基于UHPLC-QTOFMS的黄芩汤化学成分和大鼠入血成分分析.pdf
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1、第42 卷 第 8 期2023 年8 月Vol.42 No.8960967分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO(Journal of Instrumental Analysis)基于UHPLCQTOF MS的黄芩汤化学成分和大鼠入血成分分析孙卓然,贾丹,陈啸飞*,柴逸峰*(海军军医大学 药学院,上海 200433)摘要:建立了一种超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱(UHPLCQTOF MS)联用鉴定黄芩汤化学成分及大鼠灌胃给药后入血成分的方法。采用ACQUITY UPLC XBridge BEH C18色谱柱(2.1 mm 100 mm,2.5 m),以0.1%甲酸水和0.1%甲酸乙
2、腈为流动相梯度洗脱;使用电喷雾离子源正负离子模式采集碎片信息。依据质谱裂解规律,结合对照品、文库比对分析,初步鉴定了黄芩汤中68种化学成分和35种入血成分,并讨论了黄芩素、黄芩苷、芍药苷、甘草苷等的治疗潜力。该方法高效、稳定、灵敏,可为黄芩汤的药效物质基础研究提供参考,也可用于其他复方的成分分析,有助于提升传统中药中小分子药物发现的效率。关键词:黄芩汤;超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱(UHPLCQTOF MS);化学成分;体内暴露组分中图分类号:O657.63;R914.1 文献标识码:A 文章编号:1004-4957(2023)08-0960-08Identification on Com
3、ponents of Huangqin Tang and Rats Blood Components after Administration Based on UHPLCQTOF MS AnalysisSUN Zhuo-ran,JIA Dan,CHEN Xiao-fei*,CHAI Yi-feng*(School of Pharmacy,Naval Medical University,Shanghai 200433,China)Abstract:An ultra-high performance liquid chromatographyquadrupole time-of-flight
4、mass spectrometry(UHPLCQTOF MS)was established to identify the chemical components of Huangqin Tang and the blood components after intragastric administration in rats in this paperThe gradient elution was performed on an ACQUITY UPLC XBridge BEH C18 column(2.1 mm 100 mm,2.5 m)using 0.1%formic acid s
5、olution and 0.1%formic acid acetonitrile as mobile phasesPositive and negative ion ESI modes were used simultaneously to collect fragment informationsA total of 68 chemical constituents and 35 blood components in Huangqin Tang were tentatively identified by deducing the mass spectrometric cleavage p
6、attern,and comparing with standards and libraryThe therapeutic potential of baicalein,baicalin,paeoniflorin,liquiritin,etc.was also discussedThe method is efficient,stable and sensitive,and it provides a reference for investigation on the pharmacodynamic material basis of Huangqin Tang,and it can al
7、so be used in the component analysis for other compounds to improve the efficiency of small molecule drug discovery in traditional Chinese medicine.Key words:Huangqin Tang;ultra-high performance liquid chromatographyquadrupole time-of-flight mass spectrometry(UHPLCQTOF MS);chemical constituents;expo
8、sed components in vivo黄芩汤出自张仲景的伤寒论,由黄芩、芍药、甘草、大枣组成,是一个防治痢疾的经典复方药物1。现代药理研究报道其具有抑菌、抗炎、退热、镇痛、镇静等作用24。目前,黄芩汤在临床上不仅用于治疗肠炎、痢疾和小儿腹泻56,还被用于治疗以腹痛和腹泻为症状的感冒1。研究发现,黄芩汤及其组分在消化系统的肿瘤治疗中具有延缓肿瘤进展、减轻化疗药物胃肠道毒性等功效710。据此,黄芩汤的提取衍生物PHY906作为一种有潜力的草药制剂被纳入美国的补充和替代医学的评估中11。耶鲁大学的郑永齐团队从本世纪初至今深度探索了PHY906作为癌症化疗和靶向doi:10.19969/j.fx
9、csxb.23052301收稿日期:20230523;修回日期:20230612基金项目:国家自然科学基金项目(82073814,82122066,81973291)通讯作者:陈啸飞,副教授,博士生导师,研究方向:药物靶标相互作用分析,E-mail:柴逸峰,教授,博士生导师,研究方向:药物活性分析,E-mail:第 8 期孙卓然等:基于UHPLCQTOF MS的黄芩汤化学成分和大鼠入血成分分析治疗辅助药物的潜力12。当前黄芩汤的研究主要集中在临床应用方面,其化学成分和药理作用研究相对较少2。PHY906的相关研究较多,但其研发、制备、表征和质量控制方法较为独特,与传统的黄芩汤中药复方存在区别1
10、2,参考性不强。因此有必要全面鉴定黄芩汤的有效化学成分,为其药效物质基础规律和相关药理机制研究提供参考。本研究建立了一种高效、稳定、灵敏分析黄芩汤化学成分及大鼠灌胃给药后入血成分的超高效液相色谱四极杆飞行时间质谱(UHPLCQTOF MS)联用法,可为其药效物质基础研究提供依据。1 实验部分 1.1仪器、试剂与实验动物1.1.1仪器BP121S 电子分析天平(德国赛多利斯公司);200克摇摆式高速万能粉碎机(温岭市林大机械有限公司);旋转蒸发器(上海申生科技有限公司);X1R230 V台式离心机(美国赛默飞世尔科技公司);EYELA MGS2200氮气吹扫浓缩装置(日本东京理化公司);Eppe
11、ndorf移液器(德国艾本德公司);Agilent 1290 超高效液相色谱仪、Agilent 6538 四极杆飞行时间质谱仪(美国安捷伦公司);ACQUITY UPLC XBridge BEH C18色谱柱(2.1 mm 100 mm,2.5 m,美国沃特世公司)。1.1.2试剂95%乙醇(化学纯,上海泰坦科技股份有限公司);甲酸(质谱纯)、乙腈(质谱纯)、二甲基砜(GC纯度 99.5%)、0.22 m水相滤膜(德国Merck集团);中药饮片:黄芩、蜜炙甘草、蜜麸炒白芍(上海国大中达大药房);中药饮片:大枣(上海雷允上安波药房);黄芩素(HPLC纯度 98%)、芹菜素(HPLC纯度 98%)
12、购自上海赤芍生物科技有限公司;千层纸素A(HPLC纯度 98%)购自成都普菲德生物技术有限公司;水合氯醛(分析纯,国药集团化学试剂有限公司);实验用水由MilliQ A10超纯水处理系统(美国密理博公司)制备。1.1.3实验动物雄性SD大鼠,体质量(193 7)g,购自杭州医学院实验动物中心,生产许可证号:SCXK(浙)20190002。所有动物实验均在海军军医大学实验动物中心(上海)按照国家有关法规、地方指导原则以及海军军医大学伦理委员会要求进行。1.2黄芩汤提取液制备1.2.1煎煮将黄芩单独打粉,白芍、甘草、大枣按质量等比例混合打粉。称取黄芩粉末约32 g,白芍、甘草、大枣混合粉末64 g
13、。将白芍、甘草、大枣混合粉末以1 L超纯水于锅内浸泡30 min,加入黄芩粉末武火煮沸后改为文火保持微沸 1 h,用纱布过滤并收集药液。药渣按前述方法煎煮,共煎煮3次。1.2.2除糖在搅拌的同时向药液中缓慢加入2倍体积的95%乙醇,于防爆冰箱中4 静置过夜。用三层滤纸将药液减压抽滤为澄清液体后,使用旋转蒸发器将其浓缩,得到45 mL黄芩汤提取液(约2 g/mL)备用。1.3动物给药与血清样品处理大鼠饲养于海军军医大学动物房,12 h明暗交替,环境温度为(18 2),全程自由饮水进食。适应性饲养24 h后,随机分为空白组和给药组,给药组灌胃黄芩汤提取液20 g/kg,对照组给予相同体积的生理盐水
14、,每天早晚各给药1次,连续给药3 d。最后1次给药后2 h内,腹腔注射10%水合氯醛将大鼠麻醉(0.3 mL/100 g),腹腔主动脉取血,静置2 h以上。全血以4 000 r/min离心10 min取上清液,56 水浴中灭活30 min,-80 保存备用。1.4前处理1.4.1体外样品前处理取适量黄芩汤提取储备液用去离子水稀释1倍,取400 L过0.22 m水相滤膜后进样分析。1.4.2生物样品前处理将4倍体积的乙腈加入自然融化的血清中剧烈涡旋3 min,冰上孵育10 min,10 465 r/min 4 离心10 min以沉淀蛋白质。取上清液氮气吹干,用原血清体积1/5的去离子水复溶后进样
15、分析。1.5色谱与质谱条件1.5.1色谱条件采用Agilent 1290超高效液相色谱仪,色谱柱为ACQUITY UPLC XBridge BEH C18柱961第 42 卷分析测试学报(2.1 mm 100 mm,2.5 m),柱温为40,进样量为4 L,流动相为0.1%甲酸水(A)和0.1%甲酸乙腈(B)。梯度洗脱:0 21 min,10%40%B;21 28 min,40%70%B;28 30 min,70%B。分析时间为30 min,流速为0.4 mL/min。1.5.2质谱条件采用Agilent 6538四极杆飞行时间质谱仪,电喷雾离子源;质谱扫描范围:m/z 501 500;干燥气
16、温度为 350;干燥气流速为 11 L/min;雾化气压力为 310.275 kPa;毛细管电压为4 000 V;碎片电压为120 V;锥形取样孔和锥形分离器之间的电压为60 V;正离子模式参比离子m/z分别为121.050 9和922.009 8;负离子模式参比离子m/z分别为119.036 3和1 033.988 1。1.6黄芩汤中化学成分数据库的建立黄芩汤复方由黄芩、芍药、甘草、大枣四味中药材组成。通过搜索中国知网、万方数据、PubMed等网站的相关文献,检索上海有机化学研究所的化学专业数据库、计算系统生物学实验室(TCMSP)、本草组鉴(HERB)建立黄芩汤化学成分数据库,相关信息包括
17、化合物的中英文名称、分子式、CAS号和部分结构式。1.7数据采集与处理通过QTOF MS采集黄芩汤体外、体内化学成分的精确分子信息,数据导入质谱分析软件Agilent MassHunter Qualitative Analysis B.07.00进行计算处理,利用精确分子量匹配和碎片离子归属策略,比对化学成分数据库中770个潜在物质组分,对每个计算得到的分子组成进行匹配。同时参考峰物质特征的同位素分布,辅以ACD/ChemSketch软件对油水分配系数logP值的预测计算,并对比前期文献,以提高化学成分鉴定的准确性。对于体内样品的鉴定,前期文献报道中各中药组成的代谢物也被纳入考察范围。2 结果
18、与讨论 2.1黄芩汤体外成分分析在前述色谱、质谱条件下,分别在正、负离子模式下对黄芩汤提取液扫描并获取UPLCQTOF MS总离子流图(图1),其中正离子模式下鉴定出50种化合物,负离子模式下鉴定出33种化合物,两者相互对照最终鉴定出68种化合物(表1)。使用黄芩素、芹菜素、千层纸素A的标准品,确定了对应物质在黄芩汤总离子流图中的出峰位置,区分了同分异构体。其他化合物参考前期文献,依照化合物准分子离子峰的相对出峰位置进行鉴定。经文献调研,发现不同研究对于部分化合物的鉴定存在矛盾,例如文献1314中色谱条件均使用C18反相色谱柱,均采用有机相比例逐渐增大的线性洗脱梯度,但千层纸素A-7-葡萄糖醛
19、酸和汉黄芩苷同分异构体在两个研究中的出峰顺序相反。本研究对于此种情况使用ACD/ChemSketch软件辅助鉴定。经软件计算,千层纸素A-7-葡萄糖醛酸和汉黄芩苷的油水分配系数logP值分别为(3.37+/-0.97)和(-0.65+/-0.60),故判定汉黄芩苷比千层纸素A-7-葡萄糖醛酸先出峰。2.2黄芩汤体内成分分析相较于血清中其他成分,一般临床剂量下黄芩汤中大多数活性化合物及其代谢物的浓度太低,难以发现和鉴别15。本文采用UPLCQTOF MS技术对黄芩汤在大鼠血清中的组分进行了分析,共鉴定出33个物质组分以原型暴露于大鼠体内,以及2个提取液中未出现的代谢产物。这些化合物单体具有作为小
20、分子单独成药的潜力,在后续研究中将重点对其进行活性筛选和药效验证。黄芩素、黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素-6-O-D-葡萄糖醛酸苷和千层纸素A-7-O-葡萄糖醛酸苷等是黄芩汤中的主要化合物,具有抗氧化作用。葡萄糖醛酸化是生物体内重要的代谢过程,由于黄芩素有3个羟基,故血清中存在3种葡萄糖醛酸化产物,分别为7位取代的黄芩苷、黄芩素-5-O-D-葡萄糖醛酸苷和黄芩素-6-O-D-葡萄糖醛酸苷15。本研究还在血清中检测到归属于黄芩的化合物 5-(2-Hydroxyethyl)-2-methoxyphenol(C9H12O3),其代谢过程需进一步研究。芍药苷是芍药的标志性成分之一,具有抗炎和免疫调节活性16
21、。本研究在血清中检测到芍药苷在肠道菌群作用下的代谢产物Paeonimetablin (C10H16O4)17。甘草苷和甘草次酸等甘草中的标志化合物也在体内样品中被检测到。962第 8 期孙卓然等:基于UHPLCQTOF MS的黄芩汤化学成分和大鼠入血成分分析表1黄芩汤提取液化学成分的鉴定结果Table 1Results of the chemical components of Huangqin Tang extract12345678910111213141516170.5930.6190.7170.8830.9911.1231.6531.6941.8261.9262.2482.5713.1
22、673.2003.3993.8534.4255.054Glucuronic acid(葡萄糖醛酸)/galacturonan(聚半乳糖醛酸)Glucose(葡萄糖)()-Malic acid(DL-苹果酸)Gallic acid(没食子酸)Fructose(果糖)Pyrogallol(邻苯三酚)Glyinflanin D(胀果甘草宁D)Paeoniflorin sulfonate(芍药苷亚硫酸酯)Paeonol(牡丹酚)/phloretic acid(根皮酸)Catechin(儿茶素)/ent-epicatechin(表儿茶素)Glucoliquiritin(葡萄糖基甘草苷)/naringin
23、(柚皮苷)Coclaurine(衡州乌药碱)Albiflorin(白芍苷)3,5,7,2,6-Pentahydroxyflavanone(3,5,7,2,6-五羟基黄烷酮)Schaftoside(夏弗塔雪轮苷)Violanthin(三色堇黄酮苷)/isoviolanthin(异三色堇黄酮苷)Liquiritin(甘草苷)C6H10O7C6H12O6C4H6O5C7H6O5C6H12O6C6H6O3C25H24O5C23H28O13SC9H10O3C15H14O6C27H32O14C17H19NO3C23H28O11C15H12O7C26H28O14C27H30O14C21H22O9MH-M+K
24、+MH-MH-M+K+M+H+MH-M+Na+MH-M+H+M+NH4+M+H+MH-M+H+MH-M+H+MH-MH-193.036 7219.024 9133.015 6169.014 8219.026 0127.039 0403.165 2567.114 3165.055 6291.086 1598.213 1286.142 3479.149 3481.169 9303.045 7565.154 6577.141 2417.108 5194.042 7180.063 4134.021 5170.021 5180.063 4126.031 7404.162 4544.125 1166.06
25、3 0290.079 0580.179 2285.136 5480.163 2304.058 3564.147 9578.163 6418.126 46.55-4.48-10.082.607.28-0.56-25.006.88-0.771.401.23-4.4913.700.21-17.93-0.2426.0725.43G/ZZZPZPGPP/GP,Z/SGZPSGGG+-+-+-+No.tR/minCompoundFormulaAdductm/zMWError/ppmHerbal sourceIn vivo图1黄芩汤提取液在正(A)、负(B)离子模式下的基峰色谱图Fig.1Base peak
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