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Inhibitory effect on activated renin-angiotensin system by astragaloside Ⅳ in rats with pressure-overload induced cardiac hypertrophy

黄芪皂苷甲抑制压力过载型心肌肥厚大鼠肾素-血管紧张素的过度激活



全 文 :黄芪皂苷甲抑制压力过载型心肌肥厚大鼠肾素
血管紧张素的过度激活
石海莲1,2,马春来3,刘燕1,周吉燕1,2,胡之璧1,2,吴大正1,2
(上海中医药大学 中药研究所,上海 201203;2上海市复方中药重点实验室,上海 201203;
3复旦大学 附属华山医院,上海 200040)
[摘要] 目的:探讨黄芪皂苷甲(AsⅣ)对压力过载型左心室肥厚大鼠肾素血管紧张素系统过度激活的影响。方法:采
用缩窄大鼠腹主动脉制备压力过载所致的左心室肥厚模型。造模12周后分别给予灌服黄芪皂苷甲(10,33mg·kg-1)12
周。给药结束后,应用形态测量学测定左室质量指数;采用ELISA法测定大鼠血浆血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)、醛固酮(Ald)含量
和心肌组织AngⅡ含量;采用 RealtimePCR测定心肌组织 ACE,AT1和 AT2mRNA含量;采用 Westernblot法测定心肌组织
AT1和AT2的蛋白表达。结果:与模型组相比,黄芪皂苷甲能降低左室质量指数;生化测定结果表明,模型组血浆AngⅡ和Ald
含量较假手术组明显增加,心肌组织的AngⅡ含量也较假手术组显著提高。黄芪皂苷甲能降低模型组血浆AngⅡ和Ald含量
以及心肌组织的AngⅡ含量;黄芪皂苷甲具有下调模型动物心肌组织血管紧张素转化酶(ACE)的基因表达,上调模型动物心
肌组织AT2的基因和蛋白表达,但对模型动物心肌组织中上调的AT1基因和蛋白表达无逆转作用。结论:黄芪皂苷甲能够抑
制压力过载型心肌肥厚大鼠肾素血管紧张素系统的过度激活,这可能是其逆转左室肥厚的途径之一。
[关键词] 黄芪皂苷甲;血管紧张素Ⅱ;心肌肥厚;醛固酮;血管紧张素转化酶
[收稿日期] 20090410
[基金项目] 教育部科学技术研究重点项目(207035);上海市科委
重点基础研究项目(02DZ19148);上海市教委重点研究项目
(06zz14);上海市复方中药重点实验室(09DZ2270900,上海中医药
大学)开放课题基金
[通信作者] 胡之璧,院士,吴大正,研究员,Tel:(021)5132
2497,Email:wdazheng@hotmail.com
[作者简介] 石海莲,上海中医药大学中药研究所助理研究员,博
士,主要从事中药药理研究
  高血压并发左室肥厚是心脏对慢性压力负荷增
加的代偿性反应和心肌的代偿性生长,涉及多种神
经体液因子的激活,其中肾素血管紧张素系统的过
度激活在诱导高血压及心肌肥厚的病理发展过程中
起着关键的作用。过度激活的血管紧张素Ⅱ主要通
过其膜受体 AT1发挥升压,诱导心肌肥厚,促进细
胞增殖,收缩血管的病理作用,而 AT2可能介导与
之相反的作用[1]。中药黄芪具有降压和逆转心肌
肥厚的作用[2]。黄芪皂苷甲是黄芪中的标志性化
合物。研究表明,黄芪皂苷甲具有降压和抑制心肌
胶原细胞外基质增生的作用[34],但抗心肌肥厚作用
及其作用机制尚不清楚。本研究旨在明确黄芪皂苷
甲对心肌肥厚的逆转作用,并观察其对过度激活的
肾素血管紧张素系统的影响。
1 材料
11 动物 SD大鼠,雄性,SPF级,体重(240±
10)g,上海中医药大学动物实验中心提供,动物合
格证号SCXK(沪)20030003。
12 药品及主要试剂 黄芪皂苷甲(AsⅣ)(纯
度≥98%),上海中医药大学中药研究所中药化学
研究室提供;Trizol(Invitrogen,Lot1199177);随机引
物(Promaga,Lot17363805);dNTPs(Bebco分装);
RNase抑制剂 (上海华美生物工程公司,Lot
3011114D);MMLV 逆 转 录 酶 (Promaga,Lot
18025701);Taq酶(上海生工生物工程有限公司,
Lot11B2004);琼脂糖(BBI,Lot1108S04);引物(上
海赛百胜生物技术有限公司);GAPDH一抗(Ab
cam,ab8245,Lot54620);AT1一抗 (SantaCruz,
SC1173,LotE1204);AT2一抗(SantaCruz,SC7420,
Lot:K2003);ECLplus化学发光试剂(GE医疗)。
13 仪器 BioRad水平、垂直电泳及转膜装置
(美国);MolecularDeviceSPECTERAmax190酶标
仪(美国);BRANSON超声细胞破碎仪(美国);HP
图像扫描仪(日本);SmartView图像分析软件(上海
复日科技);RotorGene3000(美国)。
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2 方法
21 动物模型制作 参考文献[56],以403mol
· L-1的戊巴比妥钠 30μg·g-1ip麻醉大鼠,固
定,乙醇皮肤消毒。沿腹白线依次分层打开腹腔,钝
性分离腹腔软组织,暴露腹主动脉,在双侧肾动脉间
分离腹主动脉,将内径为1/4腹主动脉口径的血管
银夹套入腹主动脉,造成腹主动脉缩窄。依次缝合
肌层和皮肤,内层缝合后碘消毒,外层缝合后乙醇消
毒。假手术组动物,除开腹和暴露腹主动脉后不套
入银夹外,其余步骤与模型制作相同。分笼饲养,直
至实验。
22 分组和给药 动物除假手术组(Sham)外,喂
养12周后随机分为模型组(BD),黄芪皂苷甲低、高
剂量组,每组15只。假手术组灌服蒸馏水;模型组
灌服蒸馏水;黄芪皂苷甲低、高剂量组分别灌服黄芪
皂苷1,33mg·kg-1(溶于羧甲基纤维素)。动物
均每天1次给药,连续12周。
23 组织测量学 以上各组动物饲养24周分离出
大鼠心脏,取心脏左室和室间隔经 A200S型天平
(sartorius,Germany)称重后,左室质量为左室与室间
隔的质量(湿重)。
左室质量指数(LVMI)=左室质量/体重
24 测定血浆 AngⅡ,Ald含量(ELISA) 快速从
动物腹主动脉采血,按试剂盒要求抗凝后,在4℃下
离心1000×g,5min,取上清液迅速置于液氮中,然
后置入-80℃冰箱保存备用。测定时分别取样品
100μL通过 ELISA法测定血浆 AngⅡ含量(根据
SPIbio试剂盒的要求进行测定读值和分析结果)、
Ald含量(根据Cayman试剂盒的要求进行测定读值
和分析实验结果),以ng·L-1表示[7]。
25 测定心肌组织 AngⅡ含量(ELISA) 迅速从大
鼠心脏将左室心肌组织分离出,置于液氮中冷冻,保
存在-80℃备用。解冻后,每克组织加入5mL磷酸
缓冲液,匀浆机将组织匀浆。取50μL匀浆液测定蛋
白浓度(经4℃,1万×g,离心10min,按Pierce试剂
盒要求用 BCA法测定)。取500μL,3000×g离心
10min,将其上清液移入15mL的 Eppendorf管中。
取100μL测定心肌组织 AngⅡ的含量(根据 SPIbio
试剂盒的要求进行测定读值和分析实验结果),心肌
组织AngⅡ以ng·g-1蛋白表示。
26 测定 ACE,AT1,AT2的基因表达(Realtime
PCR) 取大鼠左心室组织约100mg,用 Trizol抽提
总RNA,琼脂糖凝胶电泳鉴定 RNA质量,采用
SPECTRAmax190酶标仪测定RNA浓度。取 DEPC
水6μL,总RNA4μg,随机引物1μL(1g·L-1),
混匀,离心,68℃保温10min,冰浴2min,离心,加
825μLRT反应液(含 5×RTbufer5μL,dNTPs
(每种dNTP浓度为10mmol·L-1)125μL,RNase
抑制剂1μL,MMLV逆转录酶1μL),加 DEPC水
定容至25μL,混匀,离心,37℃水浴保温1h,生成
cDNA文库,-20℃保存。引物序列:ACE,F:5′
ATGCCTCTGCGTGGGACTTC3′,R:5′GGACAGCT
GGTCCATCGTGA3′,80bp;AT2,F:5′GCAGTCATT
GACCTGGCACTTC3′,R:5′ACACACTACGGAGCT
TCTGTTGGA3′,118bp;AT1,F:5′ATGCTTTGT
GAAGTTCAGCCAGTG3′, R: 5′AAGCAGTTTG
GCTTTGCAACTACAG3′,114bp;GAPDH,F:5′AT
GTTCCAGTATGACTCCACTCACG3′,R:5′GAAGA
CACCAGTAGACTCCACGACA3′),采用 RotorGene
3000进行RealtimePCR测定。扩增步骤:95℃,10
s,95℃,5s,60℃,20s,45cycles;Meltcurve:60℃
-95℃;60℃,从第1次采集荧光起校正温度,采用
双标准曲线法统计扩增结果(标准曲线的R2值需大
于095)。
27 Westernblot 参考文献[8],取约150mg左心
室组织,加入15mL全细胞裂解液(mmol·L-1:Tris
HCl20,pH74,NaCl150,EDTA25,Na3VO41,PMSF
1,DTT5。1%TritonX100,10%glycerol,01%SDS,
1% deoxycholicacid)和15μLproteaseinhibitorcock
tails,冰浴匀浆,超声处理后于4℃,12000×g离心15
min,取上清,采用考马斯亮蓝法测定总蛋白含量。分
别取10μg(GAPDH),40μg(AT1,AT2)样品蛋白/孔
上样,12% SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白,然后
4℃,100V湿转115h,接着5%脱脂奶粉室温平摇
封闭2h,然后一抗4℃孵育过夜(AT1,1∶500;AT2,1∶
400),HRP标记二抗孵育 1h(AP132P,1∶2000;
AP107P,1∶5000),采用ECLPlus显色液显色,HP图
像扫描仪进行条带扫描,Smartview图像分析软件对
蛋白条带进行分析,读取条带吸光度,并以靶蛋白/
GAPDH作相对定量。
28 统计学方法 结果中计量资料均以 珋x±s表
示。采用 PrismDemo4统计软件进行统计分析,多
组比较经 OnewayANOVADunnet检验,P<005
时有统计学意义。
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3 结果
31 对左室心肌质量指数的影响 根据左室质量/
体重(LVM/BW)计算得出 LVMI,模型组大鼠 LVMI
显著升高,较假手术组大鼠增加了238%。经黄芪
皂苷甲低、高剂量治疗后,LVMI显著降低,分别较
模型组下降了65%,112%(表1)。
表1 黄芪皂苷甲对左心室肥厚大鼠左室
质量指数的影响 (珋x±s,n=15)
组别 剂量/mg·kg-1 左室质量指数/mg·kg-1
假手术组  - 210±0031)
模型    - 260±006
黄芪皂苷甲 1 243±0061)
33 231±0042)
  注:与模型组比较1)P<005,2)P<001(表2同)。
32 对血浆AngⅡ和Ald及心肌组织中AngⅡ含量
的影响 模型组血浆 AngⅡ和 Ald含量显著升高,
分别为假手术组的32倍和34倍(P<001)。经
黄芪皂苷甲低、高剂量治疗后,血浆AngⅡ,Ald含量
下降至正常范围,与模型组比较有显著差异(P<
001)。与假手术组比较,模型组心肌组织生成Ang
Ⅱ含量显著升高(P<001)。经黄芪皂苷甲治疗
后,心肌AngⅡ含量明显下降,与模型组比较,AngⅡ
的含量分别下降359%和378%(表2)。
33 对心肌组织中ACE,AT1,AT2基因表达的影响
 心肌肥厚动物心肌组织 ACE和 AT1的基因表达
较假手术组明显上调(P<001,P<005),而 AT2
的基因表达显著下调(P<005)。黄芪皂苷甲能下
调ACE的基因表达(P<005),而对 AT2的基因表
达具有明显的上调作用(P<005),但对 AT1的基
因表达无改善作用(图1)。
表2 黄芪皂苷甲对大鼠血浆AngⅡ和醛固酮及心肌组织AngⅡ含量的影响(珋x±s,n=8~10)
组别 剂量/mg·kg-1 血浆AngⅡ 心肌AngⅡ 血浆Ald
假手术组 - 215±192) 786±922) 1845±812)
模型 - 684±47 2156±161 6339±673
黄芪皂苷甲 1 372±552) 1381±262) 4773±507
33 351±622) 134±1672) 3061±3052)
AACE基因;BAT1基因;CAT2基因;
与模型组比较P<005,P<001(图2同)
图1 AsⅣ对肥厚心肌血管紧张素系统基因表达的影响
34 对心肌组织中 AT1,AT2蛋白表达的影响 肥
厚心肌组织AT1的蛋白表达较假手术组动物明显增
加(P<005),而 AT2的蛋白表达较假手术组动物
显著降低(P<001),黄芪皂苷甲能明显上调 AT2
的蛋白表达(P<005,P<001),而有下调 AT1蛋
白表达的趋势,但无统计学意义(图2)。
AAT1蛋白;BAT2蛋白
图2 AsⅣ对肥厚心肌血管紧张素系统蛋白表达的影响
4 讨论
本研究发现,黄芪皂苷甲能够逆转心肌肥厚,降
低心肌肥厚大鼠血浆和心肌组织 AngⅡ含量,降低
血浆Ald含量,下调心肌肥厚大鼠心肌组织 ACE基
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因表达,上调心肌肥厚大鼠心肌组织 AT2基因和蛋
白表达,但对心肌组织中上调的 AT1基因和蛋白表
达无逆转作用。
本研究采用缩窄大鼠两肾间腹主动脉制备的慢
性压力过载致心肌肥厚模型,能模拟高血压患者血
压持续过高———心脏过度负荷———心肌适应性肥
厚———心肌舒张功能不全———心力衰竭发生的一系
列病理过程[9]。肾素血管紧张素系统参与压力过
载型心肌肥厚的病理发展进程[10],局部 RAS在心
肌重构中起着关键的作用[11]。肾素血管紧张素系
统的激活包括AngⅡ和 ACE活性升高、血管紧张素
原基因表达上调以及血管紧张素受体(AT1和 AT2)
密度增大等。本研究结果表明,腹主动脉缩窄 24
周,血浆 AngⅡ和 Ald含量明显升高,而心肌组织
AngⅡ含量也显著增加,提示,此时模型动物的肾素
血管紧张素系统被高度激活,这与文献报道一致。
AngⅡ是RAAS中主要活性肽,经自分泌和旁分泌
发挥作用[12],在体内、外试验中都能直接或间接的
引起肥厚[13]。AngⅡ生成增加引起血浆Ald含量升
高,两者均能刺激心肌间质成纤维细胞胶原合成,促
进心肌肥厚和纤维化[14]。本研究发现,黄芪皂苷甲
能明显降低模型组动物血浆和心肌组织的AngⅡ含
量,以及血浆Ald含量,提示,黄芪皂苷甲抗心肌肥
厚作用与其抑制 AngⅡ和 Ald的生成有关,其对后
者的抑制作用可能通过抑制AngⅡ生成实现。
AngⅡ的生成包括 ACE依赖途径(经典途径)
和非ACE依赖途径(促胃胰酶通路)。研究认为,
心肌组织中ACE依赖途径占主导作用[15]。本研究
进一步观察了心肌组织 ACE的基因表达变化,real
timePCR结果表明,心肌组织ACE基因表达较假手
术组动物明显上调,提示本研究模型动物 AngⅡ的
生成增加与ACE依赖途径有关,与文献报道一致。
黄芪皂苷甲下调模型动物心肌组织 ACE的基因表
达。提示,本研究中黄芪皂苷甲降低血浆和心肌组
织AngⅡ的生成与其下调心肌组织 ACE的基因表
达有关。黄芪皂苷甲可能通过下调 ACE的基因表
达,从而起到下调 ACE蛋白表达,降低 ACE活性,
影响AngI向AngⅡ的转化,减少AngⅡ的生成。
AngⅡ经其受体(AT1和 AT2)发挥生物学效应。
为进一步考察黄芪皂苷甲对 AngⅡ受体表达的影
响,本实验采用 realtimePCR和 Westernblot测定
AT1和AT2受体的基因和蛋白表达。本研究结果显
示,腹主动脉缩窄24周后,AT1的基因和蛋白表达
较假手术组明显增加,而 AT2的基因和蛋白表达均
较假手术组显著降低。研究认为,AT1的过度表达
能够抑制AT2的表达
[12]。AT1和 AT2受体在心肌组
织均有表达,但正常生理状态下,AT1的表达丰度高
于AT2。Lijnen等的实验显示 AngⅡ呈剂量依赖方
式增加大鼠心肌胶原合成,如预先用 AT1受体阻断
剂能阻断胶原的合成,而 AT2受体阻断剂则无影
响[16]。因此AngⅡ的促心肌肥厚作用主要由AT1介
导产生,经PKC和多途径介导,最终MAPK的激活,
继而促进cfos等促肥厚因子的基因和蛋白表达,促
进肥厚。到目前为至,研究者对于 AT2介导的病理
生理作用尚未完全阐明,一般认为,AT2介导与 AT1
相反的作用,起到拮抗 AT1的作用,在舒张血管、抑
制细胞生长、抑制心肌重构和促凋亡方面担当重要
角色[17,1]。心肌肥厚起始阶段,AT2表达上调,起到
抵抗AT1作用,到心肌肥厚后期,AT2的表达下调,拮
抗作用消失[12]。本研究结果提示,腹主动脉缩窄
24周后,心肌组织中 AT1介导的促肥厚作用占据主
导地位,而AT2介导的抗增殖及抑制心肌肥厚作用
已几乎消失,模型动物心肌肥厚处于肥厚后期阶段。
给予黄芪皂苷甲12周,对心肌组织AT1的基因和蛋
白上调均无逆转作用,但能明显上调心肌组织 AT2
的基因和蛋白表达,提示,黄芪皂苷甲可能主要通过
上调AT2的表达以增强AT2对AT1的拮抗作用,从而
间接达到减弱 AT1介导的促心肌肥厚作用,逆转心
肌肥厚。
综上所述,黄芪皂苷甲具有逆转压力过载诱导
的心肌肥厚作用,抑制肾素血管紧张素系统的过度
激活,后者可能是其抗心肌肥厚的作用机制之一,其
对肥厚心肌组织AT2基因和蛋白表达的逆转作用值
得进一步研究。
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SHIHailian1,2,MAChunlai3,LIUYan1,ZHOUJiyan1,2,HUZhibi1,2,WUDazheng1,2
(1InstituteofMateriaMedica,ShanghaiUniversityofTraditionChineseMedicine,Shanghai201203,China;
2ShanghaiKeyLaboratoryofComplexPrescription,Shanghai201203,China;
3HuaShanHospital,FudanUniversity,Shanghai201203,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectofastragalosideⅣ(AsⅣ)ontheactivationofrenninangiotensinsystemin
ratswithpressureoverloadinducedcardiachypertrophyMethod:Leftventriclehypertrophywasinducedbyabdominalaortabanding
betweenbilateralrenalaortasfor12weeksRatsweregivenastragalosideⅣ10mg·kg-1and33mg·kg-1for12weeks,respec
tivelyAftertreatment,theleftventricularmassindex(LVMI)wascalculatedbymorphometrymethodsPlasmaandcardiactissuean
giotensinⅡ,andplasmaaldosteroneweremeasuredbyELISAmethodGeneexpressionsofACE,AT1andAT2incardiactissuewere
detectedbyrealtimePCRProteinexpressionsofAT1andAT2incardiactissueweredetectedbyWesternblotResult:Compared
withmodelrats,LVMIwasdecreasedbyastragalosideⅣ treatmentBiochemicalresultsindicatedthatthecontentsofangiotensinⅡ in
plasmaandcardiactissueaswelasaldosteroneinplasmawerealincreasedinabdominalaortabandingratscomparingwithshamop
eratedrats,then,decreasedbyastragalosideⅣ treatmentGeneexpressionsofcardiacACEwasdownregulatedbyastragalosideⅣ,
however,geneandproteinexpressionsofcardiacAT2wereupregulatedbyastragalosideⅣBothelevatedgeneandproteinexpressions
ofAT1werenotatenuatedbyastragalosideⅣConclusion:Excessiveactivatedrenninangiotensinsysteminratswithpressureover
loadinducedcardiachypertrophyisinhibitedbyastragalosideⅣ treatment
[Keywords] astragalosideⅣ;angiotensinⅡ;cardiachypertrophy;aldosterone;angiotensinconvertingenzyme
[责任编辑 古云侠]
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