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1 Dr. Fernando D. Saraví La palabra “páncreas” proviene del griego (pan = “todo” y kreas = “carne”). Es la única glándula que posee componentes endocrinos y exocrinos discretos intercalados en su parénquima (Fig. 1). El páncreas tiene una masa de 70 a 150 g. La mayor parte de esta masa (90 %) corresponde a la porción exocrina del órgano. El componente endocrino forma 1 a 2 % de la masa y el resto corresponde a nervios, tabiques conectivos, vasos sanguíneos y linfáticos. El jugo pancreático o secreción exocrina pancreática (SEP) cumple dos funciones principales: 1. Neutralizar la acidez del contenido gástrico que llega al duodeno y 2. Proporcionar enzimas para la digestión de lípidos, hidratos de carbono y proteínas. Consecuentemente, el jugo pancreático puede considerarse como formado por un componente hidroelectrolítico (alcalino) y un componente enzimático. En el adulto, SEP alcanza un volumen diario de 1500 a 3000 mL. La SEP hidroelectrolítica y la SEP enzimática se hallan bajo un control neurohumoral que, hasta cierto punto, puede regularlas separadamente; la concentración del componente enzimático varía entre 1 y 10 %, según el estado funcional del órgano. Los acinos pancreáticos son responsables por la producción de enzimas. El fluido que las acompaña se alcaliniza y su volumen aumenta en los conductos o dúctulos intercalados, intra y extralobulares. SECRECIÓN ACINAR PANCREÁTICA Las células responsables de la secreción de enzimas se asocian en grupos de 15 a 100 para formar los acinos. Los acinos están organizados en lóbulos, cada uno con 10 a 20 acinos. En torno a los acinos existen las denominadas células estrelladas, que constituyen ~ 5 % de las células parenquimatosas pancreáticas. Las células estrelladas son el principal sitio de depósito de vitamina A del organismo. Además de participar en el metabolismo de los retinoides, las células Secreciones digestivas 3: Jugo pancreático Posgrado-00 Sello 2 estrelladas participan en la regulación de la matriz extracelular, la regulación inmune y la regulación de la secreción exocrina. Las células acinares sintetizan y secretan una cantidad de proteínas (principalmente enzimas) que es muy grande en proporción a su masa. La secreción diaria puede llegar a 15 g de proteína. Las enzimas sintetizadas en el retículo endoplásmico rugoso tienen un péptido señal en su extremo N-terminal que las dirige al aparato de Golgi, donde son incluidas en vesículas. Las diversas enzimas y zimógenos se mezclan en las vesículas, por lo cual la composición del contenido de las vesículas indica la tasa relativa de síntesis de cada proteína. La tasa relativa de síntesis de enzimas que actúan sobre hidratos de carbono, lípidos o proteínas es regulada en el largo plazo por la composición de la dieta. Por ejemplo, una dieta rica en carbohidratos complejo aumenta selectivamente la síntesis de amilasa. Las vesículas ocupan 15 a 25 % del volumen total de la célula acinar (150 a 250 vesículas por célula). Las vesículas maduras se localizan en el polo apical de las células. Su contenido se vuelca hacia a luz por exocitosis. Las células acinares poseen una baja tasa de secreción basal en forma constitutiva (en reposo). Cuando son estimuladas, la tasa de secreción comienza a aumentar en 5 min y llega a un máximo de hasta 10 veces la tasa basal al cabo de 30 a 60 min. La estimulación también incrementa la síntesis de más enzimas. No obstante, las células acinares liberan sólo ~ 20 % del total de enzimas digestivas que contienen. Las enzimas pancreáticas pueden ser liberadas como tales (en su forma activa) o como zimógenos (formas inactivas) que deben ser activados. En términos generales, las enzimas que participan en la digestión de carbohidratos, ácidos nucleicos y lípidos (con excepción de la fosfolipasa A2) se liberan en su forma activa, mientras que las vinculadas con la degradación de proteínas se liberan como zimógenos que deben ser activados en el duodeno. La activación precoz de las enzimas proteolíticas, dentro de los conductos pancreáticos, puede dañar seriamente el órgano. Las principales enzimas liberadas en su forma activa son: 1. -Amilasa 2. Nucleasas (ARNasa y ADNasa) 3. Lipasa 4. Carboxil ester lipasa Los principales zimógenos liberados a los canalículos son: 1. Tripsinógeno 2. Quimotripsinógeno 3. Proelastasa 4. Pre-proteasa E 5. Procarboxipeptidasa A 6. Procarboxipeptidasa B 7. Fosfolipasa A2 secretoria 8. Colipasa Las principales enzimas pancreáticas son. 1. Enzima amilolítica: -Amilasa. Desdobla enlaces -1,4 del almidón y al glucógeno en oligosacáridos. Requiere Ca 2+ . 2. Enzimas nucleolíticas, ribonucleasa y desoxirribonucleasa que liberan mononucleótidos de los respectivos ácidos nucleicos. 3. Enzimas lipolíticas: a) lipasa pancreática. En presencia de Ca 2+ y colipasa (presente en el jugo pancreático y activada por tripsina) actúa principalmente sobre triglicéridos para producir 2-monoglicéridos y ácidos grasos. b) fosfolipasa A2 . Desdobla el enlace éster en posición 2 de los fosfoglicéridos; c) carboxil ester hidrolasa (= colesterol esterasa). Desdobla ésteres de colesterol y otros esteroles. 4. Enzimas proteolíticas. a) Endopeptidasas (producen péptidos): Tripsina, que desdobla enlaces peptídicos de arginina o lisina, y quimotripsina que actúa sobre enlaces con aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina); elastasa y colagenasa, que actúan sobre elastina y colágeno respectivamente. b) Exopeptidasas: carboxipeptidasas A y B que liberan respectivamente aminoácidos aromáticos o básicos del extremo C-terminal de las cadenas, y (leucina) aminopeptidasa, que libera aminoácidos del extremo N-terminal. El tripisnógeno es activada en la luz del duodeno por una enzima duodenal, la enterokinasa, y a su vez activa al resto de los precursores. Otras proteínas no enzimáticas sintetizadas y liberadas por las células acinares incluyen un inhibidor de la tripsina, el llamado péptido monitor (que estimula la secreción de colecistokinina), la litostatina (que posiblemente inhiba la precipitación de calcio y tenga funciones bacteriostáticas, al igual que la proteína asociada a pancreatitis o PAP) y la glicoproteína 2 (GP-2), que se desprende de la membrana durante la exocitosis. La GP-2 tiene similitud con la proteína de Tamm-Horsfall (uromodulina), la cual en el riñón y vías 3 urinarias tiene una función protectora contra infecciones y formación de cálculos. Además de proteínas, las células acinares producen una secreción hidroelectrolítica isotónica con el plasma. SECRECIÓN DUCTAL PANCREÁTICA El jugo pancreático se caracteriza por ser siempre isotónico con el plasma; sin embargo, su composición electrolítica final depende de mecanismos de transporte iónico presentes en los ductos pancreáticos. Las concentraciones de Na + y K + son similares a las plasmáticas. No obstante, la concentración de bicarbonato es siempre superior y la de cloruro siempre inferior a las respectivas concentraciones plasmáticas. Las concentraciones de bicarbonato y Cl varían recíprocamente con la tasa de secreción (Fig. 2). A medida que la tasa se incrementa, la concentración de bicarbonato aumenta hasta 140 mmol/L y la de Cl se reduce hasta aprox. 20 mmol/L; el pH asciende de 7.6 hasta 8.2. La secreción proveniente de los acinos tiene una concentración elevada de cloruro y baja de bicarbonato. El cloruro ingresa a la célula centroacinar mediante un intercambiador Na, K, 2 Cl y egresa por un canal de cloruro, a favor de su gradiente electroquímico. El Na + ingresa por vía paracelular (Fig. 3). Las célulasductales poseen en su membrana basolateral un cotransporte Na + /HCO3 - (NCB) que permite el ingreso de bicarbonato impulsado por el gradiente electroquímico para el Na + , el cual es mantenido por la Na, K-ATPasa (Fig. 4). El bicarbonato es además formado por la anhidrasa carbónica. Los H + resultantes son extraídos hacia el intersticio por el intercambiador Na + /H + tipo 1 (NHE1). Los H + que son transferidos al intersticio reducen el pH de la sangre venosa pancreática durante las fases de secreción estimulada. Este fenómeno se denomina marea ácida pancreática y, en cierta medida, equilibra la marea alcalina gástrica. En la membrana apical de las células ductales existe un antiporte aniónico (SLC26) que permite el egreso de bicarbonato en intercambio por cloruro. La membrana apical posee asimismo canales aniónicos CFTR, que tienen alta permeabilidad al cloruro y, en menor medida, al bicarbonato. Estos sistemas de transporte permiten, en conjunto, el aumento progresivo de la concentración de bicarbonato en la luz de los ductos, con la reducción concomitante de la concentración de cloruro. En la Fig. 5 se ilustra un modelo actual de la secreción hidroelectrolítica pancreática. El agua ingresa a los ductos a través de diversas acuaporinas. 4 En la porción de los ductos próxima a los acinos, el bicarbonato es secretado principalmente en intercambio con cloruro mediante SLC26. La conductancia de CFTR es alta para el cloruro, pero baja para el bicarbonato. En los ductos intermedios, las concentraciones intracelulares y en la luz tubular de bicarbonato y cloruro son tales que el intercambiador aniónico no puede producir secreción neta de bicarbonato. No obstante, en este sector el canal CFTR está fosforilado y presenta mayor conductancia al bicarbonato que en la región más proximal. Por esta razón, en esta parte de los ductos la secreción de bicarbonato depende fundamentalmente de CFTR. En los ductos mayores, el CFTR no produce secreción neta de bicarbonato, pero inhibe el intercambiador Na + /H + (NHE3) de la membrana apical, lo que estabiliza el pH en un valor elevado. En la fibrosis quística los canales CFTR están ausentes o no funcionan bien, lo cual reduce la secreción de Cl - y torna muy viscosa la secreción pancreática. Como consecuencia, se obstruyen los conductillos y causan lesiones secundarias que terminan produciendo insuficiencia pancreática. REGULACIÓN DE LA SECRECIÓN EXOCRINA PANCREÁTICA La secreción exocrina pancreática está sujeta a regulación local (paracrina), nerviosa y endocrina. A nivel local, la secreción exocrina puede ser modificada por la secreción endocrina pancreática. Existen acinos pancreáticos, llamados peri-insulares, que rodean islotes de Langerhans. Las células de estos acinos son más grandes y poseen gránulos 5 de zimógeno mayores y más abundantes que las células de acinos alejados de los islotes. La conexión entre los islotes y los acinos peri- insulares es hemática, ya que existe un plexo porta local que permite que la sangre que irriga los islotes también irrigue las células acinares. Es probable que muchas de las hormonas segregadas por los islotes tengan efecto sobre la secreción exocrina. Se sabe que la insulina actúa sobre su receptor específico, presente en las células acinares, aumentando la síntesis y secreción de amilasa. La insulina también aumenta la respuesta a diversos secretagogos y tiene un papel permisivo sobre el efectos estimulantes de la secreción pancreática de la colecistokinina y la secretina. Otro ejemplo es la somatostatina, que posee efecto antisecretorio. Regulación nerviosa El páncreas recibe inervación autonóma parasimpática (vagal), simpática y del sistema nervioso entérico. El simpático es débilmente inhibidor e la secreción exocrina, probablemente porque su estimulación reduce el caudal sanguíneo del páncreas. En cambio, la estimulación vagal y de las fibras locales enteropancreáticas aumenta la secreción pancreática, tanto en su contenido enzimático como hidroelectrolítico. Como se verá, el vago y las fibras enteropancreáticas son cruciales también para mediar los efectos de las hormonas clásicas estimulantes de la secreción hicroelectrolítica (secretina) y enzimática (colecistokinina). El principal neurotransmisor involucrado en la estimulación de las células acinares es la acetilcolina, que activa receptores muscarínicos M1 y M3. Los neuropéptidos VIP y GRP (Gastrin Releasing Peptide) también son estimulantes. Regulación hormonal El control hormonal de la secreción exocrina pancreática depende principalmente de la colecistokinina y la secretina, aunque VIP, gastrina y otras pueden contribuir. Colecistokinina (CCK). La CCK es sintetizada en células enteroendocrinas llamadas I, que están distribuidas en la mucosa duodenal. El procesamiento del precursor (pro-CCK) da lugar a múltiples formas de 8, 22, 33 y 58 aminoácidos. La CCK-33 es la principal forma secretada en el ser humano. Todas las formas están sulfatadas en un residuo de tirosina ubicado el posición 7 desde el extremo C- terminal. La sulfatación es imprescindible para la interacción de la CCK con su receptor CCK1, que es el responsable de la acción de la hormona sobre el páncreas y la vía biliar (el receptor CCK1 se llamaba antes CCK A). El receptor CCK1 es del tipo acoplado a proteína G (GPCR), y su activación activa la fosfolipasa C unida a la membrana (ver MECANISMOS DE LA ACCIÓN HORMONAL). Por su intermedio, la CCK aumenta la concentración intracelular de Ca 2+ de sus células blancos. La CCK regula de manera coordinada varios procesos necesarios para la adecuada digestión y posterior absorción de nutrientes en el duodeno y la porción inicial del íleon (Fig. 6). Por una parte, la CCK estimula la secreción acinar pancreática, lo que produce una secreción de escaso volumen pero con alta concentración de enzimas. Por otra parte, la CCK estimula la contracción del músculo liso de la vesícula biliar, lo cual produce la evacuación de las bilis almacenada en ella hacia la vía biliar. Simultáneamente, la CCK relaja el esfínter de Oddi, lo cual permite que la bilis y el jugo pancreático sean segregados hacia el duodeno, principal sitio de digestión de los nutrientes. La CCK también retarda la evacuación gástrica, lo cual hace proporciona el tiempo necesario para que los nutrientes presentes en el 6 quimo gástrico puedan ser completamente digeridos. La CCK prácticamente carece de efecto sobre la secreción hidroelectrolítica ductal. No obstante, en concentración fisiológica potencia el efecto estimulante de la secretina sobre dicha secreción. En algunas especies, el efecto de la CCK sobre los acinos pancreáticos se debe en parte a la acción directa de la CCK sobre receptores CCK1 presentes en las células acinares. No obstante, en el ser humano las células acinares al parecer carecen de receptores para CCK. En consecuencia, en el humano el efecto secretagogo de la CCK se debe principalmente a la capacidad de la hormona de estimular terminaciones nerviosas (Fig. 7). 1 Por una parte, estimula aferentes vagales que, a nivel central, activan fibras vagales que, en el páncreas, estimulan neuronas postganglionares colinérgicas. Estas últimas son responsables de estimular las células acinares. Además, la colecistokinina circulante puede activar neuronas preganglionares vagales a nivel 1 No obstante, se ha informado que CCK8 y CCK58 pueden estimular directamente células acinares humanas (Murphy JA y col. Gastroenterology 135: 632-641, 2008). central. Finalmente, la CCK puede estimularlas células estrelladas periacinares que a su vez estimulan a las células acinares. La CCK también estimula terminaciones nerviosas de neuronas entéricas que se dirigen al páncreas. Sus axones también activan a las neuronas colinérgicas postganglionares. El músculo liso de la vesícula biliar posee receptores CCK1, de modo que la CCK puede causar directamente su contracción. No obstante, también en este caso, la activación vagal tiene un papel importante e incluso predominante. El músculo liso del esfínter de Oddi es un caso particular, porque si bien posee receptores CCK1, la estimulación directa de tales receptores causa contracción del esfínter en lugar de relajación. Normalmente la presión en el ducto de Wirsung es de 10 a 16 mmHg, aunque aumenta cuando el caudal de secreción pancreática es elevado. El esfínter de Oddi se mantiene tónicamente contraído (~ 25 mmHg) y al tono basal se le superponen contracciones fásicas durante las cuales la presión alcanza 100 mmHg (Fig. 8). Este estado contráctil es mantenido por la inervación colinérgica. La colecistokinina activa neuronas no colinérgicas ni adrenérgicas, que emplean como neurotransmisores VIP y óxido nítrico. Estas neuronas entéricas son las responsables de la relajación del esfínter. También contribuyen eferentes vagales no colinérgicos. La liberación de CCK es estimulada por la llegada de lípidos, péptidos y aminoácidos al duodeno. El efecto no se ejerce directamente sobre las células I productoras de CCK, sino sobre células que secretan hacia la luz intestinal un péptido liberador de colecistokinina (CCK-RP por su sigla en inglés). El CCK-RP activa receptores específicos en la membrana apical de las células I. Como se dijo antes, la secreción acinar también contiene el péptido monitor, de 61 aminoácidos, que también activa sus propios receptores específicos en la 7 membrana apical de las células I. La tripsina puede degradar ambos péptidos liberadores de CCK (Fig. 9). La importancia de los reguladores peptídicos de la secreción de CCK que se liberan a la luz intestinal es que esta modalidad de estimulación posibilita que la secreción de enzimas proteolíticas pancreáticas se realice de manera acorde con lo necesario para la digestión. Luego de una comida, la tripsina ejerce su acción sobre la abundante proteína presente en la luz intestinal y se reduce la degradación de CCK-RP y péptido monitor. Esto permite la liberación sostenida de CCK, que a su vez estimula la secreción de más enzimas pancreáticas. Una vez concluida la digestión de proteínas dietarias y absorbidos sus productos, la tripsina degrada el CCK-RP y el péptido monitor presentes en la luz, con lo cual se reduce la secreción de CCK y, por tanto, la secreción enzimática pancreática. Secretina. La secretina es sintetizada por las células enteroendocrinas S. El principal efecto de la secretina en el tubo digestivo es aumentar la secreción pancreática de agua y bicarbonato. Adicionalmente, la secretina estimula la secreción de bicarbonato en los conductos biliares, en el propio epitelio duodenal. Además inhibe la secreción gástrica de HCl estimulada por gastrina (Fig. 10). La secretina actúa sobre receptores tipo GPCR acoplados mediante Gs a la adenilato ciclasa. La unión de la secretina a su receptor aumenta la síntesis de cAMP, el cual activa la proteína kinasa A, la que a su vez fosforila numerosas proteínas. Uno de las proteínas que es fosforilada es el canal CFTR y el efecto de la fosforilación es aumentar su conductancia para el bicarbonato. El jugo pancreático producido bajo el efecto de la secretina posee un elevado volumen, una alta concentración de bicarbonato, y una baja concentración de enzimas (por dilución). En condiciones fisiológicas, en las cuales la secreción de secretina y la de CCK aumentan de manera paralela, aunque la concentración de enzimas sea menor, la cantidad total de enzimas secretadas es mucho mayor que en la condición basal. El efecto de la secretina sobre la secreción hidroelectrolítica ductal es potenciado por la CCK y por la acetilcolina; estas últimas aumentan la concentración intracelular de Ca 2+ , lo cual tiene un efecto secretagogo sinérgico con el aumento de cAMP. 8 La secretina también estimula la secreción de bicarbonato (y agua) en los colangiocitos de las vías biliares mayores de 15 m de diámetro (las vías biliares menores de 15 m de diámetro carecen de receptores para secretina). En este caso, el aumento de cAMP también lleva a la fosforilación del CFTR y de un intercambiador aniónico, ambos presentes en la membrana apical de los colangiocitos. El epitelio del duodeno posee anhidrasa carbónica y cotransporte Na + /HCO3 - en su membrana basolateral, que le proporcionan la capacidad de secretar bicarbonato mediante intercambiadores aniónicos y canales CFTR presentes en su membrana apical. El epitelio duodenal puede secretar a la luz parte del bicarbonato generado por la marea alcalina gástrica. Aunque la capacidad secretoria de bicarbonato del epitelio duodenal es limitada, tiene un papel importante en la amortiguación inicial del quimo ácido gástrico. Esto protege al propio epitelio duodenal, especialmente en la porción inicial de este segmento intestinal. La secreción duodenal de bicarbonato también es estimulada por la secretina por mecanismos análogos (ligados al aumento de cAMP) a los descritos para los ductos pancreáticos y las vías biliares. De manera consistente con su papel de alcalinizar el duodeno, la secretina inhibe la secreción gástrica de HCl. El efecto es mediado, al menos en parte, por la activación de aferentes vagales. La secreción de secretina es estimulada por ácidos grasos de cadena larga y péptidos pequeños. No obstante, el principal estímulo para la secreción es el ácido clorhídrico. La disminución del pH de la luz duodenal por debajo de 4.5 estimula la liberación de secretina. En ausencia de ácido, otros estímulos tienen un efecto secretorio insignificante. Al igual que ocurre con la CCK, se han identificado péptidos liberadores de secretina (SRP). Uno de ellos es producido por el epitelio duodenal y otros por las células acinares pancreáticas. Los SRP actúan sobre la membrana apical de las células S, presuntamente sobre receptores específicos. Por las razones expuestas, aunque provienen de diferentes células endocrinas y respondan a diferentes estímulos, fisiológicamente la CCK y la secretina se secretan a la par, originando un aumento del caudal de jugo pancreático adecuado para permitir la digestión de los nutrientes y neutralizar la acidez del quimo gástrico. FASES DE LA SECRECIÓN PANCREÁTICA Como en el estómago, se distinguen tres fases de la secreción exocrina pancreática llamadas cefálica, gástrica e intestinal. Estas fases son secuenciales pero se superponen en el tiempo. Su efecto conjunto es optimizar la eficiencia del proceso digestivo. Fase cefálica Es responsable por 20 a 30 % de la secreción enzimática, con menor efecto sobre la secreción de agua y bicarbonato. Es iniciada por la vista, olfato, gusto y tacto (masticación) de los alimentos, que activan eferentes vagales secretomotores, principalmente colinergicos. En seres humanos, esta fase es breve. Fase gástrica Es cuantitativamente la menos importante, responsable por ~ 10 % de la secreción enzimática. Se debe principalmente a la distensión gástrica, que activa vías vago- vagales. Fase intestinal Es la más importante, responsable de 60 a 70 % de la secreción enzimática y de la mayor parte de la secreción de agua y bicarbonato. Se produce por la llegada de quimo ácido al duodeno, queestimula simultáneamente la 9 secreción de CCK y secretina, con los efectos ya descriptos, directos e indirectos (mediados por nervios intrínsecos y extrínsecos). Los productos de la digestión de proteínas y lípidos inician reflejos vago-vagales que estimulan principalmente las células acinares. Asimismo, el aumento de osmolaridad de la luz duodenal y la presencia de disacáridos, como maltosa, estimula la liberación de serotonina al intersticio. A su vez la serotonina activa receptores 5HT3 de aferentes vagales, que asimismo aumentan la secreción pancreática. TRASTORNOS PANCREÁTICOS La función exocrina pancreática está alterada en diferentes trastornos, como la fibrosis quística y la pancreatitis aguda. Fibrosis quística Es una enfermedad autosómica recesiva grave, cuyo nombre se debe a los cambios anatomopatológicos que causa en el páncreas. Afecta por igual a ambos sexos. Es causada por mutaciones en el gen del CFTR. Según la etnia, entre 1:25 (caucásicos) y 1:90 (asiáticos) son portadores de una mutación en el CFTR. En Occidente, la enfermedad afecta a 1 cada 2000 a 3000 nacidos vivos. A pesar de los avances recientes en el cuidado de estos pacientes, fallecen en la segunda o tercera década de la vida. Los principales órganos afectados por la fibrosis quística son los pulmones y el páncreas, aunque la enfermedad causa muchos otros trastornos (Fig. 11). En los pulmones, la excesiva viscosidad de las secreciones bronquiales lleva a una depuración mucociliar defectuosa e infecciones reiteradas. En el páncreas, la función acinar es inicialmente normal, pero la escasa secreción ductal lleva a obstrucción de los ductos, con cambios degenerativos secundarios. Esto causa finalmente insuficiencia exocrina pancreática y, secundariamente, mala absorción intestinal y desnutrición. La mala absorción puede corregirse mediante la administración de extractos de enzimas pancreáticas. Estos extractos también son beneficiosos en la insuficiencia exocrina pancreática de diferente etiología. Pancreatitis aguda La pancreatitis aguda es una emergencia médica con una incidencia próxima a 25 casos por cada 10 000 habitantes. Sus principales causas son el abuso de alcohol y la migración de cálculos biliares que obstruyen el flujo de la secreción pancreática. Sus manifestaciones precoces son intenso dolor epigástrico y vómitos. Otros hallazgos son tardíos y se asocian con mal pronóstico. Una característica precoz en la patogenia de la enfermedad, cualquiera sea su causa, es la activación precoz de la tripsina y otros zimógenos ya en las propias células acinares, lo cual causa una verdadera autodigestión del órgano.
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