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首页医源资料库在线期刊中华医学研究杂志2008年第8卷第3期

试论细胞生长与医学(生命)科学研究

来源:《中华医学研究杂志》
摘要:【摘要】本文从细胞水平论述了生命生长的三种形式与作用,以及细胞生长与个体生命、生命(医学)科学、生物技术的重要关系。发育生长是生殖细胞全能分化生长,作用是繁衍生命诞生个体,延续物种。再生生长是部分分化生长,作用是修复补偿损伤缺失或生理死亡组织(器官),保护个体生命,为生命护航。肿瘤生长是无分化生......

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【摘要】  本文从细胞水平论述了生命生长的三种形式与作用,以及细胞生长与个体生命、生命(医学)科学、生物技术的重要关系。发育生长是生殖细胞全能分化生长,作用是繁衍生命诞生个体,延续物种。再生生长是部分分化生长,作用是修复补偿损伤缺失或生理死亡组织(器官),保护个体生命,为生命护航。肿瘤生长是无分化生长,作用是破坏生命功能,死亡生命个体。三种生长均是细胞内的遗传信息(基因)不同表达的结果。

【关键词】  细胞 生长 发育 再生 肿瘤 基因

    Discuss on cell growth and medical science research

    CHEN Shao-jun.Zhaogezhuang Hardware Factory of Shunyi District, Beijing 101309,China

    【Abstract】  This article discusses three forms and functions of life growth from cellular level and the relation between individual life, medical science, biotechnology and cell growth. Growth and development refers to all-around differential growth of generative cells, which can multiply life, emerge individuality and continue species. Regeneration refers to part differential growth, which can restore damage or natural thanatogenic tissue and protect individual life. Tumor growth is non-differential growth, which can destroy life functions and cause individual death. Three kinds of growth result from different expression of intracellular genetic information (genes).

    【Key words】  cell; growth; development; regeneration; tumor; gene

    细胞是构成生命体及进行生命活动的基本单位。每个生命体都是由细胞生长分化而来,细胞生长在生命体诞生、死亡及生命物种延续发展和维护个体生命中均起着重大作用,也是生物科学技术建立及应用的基础,在生命科学及医学研究中有非常重要意义。现就细胞生长的作用,简述如下。

    1  细胞生长形式

    细胞在生命活动中,其生长形式有所不同,根据生长作用结果可分为发育式生长、再生式生长和肿瘤式生长。

    1.1  发育式生长  发育生长是有性繁殖生物,经两性(雌雄)生殖细胞结合形成受精卵细胞生长分化形成胎儿,并成长为(性)成熟个体的整个生命历程,分为胚胎发育和胚后发育。

    胚胎发育是由一个受精卵细胞生长分化出具有不同组织器官能单独生活的胎儿的过程,包括卵裂期、囊胚期,原肠胚期、器官形成[1]。胚后发育是由胎儿生长到生命终结(死亡)的整个历程,包括幼年期、青春期、成年期和老年期。

    1.2   再生式生长  再生生长是生命体的一部分在损伤、脱落或截除之后重新生长出的过程,分为生理再生和病理再生。

    生理再生是生命体在生命活动中,对不断衰老死亡组织细胞的更换补充,如表皮细胞脱落的补充,红细胞死亡的更替等。病理再生又称损伤再生,是对受伤部分组织器官的修复或补偿。根据再生能力分为愈合修复伤口(称愈合)和重新长出缺失部分(器官),称再生。其再生过程包括创面愈合、再生芽基形成、芽基生长和分化[2]。

    1.3  肿瘤式生长  肿瘤生长是生命体细胞异常生长形成赘生物,分为良性生长和恶性生长。

    良性肿瘤生长只在原发处进行,且生长速度慢、易发现。恶性肿瘤又称癌,生长向周围组织浸润,并伴随血道、淋巴道转移到其他组织器官继续生长,不易发现,生长迅速。

    2  细胞生长的作用和结果

    2.1  发育生长  发育生长结果第一步通过胚胎发育生长分化出一个具有生命活动的幼体,即胎儿;第二步由胎儿生长成具有繁殖能力的成熟个体,并继续发育生长新的幼体。同时,成熟个体继续发育生长走向衰老死亡,完成生命历程即生命周期。

    发育生长的作用是不断的诞生生命个体、增加群体数量。自然界中大部分生命群体(包括人类)都是由不断的发育生长延续生命,以达到生命不灭的,同时两性结合发育生长也是生物自然选择、杂交进化、个体变异的主要途径。

    2.2  再生生长  再生生长作用是保护个体生命,维护机体生命所需正常生理功能。确保幼体(胎儿)发育生长成熟,继续繁衍生命,直至保护生命个体走完生命历程。如生理再生中皮肤再生,保证了皮肤作为机体第一道防线,阻止外界因素对机体的侵害和对机体内脏器的保护作用[4]。红细胞不断再生补充凋亡的红细胞,保证了对机体氧的供应和二氧化碳排出[5]。白细胞和淋巴细胞的再生在对入侵体内的有害物(病菌)的清除和增加机体免疫力上,均起着重要作用[5]。损伤再生中的伤口愈合,在及时有效的防止有害物质通过伤口进入机体,确保血液正常循环,阻止血液大量流失危及生命上具有不可缺少作用。再生在补偿机体因损伤丢失器官免除残疾,功能恢复上有着重要意义,如蜥蜴再生尾[2]、蝾螈再生肢体[6]。

    再生生长除保护生命、恢复功能、为个体生命保驾护航外,还有无性繁殖生命、纯洁物种、减少变异的作用,如水螅出芽生殖、植物扦插、组织培养、动物克隆等。

    2.3  肿瘤生长  肿瘤生长作用是无功能分化的细胞无限生长对机体正常功能组织器官侵害[3],破坏组织器官功能,最终结果是导致个体生命死亡。

    2.4  细胞生长结果与自然规律  生命体从细胞发育生长诞生到细胞肿瘤(癌)生长死亡,生命过程由细胞再生生长保护个体生命走完各个生命历程。这既符合世间一切事物有诞生,就有灭(死)亡的自然规律,同时又使生命在自然中以不断发育生长形式延续下去。

    3  细胞生长条件

    细胞生长需要激活(刺激、诱导)使细胞处于生长状态,同时生长还需要在一定的环境条件下进行。主要有足够的营养(包括氧)和适合生长的温度及湿度(水分)。

    3.1  发育生长  发育生长细胞激活是通过两性(精卵)结合形成受精卵细胞实现的[1]。发育生长分为胎生和卵生,胎生发育生长是受精卵细胞在母体子宫内进行,营养靠母体通过胎盘提供,体温和子宫内的水分就是适合发育生长所需要的温度和湿度。卵生发育生长是受精卵(分体内和体外受精)细胞在母体外进行,营养由卵内卵黄提供,温度靠外界提供。如:鸟类的孵卵、壁虎借助自然环境温度(6~9月份)[7],湿度是卵内具有的水分加外界环境湿度。

    3.2  再生生长  再生生长细胞激活是机体组织细胞受到损伤刺激或正常工作细胞程序死亡丢失情况下被激活,营养靠机体血液通过血管循环供给,温度和湿度借助机体环境,生长以机体为宿主。

    3.3  肿瘤生长  肿瘤生长细胞激活是在外界化学、物理、生物因素[8]和精神因素等多方面长期慢性不良刺激下被激活,生长环境和营养完全靠机体提供。

    4  细胞生长的相同性和不同点

    再生细胞和肿瘤细胞均来自于生命体,生命体又是由受精卵细胞发育生长而来,故三种生长形式的细胞都是同源,所以在细胞生长中即有相同处。由于生长形式、结果不同,细胞三种生长又有不同点。

    4.1  细胞生长过程生长时间相同处与不同点  再生和发育的早期生长均与肿瘤生长一样,都是没有分化的生长,并且生长迅速。如发育生长卵裂期的2、4、8、16、32细胞分裂生长[1],再生芽基生长在早期成倍增长[2,3]。肿瘤细胞与发育早期胚胎组织往往具有共同的抗原性及免疫现象[8]。再生与发育后期均是有分化的生长,生长均是有时间限度的,再生芽基生长时间与其胚胎发育时间相对应[3,9]。胚胎发育生长过程与肿瘤(恶性)生长过程同样有细胞转移现象。如:神经嵴细胞要迁移到体内多个区域成为周围神经系统中所有躯体和内脏感觉神经细胞的来源,视神经细胞也要迁移到眼顶盖层[8]。

    再生与发育生长分化不同在于再生生长是部分分化,由再生芽基细胞生长分化出缺失部分(器官),恢复功能即停止。如蜥蜴再生尾[2]、蝾螈再生肢[6]等。发育生长是个体全部分化,由受精卵细胞生长分化出幼体(胎儿)。肿瘤生长则是无分化,由肿瘤细胞无限度生长[3],发育生长细胞转移是功能性转移,是构成生命体生理功能需要;肿瘤细胞转移则是无功能细胞无限生长对机体正常组织、器官功能破坏的全面展开,加速个体生命死亡。

    4.2  细胞生长与个体(母体)关系相同处与不同点  再生和肿瘤均发生在机体上,生长以机体为宿主,随机体生命而生存(实验培养除外)。发育生长不完全依赖机体,卵生发育是完全脱离机体(母体)的生长,母体(机体)生存或死亡对受精卵细胞发育生长、诞生生命没有影响。胎生发育生长则依靠母体提供生长环境(子宫)和营养,就受精卵细胞而言已经脱离了机体(母体)。

    再生细胞在无性繁殖生命个体时是脱离机体的生长。如组织培养细胞、克隆细胞。

    4.3  细胞生长遗传相同处与不同点  细胞生长均具有遗传性,发育遗传是通过受精卵细胞生长把两性个体形态功能特性遗传给下一代,属有性遗传。再生遗传是通过再生细胞生长把个体器官形态功能特性遗传给再生器官。如蜥蜴尾的再生能力[10],蝾螈肢体再生能力[6],这是体细胞遗传。肿瘤同样有遗传性,如大肠肿瘤就有明显遗传性[11],黑色瘤具有家族性。

    4.4  细胞生长休止停止生长相同性  细胞生长过程中均有因各种因素生长休止现象。如蛤蚧受精卵细胞生长在冬季就停止发育,待来年天暖后再继续发育生长出幼体[12];无蹼壁虎在冬季断尾不愈合,再生芽基不生长[13];蜥蜴断尾再生芽基有的在生长早期即停止生长[10,14],同样肿瘤细胞生长也有自然停止现象,带癌生存者[15]。

    4.5  细胞生长的重复性和不同点  细胞生长具有重复性。肿瘤细胞手术切除后常出现复发现象,再生同样不断重复进行,如人体皮肤反复受伤愈合,蜥蜴再生尾切除重复再生[16]。发育生长也在不断的重复着,如每个雌性个体都要产卵多次,形成受精卵细胞都要发育生长。

    细胞生长重复性不同点在于肿瘤重复生长是对机体生命功能破坏的继续,是医学目前无法根治肿瘤疾病的主要原因。再生重复生长是对机体反复受伤或缺失部分的重新修复和补偿,是保护个体生命的需要。发育重复生长是增加群体个体数量,发展壮大种群,保障种群不灭的基础。

    4.6  细胞生长的无限性和不同点  细胞生长还具有无限性。肿瘤细胞生长是最典型的无限生长;再生细胞生长也有无限生长现象,如指甲和毛发。不同的是指甲、毛发的无限生长是机体表面,向外生长不伤害机体;肿瘤(癌)细胞的无限生长是向机体内部浸润,转移破坏正常组织器官功能,是致机体生命死亡的元凶。发育生长的无限性是在子代上无限延续生长的,这是生命得以延续的根本,也是生命不灭的保障。人类就是通过这种无限发育生长延续过来的,也将通过发育无限生长延续下去。

    5  细胞生长过程的信息表达与整体调控

    细胞作为构成生命个体和进行生命活动的基本单位,细胞在机体上的每一种形态和功能表现都是由细胞核内遗传信息(基因)决定的。每个细胞都携带有个体全部遗传信息,可以生长分化成为一个完整的生命个体(即细胞全能性)。

    生长和分化是细胞生命活动中基本功能。生长是决定细胞形成生命个体的前提,分化是细胞生长过程中形成各种组织器官、建立生命个体形态功能的基础。分化终末是细胞的形态、功能和位置的定位,已定位的功能细胞将停止生长,在所在位置上以其形态发挥表现功能[16],同时其余具有未表现(包括生长)的形态和功能将以遗传信息的形式作为潜在功能在细胞内保存。细胞生长过程中,分化是一个渐进的过程,是多个遗传信息(基因)在一定的时间、空间里按程序表达的结果。分化是抑制生长的开始,每分化1次生长速度减慢一步,即细胞每1次分化其原生长(快)信息被关闭,同时对应生长(慢)信息打开,当最后分化为终末功能定位细胞后,生长信息全部关闭,生长停止。已分化成终末功能定位的细胞不再生长后,其细胞内的遗传信息并不减少,依然带有个体全套遗传信息,并具有再生长分化的能力,只是这些功能定位细胞构成具有多种生命活动的生命个体后都要受到机体整体协调控制[16],只能行使其所在位置上的形态表现功能,共同协调的完成机体生命活动,其潜在功能只有在细胞脱离机体或机体某部分组织器官受到损伤缺失时,或因其他因素被打开(遗传信息)时,才能成为表现功能进行表达。

    发育生长是生殖细胞(受精卵)为重建生命个体的生长,已脱离了机体,不在受机体整体调控。生长时细胞内的个体全部遗传信息被打开,在发育生长过程中按时间空间程序进行表达,生长分化出生命幼体,同时细胞在发育生长个体过程中新的整体调控机制建立。

    再生生长是再生细胞在机体上为补充生理死亡细胞或修复补偿机体损伤缺失部分(组织器官)的生长,是在机体整体严密协调控制下,遵循再生三个基本规律[3,8,16]进行。即受伤愈合丢失再生;丢失在缺损截面愈合后形成再生芽基;再生芽基(细胞)携带(打开)丢失部分遗传信息,按时间程序进行有限度生长(表达),生长分化出丢失部分(器官)即生长停止。组织(细胞)培养、克隆细胞是细胞脱离机体的生长,再生细胞不再受机体整体调控,故产生无性繁殖。

    肿瘤生长是机体在体内(遗传)外(环境)因素作用下,细胞违背再生基本规律的异常生长[8]。根据肿瘤生长细胞来源分为两类,一类是生理再生细胞在生长中分化遗传信息(基因)被关闭,使细胞分化停止不能继续分化成为终末功能细胞,造成细胞无限生长形成肿瘤(如血液肿瘤)。另一类是病理再生细胞,在机体未出现损伤缺失(器官)时,其生长遗传信息被打开,而分化遗传信息仍关闭,使再生细胞无分化、无功能定位、无限生长形成肿瘤。若再生细胞只是生长信息被打开(病理)或只是分化信息关闭(生理)就是良性肿瘤;若生长信息打开或分化信息关闭同时浸润、转移信息也打开就形成恶性肿瘤。当恶性肿瘤细胞形成在分化程度低时,其生长速度就快,恶性程度高,患者生存的时间就短;若恶性肿瘤细胞形成在分化程度高接近终末功能细胞时,其生长速度就慢,恶性程度低,患者生存时间就长(几年)。如肿瘤(恶)细胞生长中出现休止现象(原因不清)停止生长,就中止对机体伤害,患者就成为带癌生存者。

    6  细胞生长与个体生命周期(寿命)

    生命个体生命周期与细胞生长有密切的关系,人们通过对动物生命过程观察研究,提出三个与细胞生长相关的参考值。即:(1)动物寿命与其生长期成正比,是生长期的5~7倍[17]。如狗的生长期是2年,寿命为10~15年;牛的生长期是4年,寿命为20~28年;人类的生长期是20~25年,人类寿命应为100~175岁。(2)性成熟期的8~10倍,人类寿命应为110~150岁[18]。(3)通过细胞分裂次数推算人类寿命,即人体内细胞大约有50万亿个,自胎儿算起每2.4年分裂一次,大部分细胞分裂50~60次后即衰落死亡,人类寿命应为120~144岁[17]。

    7  细胞生长与生命(医学)科学技术建立及运用

    细胞生长是生命活动的主要形式,也是生命科学、技术的建立,生物学规律的发现及医学手术治疗疾病的基础。

    7.1  发育生长  通过对各种动物胚胎发育生长过程比较研究,人们总结出“生物繁衍率”[19],证明生物进化的存在,并建立了胚胎生物学和生物杂交技术。孟德尔对植物(豌豆)进行杂交试验[20]总结出“分离规律”和“自由组合规律”两个重要遗传定律,并创建了遗传学。摩尔根用果蝇杂交发育生长揭示了遗传学第三定律即“连锁与互换规律”,并创立了基因学说[20]。科研人员利用遗传规律,运用杂交技术选择培育出大量动植物优良品种(如高产稻、瘦型猪等);通过遗传工程转基因技术发育生长出转基因动植物(食品),以达到高产,增加营养价值;应用人工授精、试管婴儿技术改变了动物及人类传统的生殖方式等等。

    7.2  再生生长  再生生长无性繁殖与愈合能力早已被人们认识,并建立了再生技术在实践中运用。如通过扦插进行大量植物繁殖,用嫁接技术对果树、蔬菜进行改良,提高产量。应用组织培养、克隆技术进行无性繁殖拯救濒危动植物。再生在医学中更是广泛运用,手术治病是临床常用的方法。如伤口缝合、骨折的接合、胃穿孔的修复、脑积水清除、心脏搭桥,还有断肢再植、组织器官移植、整形美容等,这些医疗技术在治病救人中发挥了重要作用。同时也建立相应的医学分支科学。如普通外科学、脑外科学、胸外科学、显微外科学、器官移植学、骨科学等。

    7.3  肿瘤生长  肿瘤生长是破坏机体功能,致机体死亡的生长,作为一种致命性疾病,已被生命医学专业人员高度重视,开展了大量的研究。肿瘤生长研究已成为一门专业学科,即肿瘤学。

    8  细胞生长与医学(生命)科学研究

    细胞生长与个体生命关系密切,尽管人类有发达的医疗设备,高超的医疗技术,大批医疗专业人员保护自己生命,但能够健康生活到人类最低生理年龄(100岁)的人却是极少数。那么细胞生长在延长寿命、保护生命、治疗疾病上还要做哪些研究。

    8.1  发育生长  发育生长是细胞诞生生命的生长,如何发育生长出一个健壮的生命幼体,使幼体诞生时不带有先天性疾病(如心脏病)、遗传疾病和畸形缺陷等,为健康长寿走完生命历程打好基础。故预防控制先天性发育疾病和发育遗传缺陷是医学发育生物学研究的重点。

    8.2  再生生长  再生生长是细胞维持生命功能,保护生命的生长,在保障个体完成生命周期走完生命历程中起着重要作用,也是医学抢救病人手术治疗的基础。细胞再生愈合修复功能是所有生命体都具有的,但再生补偿器官的能力不是所有生命体都具有。人类机体已失去再生器官能力。一旦出现损伤丢失(肢体)就将终身残疾,还有因中枢神经缺少再生能力,受到损伤(断裂)只能瘫痪。克隆羊“多利”的诞生,证实了人类的体细胞也具有全能性,具备再生器官的潜能。要实现再生就要建立再生技术[16],进行再生医疗,开展再生医学研究,建立再生技术,发挥体细胞再生潜能。在延长人类寿命、治疗疾病、恢复健康上都有重大意义。如使中枢神经再生,让瘫痪病人站起来;糖尿病人通过胰岛细胞再生恢复分泌胰岛素功能得到根治;肾衰病人通过肾细胞再生恢复功能,使病人彻底得到健康;肝硬化早期病人切除硬化部分通过再生补充恢复肝功能等。

    利用人体干细胞再生能力,开展组织工程研究,让干细胞在固定模型中再生生长出各种器官进行移植是医学研究的热门课题。另外,干细胞与机体再生、肿瘤发生关系的研究。再生还没有形成一门独立的科学,缺少理论专著,全面开展各种生命组织器官再生能力,再生细胞组织来源,以及再生芽基形成、生长与生活环境的关系,建立再生理论科学体系的研究。

    8.3  肿瘤生长  肿瘤生长是死亡生命的生长,这虽符合有诞生就有死亡的自然规律,但人类患肿瘤(恶)死亡并不是在正常生命周期末(100岁),而是多发生在中年(40~60岁)和青少年(白血病)。肿瘤现已是危害人类健康长寿的常见病、多发病,是临床上主要死亡疾病之一,成为人类生命的第一杀手。对肿瘤现在医学上主要是手术切除、放化疗杀伤肿瘤(癌)细胞。这些治疗方法对于由细胞异常生长,伴有转移复发特性的恶性肿瘤是无法根治的[3],只能使患者延长一段生命。根据肿瘤细胞生长的无分化、无功能、无限生长特性[3],治疗最好方法是分化,即打开或诱导细胞分化遗传信息(基因)进行分化表达,使肿瘤细胞分化成终末功能定位细胞,停止生长。这需要诱导细胞分化技术来完成,是医学研究的重点。根据细胞生长休止现象,研究造成细胞生长休止原因,研制出抑制生长药物,让肿瘤细胞中止生长,停止对机体伤害,使患者带癌生存,达到治疗的目的。但生理再生细胞形成的肿瘤只适合诱导分化治疗。

    肿瘤作为严重危害人类健康长寿的主要疾病,除积极开展治疗研究,预防也非常重要。据载人类85%以上肿瘤是环境因素引起[7]。就我们现在生活环境而言致癌因素无处不在。如电子产品的普及和X线、紫外线普遍采用。其发生的放射物质对机体的伤害,还有化学产品在生活中广泛使用,尤其是化学添加剂(如防腐剂、着色剂、增白剂、调味剂等)在食品中全面使用。这些添加剂大量使用,有的被证明有诱发肿瘤的作用(如丙烯酰胺)[21]。即使用量不超标,长期食用带有这些化学物质的加工食品,对人体长期持久的慢性不良刺激也会引肿瘤。再有现在是经济竞争时代,每个人为了生活都存在一定精神压力,特别是没有医疗、养老保障的中老年农民,还有人类吸烟酗酒的习惯,人类长期生活在这样精神状态和充满化学放射物质的环境里,肿瘤患者增加是不可避免的。

    人类是社会生活群体,在经济全球化的今天,每个人的生活都与社会息息相关。要想减少化学放射致癌物和精神压力对人身造成的伤害,减少肿瘤(恶)发生率。首先要有效控制化学制品在食品饮料中广泛使用,能不用的就坚决禁止(如面粉),加工保存中必须用的也应在产品说明中标注残含量(如食品中有防腐剂,啤酒中甲醛残留量等),使人们明白理智的消费。对人类自身还是以自然新鲜食品、戒烟少酒为好。社会要对老年农民生活保障负起责任,要给予养老补偿(因这些人年轻力壮时,都无私奉献了社会,自己没有养老积蓄。),改善老年农民生活质量,减少中年农民生活压力。要取消保障(户口)两轨制,贯彻实行全民保障。

    总之,人类在竞争发展、追求经济利益、占有财富的同时,更应追求和谐健康,人生最大的财富是健康快乐生活100岁。

 

【参考文献】
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2 陈绍军.丽斑麻蜥断尾再生研究.两栖爬行动物学研究,1995,(4-5):333-337.

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9 陈绍军.再生研究在现代临床医学中的基础作用.医学理论与实践,1997,10(10):1240-1242.

10 陈绍军.山地麻蜥再生尾形态与断尾再生研究.两栖爬行动物学研究,1997,(6-7):266-267.

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13 陈绍军.无蹼壁虎耐性与断尾再生实验.中药材,1995,18(3):117-118.

14 陈绍军.山地麻蜥再生尾试验初报.中药材,2000(增刊):21-22.

15 武汉医学院主编.病理学.北京:人民卫生出版社,1983,80-81.

16 陈绍军.试再生基本规律与再生医学.世界华人医学杂志,1999,1(11):1077-1079.

17 徐炽,林盛通.明天的医学.青岛:海洋出版社,1982,116.

18 隨邦森.威胁生命的“文明病”.北京:新华出版社,1988,6-7.

19 武汉大学等合编.普通动物学.北京:高等教育出版社,1990,69-70.

20 郭学聪.遗传学的三大基本规律.北京:北京师范大学出版社,1984,10-69,72-101.

21 宋绮霞.吃出来的健康.北京:北京出版社,2005,219.


作者单位:101309 北京,北京市顺义区赵各庄五金厂

作者: 陈绍军 2008-7-4
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