在法國阿爾卑斯山滑雪勝地蒙查文,平時(shí)只有數(shù)百人的小鎮(zhèn)竟然有一種罕見病“漸凍癥”高發(fā)。研究人員歷經(jīng)多年研究,既不是遺傳原因,也未排查出環(huán)境因素,究竟是因?yàn)槭裁丛蜃屵@里罕見病不罕見?
菌絡(luò)萬象
——看真菌如何影響世界,接入心識(shí),變幻未來
撰文|MaxTom
在法國阿爾卑斯山,蜿蜒的公路慢慢爬升到海拔1200米,那里坐落著一個(gè)世外桃源般的小村莊蒙查文 (Montchavin) 。這個(gè)曾經(jīng)沉睡的小山村,在20世紀(jì)70年代發(fā)展成為一個(gè)滑雪勝地,世界最大的滑雪場(chǎng)之一Paradiski就在這里。然而,蒙查文也引起了醫(yī)學(xué)研究人員的注意,但并非因?yàn)榛┗虻巧匠霈F(xiàn)的意外,而是一種罕見病在這里“頻發(fā)”。
滑雪勝地蒙查文丨圖片來源:La Plagne
1
法國小村莊的疾病陰霾
2009年的一天,神經(jīng)科醫(yī)生埃米利?拉格朗日 (Emmeline Lagrange) 迎來了一位特殊的患者。她三十多歲,來自波蘭,在雪季時(shí)擔(dān)任滑雪教練和纜車檢票員,淡季則在當(dāng)?shù)芈糜尉止ぷ鳌4丝蹋荒募膊≌勰サ猛纯嗖豢埃?jīng)診斷確認(rèn)后是肌萎縮側(cè)索硬化癥 (Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS) ,也就是俗稱的“漸凍癥”。這是村里的第四個(gè)病例。當(dāng)?shù)匾幻t(yī)生的鄰居20年前死于漸凍癥,而這名醫(yī)生還有兩個(gè)朋友至今仍飽受這種疾病的煎熬。
埃米利?拉格朗日醫(yī)生丨圖片來源:chu-grenoble.fr
曾經(jīng),在社交網(wǎng)絡(luò)上掀起熱潮的“冰桶挑戰(zhàn)”讓更多人認(rèn)識(shí)到了這個(gè)罕見病。漸凍癥是一種破壞性神經(jīng)疾病,由大腦、脊髓、四肢和胸部運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的神經(jīng)功能逐漸喪失引起。該病的發(fā)現(xiàn)通常始于手臂或腿部的肌肉抽搐和無力,吞咽困難或言語不清。隨著病情的發(fā)展,患者會(huì)逐漸感覺肌肉無力,曾經(jīng)輕松就能完成的動(dòng)作變得越來越困難,肌肉也會(huì)慢慢萎縮,身體仿佛失去了力量的源泉,肢體變得僵硬,如同被一層無形的“冰”逐漸凍結(jié)。最終漸凍癥會(huì)影響運(yùn)動(dòng)、說話、進(jìn)食和呼吸所需的肌肉控制,導(dǎo)致呼吸困難和營養(yǎng)不良,許多人最終因呼吸衰竭死亡。
目前,這種致命的疾病無法治愈,其確切病因尚不清楚,只有少數(shù)病例是遺傳性的。在全球范圍內(nèi),漸凍癥既罕見又分布得相當(dāng)均勻,每年10萬人中有兩到三人患病。
蒙查文在旅游時(shí)節(jié)擠滿了游客,但全年常住人口只有幾百人,鄰近的村莊也不大,按照上文提到的發(fā)病率進(jìn)行推算,這里發(fā)現(xiàn)漸凍癥患者的可能性極小。然而事實(shí)上,在十幾年里,拉格朗日在當(dāng)?shù)亟佣B三確診了16例漸凍癥患者。這極高的發(fā)病情況完全出乎拉格朗日的意料,她回憶說,隨著病例數(shù)量的增加,她感到越來越害怕。
這個(gè)小村莊為什么有這么多漸凍癥患者呢?
2
迷霧重重:探尋病因之路
在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,漸凍癥一直是個(gè)難以攻克的難題。大部分漸凍癥患者的發(fā)病原因讓人毫無頭緒,只有5%-10%的患者能找到家族遺傳的影子。在大多數(shù)患有遺傳性漸凍癥的人中,他們的孩子有50%的幾率會(huì)遺傳疾病相關(guān)基因[1]。除此之外,醫(yī)學(xué)研究人員還發(fā)現(xiàn),暴露于香煙煙霧、空氣污染和一些工業(yè)化學(xué)品與漸凍癥風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān);多項(xiàng)研究顯示,美國退伍軍人患漸凍癥的風(fēng)險(xiǎn)也比非退伍軍人更高,背后的原因可能與他們服役期間從事特定的軍事作業(yè)有關(guān) (如神經(jīng)毒素暴露)[2,3]。然而,確切的因果關(guān)系還沒有得到確定。
拉格朗日和熱帶神經(jīng)流行病學(xué)專家菲利普·庫拉捷 (Philippe Couratier) 、神經(jīng)學(xué)家威廉姆·卡米 (William Camu) 等人組成團(tuán)隊(duì),仔細(xì)調(diào)查了蒙查文村聚集性ALS病例[4]。1991年至2013年期間,蒙查文村報(bào)告了5例ALS病例;2010年至2015年期間,又發(fā)現(xiàn)了7個(gè)病例,但他們并非都久居于此。大多數(shù)患者在蒙查文至少生活了十年,有些患者是本地人,在這里度過了一生,還有幾位季節(jié)性居民,地域上也沒有什么關(guān)聯(lián),來自法國、波蘭、土耳其、加拿大和英國等。更令人意外的是,他們中有一對(duì)夫婦雙雙患病,丈夫是蒙查文本地人,他在雪季擔(dān)任滑雪教練,淡季則是伐木工人,妻子在一家餐館工作。2005年丈夫在63歲時(shí)被診斷出患有漸凍癥,8年后,妻子也被診斷出同樣的疾病。
然而,在這12名患者中,沒有發(fā)現(xiàn)他們之間存在任何遺傳/家族關(guān)系。在他們的血液檢測(cè)中,沒有一人的漸凍癥易感基因呈陽性。這就基本排除了發(fā)病是遺傳原因。
為了找到致病的“罪魁禍?zhǔn)住保窭嗜盏热藳Q定從環(huán)境因素入手。他們就像一群偵探,不放過任何一個(gè)可能的線索:檢測(cè)蒙查文的飲用水和花園土壤中的有毒物質(zhì);滑雪場(chǎng)造雪機(jī)中的化合物;考慮到附近有一個(gè)關(guān)閉已久的鉛礦,他們還檢測(cè)了鉛含量,以及患者家中氡的水平 (氡是一種從土壤和石頭中散發(fā)出來的放射性氣體) 。
探尋病因的道路充滿了坎坷,每一步都異常艱辛又迷霧重重。但是,研究人員始終沒有發(fā)現(xiàn)哪個(gè)因素與所有患者都存在單一的、明顯的相關(guān)性。
8年后,他們把調(diào)查結(jié)果綜合為一篇論文,給學(xué)界留下一樁疑案。當(dāng)時(shí)學(xué)界認(rèn)為蒙查文的這些ALS病例可能只是隨機(jī)現(xiàn)象,拉格朗日在接受采訪時(shí)說:“我們停滯不前,沒有更多招數(shù)了。”
3
蘇鐵假說的啟示
拉格朗日的研究伙伴神經(jīng)學(xué)家威廉·卡米在2017年法國斯特拉斯堡 (Strasbourg) 的一次學(xué)術(shù)會(huì)議上與專門研究ALS的科學(xué)家彼得·斯賓塞 (Peter Spencer) 進(jìn)行了探討。
拉格朗日和卡穆將研究摘要提交到了這次會(huì)議上,其中寫道:“12名患者之間被發(fā)現(xiàn)有共同的接觸:除一人外,所有人都進(jìn)行了密集的體育鍛煉,8人擁有菜園,6人曾經(jīng)吃過當(dāng)?shù)氐哪⒐剑?人是滑雪教練,4人有一家餐館。”斯賓塞回憶說:“我注意到他們報(bào)告的食品中有蘑菇。我問他們是哪種蘑菇,因?yàn)橛蟹N蘑菇含有與關(guān)島病例相關(guān)的毒素。”
在二戰(zhàn)末期,美國醫(yī)學(xué)研究人員在關(guān)島發(fā)現(xiàn),一種罕見的神經(jīng)退行性疾病在當(dāng)?shù)赝林槟_人 (Chamorro) 中高發(fā)。它發(fā)病時(shí)與漸凍癥一樣,但可能還會(huì)同時(shí)表現(xiàn)出帕金森病和癡呆癥的癥狀,當(dāng)?shù)厝朔Q為Lytico-bodig病 (前者即漸凍癥,后者表示帕金森和癡呆,有些人會(huì)同時(shí)表現(xiàn)出所有癥狀) 。該病在20世紀(jì)50-70年代非常嚴(yán)重,根據(jù)1954年的報(bào)告,當(dāng)?shù)谹LS發(fā)病率是全球平均水平的100倍[5]。最終在1961年,研究人員將其命名為肌萎縮側(cè)索硬化-帕金森綜合征-癡呆復(fù)合征 (Amyotrophic Lateral Sclerosis-Parkinsonism-Dementia Complex, ALS-PDC) 。
當(dāng)時(shí)美國國立衛(wèi)生研究院干脆在島上開設(shè)了一個(gè)研究站,專門調(diào)查病因。由于具有家族關(guān)聯(lián),研究人員首先考慮遺傳原因,但正如法國山區(qū)的情況,一些外來移民也同樣患病,所以他們把重點(diǎn)放在環(huán)境因素上。
在眾多的猜想中,營養(yǎng)人類學(xué)家瑪喬麗·惠廷 (Marjorie Whiting) 在1963年提出的蘇鐵 (Cycas micronesica) 假說脫穎而出[6],成為當(dāng)時(shí)最受支持的一種猜想。在查莫羅人的傳統(tǒng)飲食中,有一種獨(dú)特的食物制作方式,他們會(huì)將蘇鐵種子磨成粉,然后制成面食。
蘇鐵這種植物歷史悠久,被稱為“植物活化石”,蘇鐵種子有李子大小,是淀粉性的,但含有劇毒。而查莫羅人的智慧是將切碎的種子浸泡在水中數(shù)天,并多次換水清洗,以此去除毒素。然而,這種處理方法并不一定能清除所有毒素,這就埋下了危險(xiǎn)的種子。
但令人遺憾的是,動(dòng)物試驗(yàn)并沒有驗(yàn)證蘇鐵種子可以導(dǎo)致ALS-PDC,最終該假說也就不了了之了。其他環(huán)境因素如土壤中的金屬元素、病毒等也被仔細(xì)調(diào)查,但都無法建立因果關(guān)系。至此,ALS-PDC的病因探索之路同樣充滿迷霧,爭論持續(xù)進(jìn)行。
蘇鐵樹(左上圖)和蘇鐵種子(左下圖),以及莫羅人傳統(tǒng)處理方式。圖片來源:P. S. Spencer /The Canadian Journal of Neurological Sciences, 1987
對(duì)于蘇鐵假說,還有一人并未放棄,他就是彼得·斯賓塞。他在上世紀(jì)80年代通過猴子試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),蘇鐵種子含有的β-N-甲基氨基-L-丙氨酸 (β-Methylamino-L-alanine,BMAA) 毒素最終會(huì)導(dǎo)致ALS-PDC。然而他的成功實(shí)驗(yàn)所需毒素的劑量太大,并不符合查莫羅人的飲食習(xí)慣,學(xué)界并未重視他的發(fā)現(xiàn)。而近四十年來,斯賓塞和他的同事們一直致力于研究這個(gè)問題,新的線索也浮出水面。 (當(dāng)然這幾十年里仍有許多其他進(jìn)展,這里就此略過。)
斯賓塞2019年在《神經(jīng)病學(xué)前沿》 (Frontiers in Neurology) 期刊發(fā)表的研究顯示,蘇鐵種子內(nèi)的另一種神經(jīng)毒素蘇鐵素 (Cycasin) 可能與ALS發(fā)病有關(guān)。人體內(nèi)的一種酶會(huì)將蘇鐵素轉(zhuǎn)化為甲基氧化偶氮甲醇 (methylazoxymethanol,MAM) ,而MAM會(huì)使DNA甲基化,從而誘發(fā)細(xì)胞突變,特別是神經(jīng)元的退行性改變。盡管人體也存在能夠修復(fù)DNA損傷的酶,但斯賓塞闡述了新觀點(diǎn):“成人大腦中這種重要的DNA修復(fù)酶的水平通常很低。DNA損傷會(huì)累積并激活與人類神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的細(xì)胞信號(hào)通路。”[7]
也就是說,蘇鐵素會(huì)破壞DNA。這與化學(xué)致癌類似,人體在代謝亞硝胺和肼類化合物也會(huì)使DNA甲基化,DNA損傷積累最終導(dǎo)致癌癥,而神經(jīng)元并不進(jìn)行分裂,最終可能會(huì)導(dǎo)致ALS-PDC這樣的疾病。兩者在機(jī)制上相似性為相關(guān)研究帶來了新的啟發(fā)。
那么,法國山村ALS病例,是因?yàn)槟⒐絻?nèi)含有某種毒素嗎?
4
美味蘑菇背后的危險(xiǎn)
拉格朗日與斯賓塞展開合作,重新在阿爾卑斯山進(jìn)行了調(diào)查。她發(fā)現(xiàn),所有患者都吃過一種假羊肚菌 (英文俗稱false morel) 。假羊肚菌種類繁多,但最著名、毒性最大的是鹿花菌 (Gyromitra esculenta) ,它正是蒙查文漸凍癥患者采集和食用的蘑菇種類之一。這種假羊肚菌在歐洲、亞洲和北美春季的森林中較為常見。
假羊肚菌的外形獨(dú)特,菌蓋部分呈不規(guī)則的腦形 (因此國內(nèi)也稱它為“大腦蘑菇”) ,表面布滿了褶皺,呈現(xiàn)出紅褐色、紫褐色或金褐色、咖啡色等多種顏色。它的邊緣部分與菌柄基本不連接,看起來搖搖欲墜。而真正的羊肚菌 (Morchella esculenta) ,菌蓋部分呈現(xiàn)圓錐狀至鈍錐形,表面有許多凹坑,排列得整齊,就像羊的肚腹一樣,這也是它名字的由來,并且其邊緣部分與菌柄連接為一體,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)固。
各種形態(tài)的羊肚菌(Morchella esculenta,左)和假羊肚菌(Gyromitra esculenta,右)。圖片來源:Philippe Clowez/mushroom world
羊肚菌和鹿花菌 (假羊肚菌) 的確都是美味,從它們兩者的種加詞都是“esclenta”可見一斑,其拉丁語意思是“可食用的”,暗示了人們對(duì)它們的偏愛。諷刺的是,人們很早就知道假羊肚菌有毒,但食客們還是鋌而走險(xiǎn),在吃假羊肚菌前會(huì)煮沸或曬干,希望能夠去除毒素。2024年6月發(fā)表在《毒素》 (Toxicon) 雜志上的一項(xiàng)研究記錄了2002年至2020年報(bào)告的118例假羊肚菌中毒病例:在90%的病例中,罪魁禍?zhǔn)渍锹够ň6顬槌R姷闹卸景Y狀是嘔吐、腹瀉、胃痛;還有十幾例患者發(fā)生肝損傷,一例患者發(fā)生腎損傷,其他患者報(bào)告了頭痛和頭暈等神經(jīng)癥狀。[8]
不同國家對(duì)假羊肚菌銷售政策不同,法國和丹麥禁售,而芬蘭卻是允許的。芬蘭人很喜歡蘑菇),甚至被印在郵票上。丨圖片來源:finnserver.com
通過調(diào)研,拉格朗日和同事們了解到,患有漸凍癥的那些人認(rèn)為假羊肚菌有“恢復(fù)活力”的功效,并且也喜歡假羊肚菌的口味,因此專門找假羊肚菌吃。他們都知道法國禁止銷售假羊肚菌,因此反而組成了秘密的小團(tuán)體,專門找蘑菇、吃蘑菇。果不其然,半數(shù)的法國漸凍癥患者在食用假羊肚菌后出現(xiàn)過急性中毒情況。
那么,吃假羊肚菌患漸凍癥是巧合還是真的有因果關(guān)系呢?為了排除其他環(huán)境因素,研究人員設(shè)置了一個(gè)對(duì)照組,找來同一地區(qū)的48名年齡與患病者大致相同的人,讓他們也吃野生蘑菇,但不吃假羊肚菌。最終得出結(jié)論:由于沒有發(fā)現(xiàn)其他重大的化學(xué)或物理暴露,該地區(qū)漸凍癥的主要危險(xiǎn)因素似乎是反復(fù)攝入這些神經(jīng)毒性真菌。研究人員在論文中寫道:“這是區(qū)分漸凍癥患者和對(duì)照組居民的關(guān)鍵因素。”[9]
一系列研究都表明,食用含有破壞DNA的毒素的蘑菇并不是明智之舉,過量攝入可能具有神經(jīng)毒性的金屬/類金屬對(duì)健康的影響已得到公認(rèn)。植物和蘑菇的生長本來就會(huì)對(duì)土壤和水中的金屬/類金屬起到生物富集作用,因此在用作食物的物種 (栽培和野生) 中會(huì)出現(xiàn)高濃度的潛在神經(jīng)毒性元素。[10]
早在1968年,科學(xué)家就從鹿花菌中提取出主要毒素——鹿花菌素 (gyromitrin) ,它也是一種致癌物質(zhì)。在人體內(nèi),鹿花菌素可轉(zhuǎn)化為甲基肼 (monomethylhydrazine,MMH) ,其可穿過血腦屏障并損傷DNA。事實(shí)上,這種物質(zhì)可作為高效的燃料推進(jìn)劑,在航天領(lǐng)域有重要應(yīng)用。
從鹿花菌素到甲基肼的代謝途徑丨圖片來源:參考文獻(xiàn)[11]
斯賓塞認(rèn)為,關(guān)島和蒙查文的ALS病例頻發(fā)一定存在著相似性:病人都吃了含有毒素的天然食物,且毒素跟肼類化合物有潛在關(guān)聯(lián)。斯賓塞和同事的多項(xiàng)研究支持他的觀點(diǎn),他們?cè)谀承┠⒐胶椭参镆约昂娇蘸教斓阮I(lǐng)域的工業(yè)產(chǎn)品中,都發(fā)現(xiàn)了具有致癌和神經(jīng)毒性潛力的肼相關(guān)化學(xué)物質(zhì),它們會(huì)誘導(dǎo)DNA損傷 (主要是O6-、N7-和8-氧代-鳥嘌呤損傷) ,導(dǎo)致多種下游效應(yīng),這些效應(yīng)與癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關(guān)。未修復(fù)的DNA損傷會(huì)導(dǎo)致突變和不受控制的有絲分裂;有絲分裂后,神經(jīng)元試圖重新進(jìn)入細(xì)胞周期,但會(huì)發(fā)生凋亡或非凋亡性細(xì)胞死亡。
肼相關(guān)化學(xué)品在癌癥和神經(jīng)退行性疾病中的作用丨來源:參考文獻(xiàn)[12]
密歇根大學(xué)真菌學(xué)家阿爾登·迪克斯 (Alden Dirks) 和同事深入研究了含有鹿花菌素的蘑菇,也正是他為法國患者所食用的假羊肚菌完成了鑒定。他們?cè)谡撐闹袑懙溃骸敖佑|鹿花菌素存在隱蔽的慢性毒性,這與神經(jīng)退行性疾病存在潛在聯(lián)系,越來越多的文獻(xiàn)引起了人們這方面的擔(dān)憂。未來還需要更多的研究來闡明這些關(guān)聯(lián)的性質(zhì)。”[8]
不過,一些研究人員對(duì)拉格朗日等人的發(fā)現(xiàn)持懷疑態(tài)度。約翰霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)家杰弗里·D·羅斯坦 (Jeffrey D. Rothstein) 就認(rèn)為蒙查文的聚集性發(fā)病是巧合。他指出,過去有報(bào)道稱其他漸凍癥病例聚集后來被證明是隨機(jī)的。在他看來,雖然蘇鐵假說有一定道理,但對(duì)于法國的案例仍需要更多研究。
匹茲堡大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的環(huán)境流行病學(xué)家伊夫琳·塔爾博特 (Evelyn Talbott) 則認(rèn)為神經(jīng)毒素致病的說法令人信服。她表示:“丈夫和妻子都吃了假羊肚菌,并且都患上了漸凍癥,這很讓人震驚,因?yàn)榉蚱逎u凍癥病例真的極為罕見。”
未完的尾聲
盡管假羊肚菌與漸凍癥之間的關(guān)聯(lián)有了一定的發(fā)現(xiàn),但目前的研究還存在諸多局限,仍有許多關(guān)鍵問題亟待解決。比如,對(duì)于毒素究竟是如何在人體內(nèi)引發(fā)漸凍癥的具體分子機(jī)制,僅僅知道假羊肚菌含有毒素,以及部分患者有食用經(jīng)歷,還不足以完全解釋疾病的發(fā)生和發(fā)展過程。
拉格朗日承認(rèn),作為一名臨床神經(jīng)醫(yī)生,她沒有能力進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、動(dòng)物建模和基因研究,而這些研究可以將研究推向新的高度。不過,她的同事卡米已經(jīng)開始在實(shí)驗(yàn)室小鼠身上驗(yàn)證他們的假說了。
令人安慰的是,在拉格朗日的調(diào)查后,目前沒有新的病例發(fā)生。而上世紀(jì)80年代后關(guān)島上的ALS-PDC病例也幾近消失。這似乎都把罪魁禍?zhǔn)字赶蛄四切┎辉撌秤玫臇|西。
參考資料
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[3] McKay, Kyla A et al. “Military service and related risk factors for amyotrophic lateral sclerosis.” Acta neurologica Scandinavica vol. 143,1 (2021): 39-50. doi:10.1111/ane.13345
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菌絡(luò)萬象
[英]默林·謝爾德雷克 / 著 , 羅丁豪 / 譯 ,周松巖 / 審校
后浪,2024.10
十多億年來,真菌分解巖石,制造土壤,降解污染物,在太空中生存,除了供養(yǎng)也會(huì)置有機(jī)體于死地;它們生產(chǎn)食物,量產(chǎn)藥物,操縱動(dòng)物的行為,致人產(chǎn)生幻覺,影響天氣,造出雨、雪、冰雹——須臾之間,數(shù)以億計(jì)的生命被它們改變。微小的酵母是真菌,重達(dá)數(shù)百噸、蔓延10平方千米的蜜環(huán)菌也是真菌;沒有真菌的協(xié)助,植物在5億年前也許不可能離開水體登上陸地;到了今天,地球上超過90%的植物都依賴菌根真菌的存在——植物和真菌之間的古老聯(lián)盟孕育了陸地上幾乎所有已知的生命。越了解真菌,越會(huì)認(rèn)識(shí)到萬物的存續(xù)離不開真菌。而截至現(xiàn)在,人類已知的真菌可能還不足其總體的十分之一。
在這趟探入潮濕黑暗地下迷宮的尋菌之旅中,本書的作者默林·謝爾德雷克前往意大利追隨神秘的松露獵人和機(jī)敏小犬,在英國的實(shí)驗(yàn)室“采訪”能在兩點(diǎn)之間找出最短路徑的多頭絨泡菌;他深入巴拿馬的熱帶雨林,一路上遇到了仿佛同樣由菌絲聯(lián)結(jié)在一起的生態(tài)學(xué)家、人類學(xué)家、 DIY 真菌愛好者和嘗試用真菌解決人類現(xiàn)實(shí)問題的新異創(chuàng)客。他把與真菌的種種奇遇收入書中,邀請(qǐng)讀者環(huán)顧日常,一起去把它們抓個(gè)現(xiàn)行——采蘑菇,買蘑菇,吃蘑菇;發(fā)面,釀酒,種植,創(chuàng)造——驀然回首,才發(fā)現(xiàn),只要活著,真菌早就把我們抓了個(gè)現(xiàn)行。
作者默林·謝爾德雷克
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