影响[4]。而刘树铮认为低剂量电离辐射整体照射小鼠诱导的刺激作用可持续数周之久[5]。本研究表明：低剂量电离辐射(10cGy γ射线)诱导的免疫刺激作用可持续7天，不超过2周。
我们曾报道[7]低剂量γ射线刺激小鼠产生的血清特异性溶血素(绵羊红细胞-SRBC诱导的特异性抗体)水平显著高于对照，和本研究相比，仅仅引起刺激作用的辐射剂量范围稍有不同：以SRBC的研究中刺激作用的剂量范围为2.5～10cGy，而本研究中为5～30cGy。造成这种结果的原因可能是抗原性质的不同。然而刺激作用的最佳吸收剂量均为10cGy；照射最佳吸收剂量10cGy后，小鼠血清中特异性IgG抗体水平的峰值显著高于对照小鼠的抗体峰值，出现时间提前以及刺激作用的持续时间为7天，这几方面是一致的。因此，两项研究均证实了低剂量辐射可刺激特异性抗体的产生。
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本研究中最佳刺激的吸收剂量为10cGy，这与以往有关低剂量电离辐射诱导的细胞免疫刺激作用的最佳剂量多为7.5cGy[6]稍有不同，考虑可能一是因为照射的剂量率不同；二是所观察的指标不同引起。
参考文献
1 Liu Shuzheng.Stimulatory effect of low dose radiation on immunity.Abstracts of the 4th International Conference on High Levels of Natural Radiation,Beijing,China,October 1996,8.
2 陈识杰，姜雅梅，于河有，等.广东高本底地区居民血清免疫球蛋白含量的测定.中华放射医学与防护杂志，1982，2：68.
3 Frank J ,McConahey PJ.Enhance of antibody formation by whole-body X-radiation.J Exp Med,1963,117:833.
, 百拇医药
4 UNSCEAR.Sources and effects of ionizing radiation.UN Press,1994,185.
5 刘树铮.辐射危害的阈值问题——纪念伦琴发现X射线100周年.国外医学放射医学核医学分册，1995，19：204.
6 刘树铮，刘伟宏，齐进，等.低剂量辐射增强免疫的细胞机制.中华放射医学与防护杂志，1992，12：299.
7 刘青杰，陈德清，低剂量γ射线对小鼠特异性溶血素产生的刺激作用.辐射研究与辐射工艺学报，1998，16：122-124
(收稿：1998-05-07 修回：1998-12-03), 百拇医药
单位：(北京，卫生部工业卫生实验所 100088)
关键词：免疫刺激；低剂量辐射；小鼠；狂犬病毒；特异性IgG
中华放射医学与防护杂志980611 目的 探讨低剂量电离辐射对小鼠特异性抗体产生是否有影响。方法 昆明种雄性小鼠单次照射60Co γ射线后，用狂犬疫苗全程免疫，ELISA法测定小鼠狂犬病毒特异性IgG抗体水平。结果 ①5～30 cGy γ射线照射的小鼠血清中特异性抗体水平显著高于对照，其中10 cGy为刺激血清特异性抗体产生的最佳剂量；②10cGy照射，小鼠血清中特异性抗体水平的峰值显著高于对照组的峰值，而且其峰值提前出现；③10cGy照射引起的特异性抗体水平的增高可持续1周。结论 低剂量电离辐射可对小鼠血清特异性抗体的产生有刺激作用，并可持续一定的时间。
Hormesis of specific IgG antibody to rabies virus in serum of mice irradiated with low dose γ-rays.
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Liu Qingjie,Chen Deqing.Laboratory of Industrial Hygiene, Ministry of Health,Beijing 100088,China.
Objective To explore the effect of low dose ionizing radiation on specific antibody in mouse serum.Methods Kunming strain male mice,weighing 18-22 g,aged 6-8 weeks,were immunized intraperitoneally with rabies vaccine after exposure to cobalt-60 γ-rays.The specific IgG antibody against rabies virus in mouse serum was measured.Results (1)The serum levels of specific IgG in mice irradiated with 5-30 cGy γ-rays were significantly elevated in comparison with those in control mice (P<0.01),the optimum stimulating dose being 10 cGy.(2)Exposure to 10 cGy caused significant enhancement and earlier emergence of the peak level of specific IgG in serum.(3)The hormesis of specific IgG to rabies virus induced by 10 cGy γ-rays could last one week at least.Conclusion Low dose ionizing radiation can enhance the level of specific antibody in mouse serum,and this effect can last for one week at least.
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Key words Humoral immune hormesis Low dose γ-rays Mice Rabies virus Specific IgG
近来，低剂量电离辐射引起的生物效应得到国内外放射生物学家的广泛重视，对低剂量电离辐射对机体免疫功能的刺激作用，包括白细胞介素-1(IL-1)、白细胞介素-2(IL-2)、γ-干扰素等细胞因子的分泌、免疫细胞增殖以及溶血空斑细胞(PFC)反应在人体及动物实验也得到证实[1]。因此可以推论低剂量电离辐射能刺激免疫反应的最终产物-抗体产生增强。本研究试图探讨低剂量电离辐射对小鼠血清狂犬病毒特异性IgG抗体产生的影响。
1 材料和方法
1.1 动物：健康昆明种雄性小鼠，6～8周龄，18～22 g，由中国预防医学科学院流行病研究所动物中心提供。
, http://www.100md.com 1.2 照射：由中国计量科学研究院钴源室(国家一级标准实验室)提供的60Co γ射线源照射动物，放射源至小鼠中心距离为2.5 m，均匀场直径为25 cm，均为单次照射，小鼠的吸收剂量分别为0， 2.5， 5.0， 7.5， 10， 15和30cGy；吸收剂量率为1.015 cGy/min。
1.3 免疫：腹腔注射浓缩地鼠肾狂犬病毒疫苗(由北京生物制品研究所提供)全程免疫动物(即第0，5和10天各免疫一次)。
1.4 血清：经眼球内眦静脉丛取静脉血分离血清。
1.5 抗体测定：采用卫生部兰州生物制品研究所生产用于人的狂犬病毒抗体酶标试剂盒(ELISA间接法)。在本研究中用于测定小鼠血清抗体时，将酶标物改为辣根过氧化物酶标记的A蛋白。加底物液反应后加酸终止，在450 nm波长下用酶标仪进行测定，读取吸光度(A值)，扣除非特异孔的吸光度值(NSB A值)，即为小鼠血清的净吸光度值。
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1.6 统计分析：用STATA软件进行统计处理，组间差异用Student's t检验。
2 结果
2.1 刺激作用的最佳剂量
随机分成7组的小鼠，分别照射不同剂量γ射线后9小时开始用狂犬病毒疫苗免疫，经全程免疫后10天测定小鼠血清中特异性IgG抗体水平(用净吸光度值表示)。从表1可见：照射2.5cGy的小鼠与对照组比差异无显著性(P>0.05)；在5，7.5，10，15，30 cGy照射组均显著高于对照组(P<0.01)，其中10cGy组小鼠血清特异性IgG抗体水平与对照组小鼠差别最大，为对照的186%。因此，10cGy为最佳刺激剂量。
表1 低剂量γ射线全身照射后对小鼠血清
狂犬病毒特异性抗体水平的影响 吸收剂量
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(cGy)
动物数
(只)
净吸光度值
(
±s)对照的
百分数
0
11
0.105±0.044
100.0
2.5
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12
0.133±0.051
127.0
5.0
12
0.158±0.039**
150.8
7.5
11
0.174±0.045**
165.4
10.0
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12
0.195±0.061**
185.7
15.0
10
0.164±0.031**
156.2
30.0
12
0.159±0.025**
151.6
注：NSB A值为0.002； 与对照组相比，*P<0.01
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2.2 刺激作用的时相变化
实验共12组小鼠，其中6组进行照射，另外6组不进行照射(作为对照)。照射组照射10cGy γ射线，9小时后开始用狂犬病毒疫苗免疫，分别于全程免疫后第3，6，10，15，20和25天测定血清特异性IgG抗体水平(表2)。结果表明：全程免疫后第3，6，10，15天小鼠血清狂犬病毒IgG水平均显著高于对照(P<0.05、P<0.01)，到20天和25天与对照组相比，特异性抗体水平仍有增高的趋势，但差异无显著性(P>0.05)。
照射组在全程免疫后3天血清中狂犬病毒IgG抗体水平显著升高(与对照组相比较)，10天达到高峰，20天时与对照组比较差异无显著性。未照射组抗体水平在全程免疫后20天出现的峰值(0.143±0.012)与照射组10天出现的峰值(0.164±0.025)差异有显著性(P<0.05)。
表2 全身照射10cGy γ射线后小鼠血清狂犬病
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毒特异性抗体水平随时间的变化(
±s) 全程免疫后天数对照组A值
照射组A值
3
0.104±0.013
0.131±0.026**
6
0.122±0.011
0.149±0.026**
10
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0.123±0.018
0.164±0.025**
15
0.123±0.020
0.150±0.025*
20
0.143±0.012
0.150±0.030
25
0.114±0.005
0.116±0.008
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注：各组动物均为10只； NSB A值为0.001
与对照组比较 * P<0.05；**P<0.01
2.3 刺激作用的持续时间
5组小鼠全身照射10cGy后，分别在第1，3，7，14和21天用狂犬病毒疫苗进行全程免疫。全程免疫后10天测定小鼠血清中狂犬病毒特异性IgG抗体水平，结果(表3)表明：照射后第1，3和7天首次免疫组小鼠血清特异性抗体水平显著高于对照(P<0.05)，而在第14天和21天首次免疫组与对照组比较差异无显著性(P<0.05)，这说明低剂量γ射线引起的小鼠血清狂犬病毒特异性IgG抗体水平增高的作用可持续7天。
表3 全身照射10cGy γ射线诱导小鼠血清狂犬病毒
特异性抗体水平增高的持续时间 首次免疫时间
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(照射后天数)
动物数(只)
吸光度(A值)
(
±s)对照
12
0.098±0.008
1
12
0.129±0.022*
3
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12
0.114±0.015*
7
12
0.124±0.025*
14
12
0.102±0.015
21
12
0.098±0.024
注：NSB A值为0.002； 与对照组相比 * P<0.05
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3 讨论
本研究以狂犬疫苗作为抗原，证实了低剂量γ射线对小鼠血清特异性抗体的产生确有刺激作用，此作用不仅有一定的剂量范围(5～30cGy)，而且最佳吸收剂量10cGy后，小鼠血清中特异性抗体水平的峰值显著高于对照小鼠的抗体峰值，出现时间提前，从另一侧面证明了低剂量电离辐射的免疫刺激作用。而有关人群研究结果多为阴性。陈识杰等[2]对广东高本底地区居民血清中三种免疫球蛋白(IgA、IgG和IgM)含量进行测定，结果高本底地区居民血清中三种免疫球蛋白含量与对照地区居民比差异无显著性；作者认为造成这种结果可能的原因：一是高本底地区辐射剂量低；二是调查人数太少。从本研究的结果还可以推论或许尚有特异性不强的原因。
有研究表明低剂量电离辐射可诱导对T细胞依赖性抗原(TD抗原)的刺激作用，而对TI抗原(T细胞非依赖性抗原)无刺激作用[3]。本研究中所用的狂犬病毒抗原为TD抗原，因此本研究也支持了上述结论。
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有关低水平电离辐射诱导的免疫刺激作用的持续时间目前还存在分歧。UNSCEAR 1994报告中认为：低水平辐射仅引起免疫系统的短暂效应，这些效应对辐射致癌可能没有重要影响[4]。而刘树铮认为低剂量电离辐射整体照射小鼠诱导的刺激作用可持续数周之久[5]。本研究表明：低剂量电离辐射(10cGy γ射线)诱导的免疫刺激作用可持续7天，不超过2周。
我们曾报道[7]低剂量γ射线刺激小鼠产生的血清特异性溶血素(绵羊红细胞-SRBC诱导的特异性抗体)水平显著高于对照，和本研究相比，仅仅引起刺激作用的辐射剂量范围稍有不同：以SRBC的研究中刺激作用的剂量范围为2.5～10cGy，而本研究中为5～30cGy。造成这种结果的原因可能是抗原性质的不同。然而刺激作用的最佳吸收剂量均为10cGy；照射最佳吸收剂量10cGy后，小鼠血清中特异性IgG抗体水平的峰值显著高于对照小鼠的抗体峰值，出现时间提前以及刺激作用的持续时间为7天，这几方面是一致的。因此，两项研究均证实了低剂量辐射可刺激特异性抗体的产生。
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本研究中最佳刺激的吸收剂量为10cGy，这与以往有关低剂量电离辐射诱导的细胞免疫刺激作用的最佳剂量多为7.5cGy[6]稍有不同，考虑可能一是因为照射的剂量率不同；二是所观察的指标不同引起。
参考文献
1 Liu Shuzheng.Stimulatory effect of low dose radiation on immunity.Abstracts of the 4th International Conference on High Levels of Natural Radiation,Beijing,China,October 1996,8.
2 陈识杰，姜雅梅，于河有，等.广东高本底地区居民血清免疫球蛋白含量的测定.中华放射医学与防护杂志，1982，2：68.
3 Frank J ,McConahey PJ.Enhance of antibody formation by whole-body X-radiation.J Exp Med,1963,117:833.
, 百拇医药
4 UNSCEAR.Sources and effects of ionizing radiation.UN Press,1994,185.
5 刘树铮.辐射危害的阈值问题——纪念伦琴发现X射线100周年.国外医学放射医学核医学分册，1995，19：204.
6 刘树铮，刘伟宏，齐进，等.低剂量辐射增强免疫的细胞机制.中华放射医学与防护杂志，1992，12：299.
7 刘青杰，陈德清，低剂量γ射线对小鼠特异性溶血素产生的刺激作用.辐射研究与辐射工艺学报，1998，16：122-124
(收稿：1998-05-07 修回：1998-12-03), 百拇医药