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汉黄芩素调节SIRT1_Nrf2信号通路对子宫内膜异位症大鼠铁死亡的影响.pdf

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资源描述

1、第46 卷第10 期2023年10 月遵义医科大学学报Journal of Zunyi Medical UniversityVol.46No.100ct.2023基础医学研究汉黄芩素调节SIRT1/Nrf2信号通路对子宫内膜异位症大鼠铁死亡的影响胡晓英,吴建发,王鹰,姜伶俐,柳洲(上海健康医学院附属周浦医院妇产科,上海2 0 1318)【摘要】目的探讨汉黄芩素(Wog)对子宫内膜异位症(EM)大鼠铁死亡的影响及其作用机制。方法构建EM大鼠模型,将SD大鼠分为空白组(CT组)、EM模型组(EM组)、Wog低剂量组(WogL组)、Wog高剂量组(WogH组)、Wog+沉默调节蛋白1(SIRT1)抑

2、制剂(EX527)组。给药4周后,检测异位病灶体积,ELISA测定血清雌二醇(E2)、孕激素(P)、白介素-1(IL-1)、IL-6 的含量,HE染色观察异位内膜组织病理损伤,普鲁士蓝染色检测铁离子聚集情况,铁离子比色法检测Fe+浓度,Westernblot检测SIRT1、核因子E2相关因子2(Nrf2)、谷胱甘肽过氧化物酶4(CPX4)、溶质载体家族7 成员11(SLC7 A 11)和铁蛋白轻链(FTL)蛋白表达水平。结果与CT组相比,EM组大鼠异位内膜组织腺体较少,大量炎性细胞浸润和铁离子沉积,异位病灶体积、E2、P、IL-1、IL-6、Fe 2+水平升高,SIRT1、Nr f 2、G P

3、X4、FT L和SLC7A11蛋白表达水平下降(P0.05);与EM组相比,WogL、Wo g H 组异位内膜组织腺体增加,离子沉积少见,异位病灶体积、E2、P、IL-1、IL-6、Fe 2+水平降低,SIRT1、Nr f 2、G PX4、FT L和SLC7A11蛋白表达水平升高(P0.05);与WogH组相比,Wog+EX527组大鼠异位内膜组织炎性细胞浸润和铁离子沉积增加,异位病灶体积、E2、P、I L-1、I L-6、Fe 2+水平升高,SIRT1、Nr f 2、G PX4、FT L和SLC7A11蛋白表达水平下降(P0.05)。结论Wog可能通过激活SIRT1/Nrf2信号通路抑制EM

4、大鼠铁死亡。【关键词汉黄苓素;子宫内膜异位症;铁死亡;沉默调节蛋白1/核因子E2相关因子2 信号通路中图法分类号R711.71Impact of wogonin on ferroptosis in endometriosis rats by regulating SIRT1/Nrf2 signaling pathwayHu Xiaoying,Wu Jianfa,Wang Ying,Jiang Linli,Liu Zhou(Department of Gynaecology and Obstetrics,Zhou Pu Hospital Affiliated to Shanghai Health

5、 Medical College,Shanghai 201318,China)Abstract Objective To investigate the impact of wogonin(Wog)on ferroptosis in endometriosis(EM)ratsand its mechanism.Methods An EMrat model was constructed;SD rats were grouped into blank group(CTgroup),EMmodel group(EM group),Wog low-dose,Wog high-dose,and Wog

6、+SIRT1 inhibitor(EX527)groups.After 4 weeks of administration,the volume of ectopic lesions was examined,ELISA was applied to deter-mine the contents of serum estradiol(E2),progestogen(P),interleukin-1(IL-1),and IL-6.HE stainingwas applied to observe pathological damage in ectopic endometrial tissue

7、,Prussian blue staining was applied todetect iron ion aggregation,the colorimetric method was applied to detect the concentration of Fe?+,Western blotwas applied to detect the protein expression levels of SIRT1,nuclear factor E2 related factor 2(Nrf2),Glutathi-one peroxidase 4(G PX4),s o l u t e c a

8、 r r i e r f a m i l y 7 m e m b e r 11(SLC7 A 11)a n d f e r r i t i n l i g h t c h a i n (FT L).Results Compared with the CT group,the ectopic endometrial tissue of rats in EM group had fewer glands,ac-companied by a large amount of inflammatory cell infiltration and iron ion deposition,the volum

9、e of ectopic le-sions and the levels of E2,P,IL-1,IL-6,and Fe2+increased,the expression levels of SIRT1,Nrf2,GPX4,FTL,and SLC7A11 proteins decreased(P 0.05);compared with the EM group,the ectopic endometrial tissue【文献标志码A文章编号】2 0 96-8 159(2 0 2 3)10-0 943-0 7【基金项目】上海市浦东新区卫生系统重点学科群建设项目(NO:PWZxq2022-1

10、5)。通信作者柳洲,男,主任医师,研究方向:妇科肿瘤,E-mail:s h o u y u n w f 8 16 3.c o m。943遵义医科大学学报glands in the Wog L and Wog H groups increased,ion deposition was rare,the volume of ectopic lesions and thelevels of E2,P,IL-1,IL-6,and Fe2+levels decreased,the expression levels of SIRT1,Nrf2,GPX4,FTL,and SLC7A11 proteins

11、increased(P0.05);compared with the Wog H group,the inflammatory cell infiltrationand iron ion deposition in ectopic endometrial tissue of rats in Wog+EX527 group increased,the volume of ec-topic lesions and the levels of E2,P,IL-1,IL-6,and Fe2+increased,the expression levels of SIRT1,Nrf2GPX4,FTL,an

12、d SLC7A11 proteins decreased(P0.05).Conclusion Wog may inhibit ferroptosis in EM ratsby activating SIRT1/Nrf2 signaling pathway.Key words wogonin;endometriosis;ferroptosis;Silent information regulator 1/nuclear factor erythroid-2-re-lated factor 2 signaling pathway46卷子宫内膜异位症(endometriosis,EM)是一种慢性炎症

13、性疾病,定义为子宫内膜组织存在于子宫外,导致盆腔疼痛和不孕,已被视为一个公共卫生问题,严重影响女性的生活质量,并造成沉重的经济负担。铁是细胞生存的必需元素,缺铁是许多生殖疾病的已知危险因素。铁死亡是EM的特征之一,细胞通过逆行月经扩散以存活、植人和建立EM病变,导致铁稳态失调,造成局部铁超负荷、炎症反应等病理生理学变化 2 。温经汤是一种传统中药,已被证明对EM有治疗作用,网络药理学分析结果指出,汉黄芩是温经汤的活性成分之一,可能通过调节炎症、内分泌治疗EM,且Wog本身得抗炎、抗病毒感染活性极强,对大多数炎症类疾病都有效果 3。沉默调节蛋白1(silent informationregula

14、tor1,SI R T 1)是一种应激反应蛋白,在不同的细胞和生理功能中发挥着关键作用,如线粒体生物发生、细胞损伤和细胞死亡(包括铁死亡)等,SIRT1脱乙酰化激活核因子E2相关因子2(nucle-ar factor erythroid2-related factor 2,Nrf2)能够抑制铁死亡进程 4。Wog 能否通过调节SIRT1/Nrf2 信号通路抑制EM铁死亡暂不清楚,本研究旨在借助EM动物模型探究Wog对EM的影响和SIRT1/Nrf2 轴的调控作用,尝试为开发 EM 的治疗药物提供一定理论基础。1材料与方法1.1材料1.1.1实验动物8 周龄健康未孕SD雌性大鼠,体重2 0 6

15、2 35g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司上海分公司,生产许可证号:SCXK(沪)2022-0007。动物实验环境为SPF级动物房,12h/12h光暗循环,温度(2 41),湿度(50 10)%。1.1.2药物、主要试剂Wog(纯度98%,6 32-94485-9),购自上海吉至生化科技有限公司;SIRT1抑制剂(EX527,HY-15452),购自美国MCE公司;白介素-1(i n t e r l e u k i n-1,IL-1,CB10205-Ra)、IL-6(CB10218-Ra)ELISA试剂盒,购自上海科艾博生物技术有限公司;雌二醇(estradiol,E2,J22765)、

16、孕激素(progestin,P,J2 2 7 52)ELISA 试剂盒,购自吉利德生物;一抗SIRT1(a b 110 30 4)、谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4,ab125066)、溶质载体家族7 成员11(recom-binant solute carrier family 7,SLC7A11,ab307601)和铁蛋白轻链(ferritin light chain,FT L,a b 7 597 3),购自美国Abcam公司;一抗Nrf2(8 0 593-1-R R),购自武汉三鹰。1.2方法1.2.1动物造模及给药大鼠适应性喂养1周,连续

17、3d灌胃戊酸雌二醇0.1 mg/(kgd)使大鼠处于同一动情周期,采用自体子宫移植法构建EM大鼠模型。大鼠禁食2 4h,麻醉,开腹,结扎左侧子宫并切除子宫角,纵向切开子宫组织,剪为5mm5 mm的组织块,迅速将组织块固定至右侧腹壁血管丰富部位,缝合切口;术后3d每只腹腔注射庆大霉素(0.410*U/d)预防感染,自术后第2 天开始灌胃戊酸雌二醇(0.1mg/kg,2次/周)促进子宫内膜移植;4周后再次开腹,移植物体积增大且形成含淡黄色透明液体的囊状结构,异位病灶充血,新生血管丰富,表示造模成功 5。将所有大鼠随机分为5组:空白组(CT组)、EM模型组(EM组)、Wog低剂量组(WogL组)、W

18、og高剂量组(WogH组)、Wog+EX527组,每组12只。CT组以外所有大鼠建立EM模型,CT组大鼠仅行单侧子宫切除,不做异位移植。造模成功后第2 天做给药处理,Wog根据参考文献 6-7 并做适量调整,WogL组、WogH组大鼠灌胃给药7、14mg/(kg.d)Wog+腹腔注射2 mL/kg/d0.9%氯化10期钠溶液;将EX527(10 m g/k g)溶解于1%二甲亚、30%聚乙二醇和0.9%氯化钠溶液中,Wog+EX527组大鼠灌胃给药14mg/(k g.d)Wo g+腹腔注射2 mL/(k g.d)EX52 7 溶液;CT组和EM组大鼠灌胃+腹腔注射等量0.9%氯化钠溶液。给药持

19、续4周,给药过程中损失大鼠及时补充。1.2.2异位病灶体积测定给药结束后,所有大鼠腹腔注射1.5%戊巴比妥钠完全麻醉,打开腹腔,腹主动脉取血5mL静置30 min,离心后取上层血清,分装储存;随后收集完整的异位内膜组织,使用游标卡尺迅速测量其长、宽、高,样品分为2 份,分别保存在4%多聚甲醛溶液中和-8 0 冰箱中。异位病灶体积(mm)=0.52 长宽高。1.2.3血清性激素和促炎细胞因子含量测定取1.2.2中血清样本,依照ELISA检测试剂盒说明书测定检测E2、P、I L-1、I L-6 的含量。1.2.4异位内膜组织病理学观察将1.2.2 保存在多聚甲醛中的异位内膜组织进行乙醇脱水、包埋和

20、切片处理,切片去石蜡、干燥,按照试剂盒说明书进行HE染色,光学显微镜下拍照并分析异位内膜组织病理学变化。1.2.5异位内膜组织铁离子聚集情况检测将1.2.4中石蜡切片脱蜡,亚铁青化钾溶液和盐酸溶胡晓英等汉黄芩素调节SIRT1/Nrf2信号通路对子宫内膜异位症大鼠铁死亡的影响2.1各组大鼠异位病灶体积比较与CT组比较,EM组大鼠异位病灶体积增大(P0.05);与EM组比较,WogL、Wo g H 组大鼠异位病灶体积呈剂量依赖性减小(P0.05);与WogH组比较,Wog+EX527组大鼠异位病灶体积增大(P0.05,图1A)。2.2各组大鼠血清性激素和促炎细胞因子含量比较与CT组比较,EM组E2

21、、P、IL-1、IL-6 含量升高(P0.05);与EM组比较,WogL、Wo g H 组E2、P、I L-1、I L-6 含量呈剂量依赖性降低(P0.05);与WogH组比较,Wog+EX527组E2、P、IL-1、IL-6 含量升高(P0.05,图1B)。A150-100500组EMWogl统计学意义。2纟结果*#&液等比例混合成普鲁士蓝染液染色切片1h,核固红染液染色5min,切片依次放人无水乙醇I5min-无水乙醇5 m in-无水乙醇5 m in-二甲苯I5min-二甲苯I5 m i n 透明,中性树胶封片,显微镜拍照,铁呈蓝色,细胞核呈红色。1.2.6异位内膜组织Fe2+浓度检测取

22、1.2.2中冷藏的异位内膜组织,匀浆,样本分为2 份,其中1份按照铁离子比色法检测试剂盒说明书检测Fe+的浓度,另1份储存于-8 0 冰箱待测。1.2.7异位内膜组织 SIRT1、Nr f 2、G PX4、FT L 和SLC7A11蛋白表达检测定量1.2.6 中匀浆样品总蛋白浓度,采用Westernblot法检测蛋白的表达。配制SDS-PAGE凝胶,样品上样10 g,电泳设置为80V通电30 min后转为12 0 V通电1h,转膜仪设置为2 0 0 V,随后封闭PVDF膜,目的条带置于抗体稀释液中过夜,再经过二抗稀释液和ECL化学发B8060-(Tu/u)za40-20-0-T组EMWog25

23、01(Tu/ad)dt-TI200150100500T组WogVOWogEX5271000*800-#&EX527*#&*#(Tu/au)d600-400-200-0T组EM丝3001(Tu/ad)9-TI200-1000#&H组#&Wog光液孵育,拍照并分析蛋白表达水平。1.3统计学分析所有数据符合正态分布并以均值标准差(xs)表示,使用GraphPad Prism8.0.2分析,多组间差异采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD-t检验。P0.05为差异有Wog+EXA:各组大鼠异位病灶体积比较;B:各组大鼠血清性激素和促炎细胞因子含量比较;*:与CT组比较,P0.05;#:与EM组比较

24、,P0.05;&:与WogL组比较,P0.05;:与WogH组比较,P0.05。图1异位病灶体积、血清性激素和促炎细胞因子含量比较945遵义医科大学学报2.3各组大鼠异位内膜组织病理学变化HE染EM组比较,WogL、Wo g H 组腺体增多,炎性细胞浸色结果显示,CT组子宫内膜组织结构完整,腺体排润减少,病理损伤减轻;与Wog H组比较,Wog+列整齐;EM组腺体较少,可见大量炎性细胞浸润;与46卷EX527组组织损伤严重,炎性细胞浸润增加(图2)。BDA:CT组;B:EM组;C:WogL组;D:WogH组;E:Wog+EX527组;2 0 0。图2 各组大鼠异位内膜组织HE染色结果2.4各组

25、大鼠异位内膜组织铁离子聚集情况EM组比较,WogL、Wo g H 组蓝色染色颗粒明显减CT组子宫内膜组织未见明显蓝色染色颗粒;EM少,铁沉积量显著降低;与Wog H组比较,Wog+组可见大量明显蓝色染色颗粒,铁沉积量高;与EEX527组蓝色染色颗粒增多(图3)。BDA:CT组;B:EM组;C:WogL组;D:WogH组;EWog+EX527组;2 0 0。图3各组大鼠异位内膜组织普鲁士蓝染色结果2.5各组大鼠异位内膜组织Fe2+浓度比较与CT组比较,EM组Fe+浓度显著升高(P0.05);与EM组比较,WogL、Wo g H 组Fe2+浓度呈剂量依赖性降低(P0.05);与WogH组比较,Wo

26、g+EX527组Fe+浓度显著升高(P0.05,图4A)。2.6各组大鼠异位内膜组织 SIRT1、Nr f 2、G PX4、FTL和SLC7A11蛋白表达水平比较与CT组比946E较,EM 组 SIRT1、Nr f 2、G PX4、FT L 和 SLC7A11 蛋白表达水平降低(P0.05);与EM组比较,WogL、Wo g H 组 SIRT1、Nr f 2、G PX4、FT L 和 SLC7A11蛋白表达水平呈剂量依赖性升高(P0.05);与WogH组比较,Wog+EX527组 SIRT1、Nr f 2、GPX4、FT L和 SLC7A11 蛋白表达水平降低(P0.05,图 4B,C)。10

27、期胡晓英等汉黄芩素调节SIRT1/Nrf2信号通路对子宫内膜异位症大鼠铁死亡的影响A60740200BSIRTI#&EM组Wog L组81 kDaNrf2110 kDaGPX422kDaFTL24 kDaSLC7A1142 kDaGAPDH36kDaabCdeC2.01.51.00.50T组EM组WogI1.0#&0.8#0.60.4-0.20T组EM组Wog L组0.8#&0.6-0.4-0.2-0T组Wog#&#HBOML组Wog+EX527组Wog+EX527组1.0-0.8-0.6-0.42.0#&1.5#&1.0#*0.2-00.50工组H0MWog+EX527组A:各组大鼠异位内膜

28、组织Fe2+浓度比较;B:We s t e r n b l o t 检测异位内膜组织蛋白的表达;C:各组SIRT1、Nr f 2、GPX4、FT L和SLC7A11蛋白表达水平比较;a:CT组;b:EM组;c:WogL组;d:WogH组;e:Wog+EX527组;*:与CT组比较,P0.05;#:与EM组比较,P0.05;&:与WogL组比较,P0.05;:与WogH组比较,P0.05。物黄芩、滇黄芩、半枝莲等根茎,具有抗癌、抗炎、抗3讨论焦虑、神经保护、治疗细菌和病毒感染等多种活约50%的不孕症妇女发生 EM,表现为卵泡发性10 。EM 是一种慢性炎症性疾病,本研究主要探育不良和卵母细胞质量

29、下降,铁死亡是造成卵母细究Wog对EM铁死亡的影响及可能的作用机制。胞成熟障碍的主要原因8 。子宫内膜基质细胞铁本研究采用自体子宫移植法构建EM大鼠模死亡还可能触发细胞因子分泌,并通过副分泌作用型,模型大鼠异位病灶体积增大,异位内膜组织腺促进邻近病变血管的生成,从而推动EM的发体较少,可见大量炎性细胞浸润,呈典型的EM病展 ,探寻改善EM铁死亡的靶向制剂刻不容缓。理状态,说明模型构建成功。血清E2、P是反映性Wog是黄酮类化合物的成员之一,来源于唇形科植激素水平的2 个重要指标,临床数据显示,EM患947Wog+EX5274图4各组大鼠异位内膜组织Fe+浓度及蛋白表达水平比较遵义医科大学学报者

30、血清E2、P水平较健康人群显著升高。IL-用,之后可以做进一步研究,丰富Wog作为临床用1、I L-6 是引起慢性炎症所必需的细胞因子,影响药的理论依据。子宫内膜基质细胞的增殖、粘附、迁移和侵袭,在EM的发生发展中发挥促进作用12 。本研究也发现,EM大鼠血清E2、P、I L-1、I L-6 含量升高,说明性激素紊乱和炎症因子的过表达可能是促进EM进展的2 个因素。EM大鼠经过Wog治疗显著抑制病灶体积的增大,改善异位内膜组织病理损伤,降低血清E2、P、I L-1、I L-6 的含量,说明Wog对EM具有治疗效果。铁死亡是一种新型细胞程序性死亡形式,不同于细胞调亡、坏死性凋亡、自噬等传统细胞死

31、亡形式,其特征在于脂质过氧化物的铁依赖性积累至致死量,引起器官损伤和退行性病理13。铁是包括人类在内的大多数生物体生存的必需元素,铁摄人过多、高铁状态、铁死亡与包括EM在内的生殖疾病有关14。SIRT1 可以调控细胞氧化应激、炎症反应、线粒体功能、自噬、调亡等多种生理过程15。Nrf2是细胞抗氧化反应的关键调节因子,抵消氧化和亲电应激基因的表达16 。SIRT1 脱乙酰化激活Nrf2 能够抑制铁死亡进程。GPX4 是能够直接还原复杂磷脂氢过氧化物的酶,也是 Nrf2 的下游靶基因,靶向抑制 GPX4被认为是触发铁死亡的关键策略17 。SLC7A11 和FTL是调节铁死亡的关键蛋白,抑制SLC7

32、A11和FTL活性、下调GPX4可以诱导铁死亡18 。铁死亡细胞及其溢出内容物还与疾病中的免疫反应失调有关19。本研究发现,EM 大鼠异位内膜组织大量铁沉积,Fe+浓度显著升高,SIRT1、Nr f 2、G PX 4、FT L和 SLC7A11 蛋白表达水平降低,说明EM触发了铁死亡,机体处于高铁状态,SIRT1/Nrf2信号通路被抑制,这可能也与前述促炎细胞因子过表达有关;Wog不仅能缓解铁沉积和Fe+浓度升高,还能增加 SIRT1、Nr f 2、G PX 4、FT L和SLC7A11蛋白表达水平;SIRT1抑制剂EX527和Wog联合使用干预EM大鼠的治疗效果和对SIRT1/Nrf2轴的影

33、响不明显,未改善铁死亡现象,提示Wog可能通过激活SIRT1/Nrf2信号通路抑制EM大鼠铁死亡。综上所述,Wog可能通过激活SIRT1/Nrf2信号通路抑制EM大鼠铁死亡。除此以外Wog抑制肿瘤细胞ZR-75-30 和 HeLa 的增殖以及治疗类风湿性关节炎也与调控铁死亡有关2 0-1。SIRT1/Nrf2 途径对机体代谢的调控也是多方面的,本研究仅分析了SIRT1/Nrf2通路在调节EM铁死亡的作94846卷参考文献1 Chapron C,Marcellin L,Borghese B,et al.Rethinkingmechanisms,diagnosis and management o

34、f endometriosisJ.Nat Rev Endocrinol,2019,15(11):666-682.2 Ng S W,Norwitz S G,Taylor H S,et al.Endometriosis:therole of iron overload and ferroptosis J.Reprod Sci,2020,27(7):1383-1390.3 Liu Y N,Hu X J,Liu B,et al.Network pharmacology-based prediction of bioactive compounds and potentialtargets of wen

35、jing decoction for treatment of endometriosis J.Evid Based Complement Alternat Med,2021(1):1-12.4 Li D,Liu X,Pi W,et al.Fisetin Attenuates doxorubicin-in-duced cardiomyopathy in vivo and in vitro by inhibitingferroptosis through SIRT1/Nrf2 signaling pathway activa-tionJ.Front Pharmacol,2022,12(1):1-

36、14.5唐艳,张莉,刘海红.川芎嗪抑制TLR4/MyD88/NF-kB信号通路减轻子宫内膜异位症大鼠炎症反应J.免疫学杂志,2 0 2 3,39(6):46 9-47 7.6 Ferella L,Baston J I,Bilotas M A,et al.Active compoundspresent in rosmarinus of ficinalis leaves and scutellariabaicalensis root evaluated as new therapeutic agents forendometriosisJ.Reprod Biomed Online,2018,37(

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38、ity bytriggering granulosa cell ferroptosis and oocyte dysmaturi-tyJ.Cell Death Dis,2022,13(7):579-593.9 Li G,Lin Y,Zhang Y,et al.Endometrial stromal cell fer-roptosis promotes angiogenesis in endometriosis J.CellDeath Discov,2022,8(1):29-40.10 Huynh D L,Ngau T H,Nguyen N H,et al.Potential thera-peu

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43、f ferroptosis and rela-tions with regulated cell death:A reviewJ.Front Physi-ol,2019,10(1):1-13.19 Chen X,Kang R,Kroemer G,et al.Ferroptosis in infec-tion,inflammation,and immunity J.J Exp Med,2021,218(6):1-15.20郑蕾,贺超,姜钰婷,等.基于网络药理学和实验验证探讨黄芩调控铁死亡逆转肿瘤耐药的作用机制J.现代药物与临床,2 0 2 3,38(3):519-530.21肖剑伟,蔡旭,郭粉莲,等.基于加权基因共表达网络及分子动力学探讨二妙散影响铁死亡治疗类风湿关节炎的机制J.中医学报,2 0 2 2,37(11):2 418-2 42 5.收稿2 0 2 3-0 8-0 1;修回2 0 2 3-0 9-0 5(编辑:王福军)2019,19(18):1-32.949.

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