譚 靜,林紅強,劉云鶴,王 涵,吳福林,董慶海,趙 瑩,李平亞,劉金平,郝秀華,3
(1.吉林大學藥學院天然藥物研究中心,吉林 長春 130021; 2.吉林大學再生醫(yī)學科學研究所生化研究室,吉林 長春 130021;3.吉林大學藥學院藥物制劑教研室,吉林 長春 130021)
血栓心脈寧片(XXT)為中國藥典(2015年版)收載品種,其處方組成包括丹參、川芎、槐花、人參莖葉總皂苷、毛冬青、水蛭、人工牛黃、人工麝香、冰片和蟾酥等10味中藥,具有芳香開竅、活血散瘀之功效[1-3],臨床上主要用于腦血栓、冠心病、心絞痛屬血瘀證者[4]。研究表明[3,5-6],XXT抗血瘀的作用靶點很多,包括下調(diào)F13a1、Car1和Tbxa2r等基因以改善血流狀態(tài),上調(diào)Keap1、Nrf2、HMOX1、GCLM和NQO1等Nrf2信號通路的蛋白表達以抗血管內(nèi)皮細胞氧化損傷,調(diào)控類固醇激素生物合成、花生四烯酸代謝和脂類代謝等內(nèi)源性代謝物通路以治療血瘀等。目前,XXT的化學成分研究主要集中于指紋圖譜的建立及含量測定等方面[7-8]。2015版藥典分別對XXT中的阿魏酸、蘆丁和丹酚酸B等5種成分進行了含量測定[1];明磊等[9]運用UPLC-ESI-MS/MS和GC-MS技術從XXT中共鑒定出丹參酮類、人參皂苷類及蟾酥甾二烯類等47種非揮發(fā)性成分和龍腦、異龍腦等36種揮發(fā)性成分。但XXT的藥效物質(zhì)基礎研究稍顯薄弱,許多成分尚未明確。
超高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜 (UPLC-Q-TOF MSE) 聯(lián)用技術以其快速、靈敏、高分辨的優(yōu)勢,不僅適用于多組分快速檢測,還能夠?qū)碗s基質(zhì)中的組分準確定性。UNIFI天然產(chǎn)物分析平臺提供的數(shù)據(jù)庫包括從600多種中藥中發(fā)現(xiàn)的6 000多種化合物信息,該平臺能夠?qū)?shù)據(jù)采集、峰提取、分子式確定、數(shù)據(jù)庫檢索以及生成報告相結合,可對化學成分進行快速、全面地定性分析。目前,已有較多文獻[10-17]報道將UPLC-Q-TOF MS與UNIFI平臺結合用于傳統(tǒng)中藥及復方中藥化學成分鑒定。但尚未見采用該方法對XXT的化學成分進行研究的報道。
本研究擬采用UPLC-Q-TOF MS 結合UNIFI平臺,對該復方制劑開展小分子化學成分(100~1 500 u)的快速、全面分析與鑒定,以全面了解該中藥大品種的化學組成。希望為闡明XXT的藥效物質(zhì)基礎和提升質(zhì)量控制標準提供依據(jù)。
Xevo G2-XS型Q-TOF四極桿飛行時間質(zhì)譜儀、ACQUITY UPLC二元泵和樣品管理器、UNIFI科學信息學系統(tǒng)V1.7:美國Waters公司產(chǎn)品;TGL-16aR型飛鴿超離速離心機:上海安亭科學儀器廠產(chǎn)品;FA-N/JA-N型電子天平:上海民橋精密科學儀器有限公司產(chǎn)品;RE 52CS型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器:上海亞榮生化儀器廠產(chǎn)品。
血栓心脈寧片(批號分別為:180103、180404和180605):吉林華康藥業(yè)股份有限公司產(chǎn)品;甲酸鈉、乙腈:UPLC-MS級,美國Fisher公司產(chǎn)品;亮氨酸-腦啡肽:美國Sigma公司產(chǎn)品;純凈水:購自廣州屈臣氏食品飲料有限公司;膽紅素、齊墩果酸、丹參酮IIA、二氫丹參酮Ⅰ、人參皂苷Rg2、人參皂苷Rd、人參皂苷Rf、人參皂苷Rh2、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rb3、人參皂苷Rg1、人參皂苷Re、人參皂苷Rb1、蘆丁、槲皮素、腺苷、山柰酚、咖啡酸、脂蟾毒配基、丹參酮Ⅰ、豬去氧膽酸、膽酸、華蟾酥毒基、綠原酸對照品:購自中國藥品生物制品檢定所;染料木素、金絲桃苷和隱丹參酮:購自四川省維克奇生物科技有限公司;丹酚酸B、丹參素、原兒茶酸、原兒茶醛:購自北京普天同創(chuàng)生物科技有限公司。
取90片(每批次隨機取30片)血栓心脈寧片,研細,混合均勻,精密稱取5.0 g粉末,加50 mL 70%甲醇,回流提取3次,每次2 h,過濾,合并濾液,減壓濃縮至干,加甲醇溶解并定容至5 mL,過0.22 μm 微孔濾膜,備用。
精密稱取適量丹參酮IIA、人參皂苷Rg2、人參皂苷Rd、人參皂苷Rb1、人參皂苷Rf、人參皂苷Rh2、人參皂苷Rb2、人參皂苷Rb3、人參皂苷Rg1、人參皂苷Re、人參皂苷Rb1、蘆丁、脂蟾毒配基、丹參酮Ⅰ、膽酸、華蟾酥毒基、綠原酸、隱丹參酮和丹酚酸B等對照品,加入適量甲醇,超聲溶解,并定容至10 mL,于4 ℃避光保存,備用。
ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(100 mm×2.1 mm×1.7 μm);柱溫30 ℃;樣品管理器溫度15 ℃;進樣體積5 μL;流速0.4 mL/min;流動相:A為0.1%甲酸-水溶液, B為0.1%甲酸-乙腈溶液;梯度洗脫條件:0~2 min(10%B),2~26 min(10%~90%B),26~28 min(90%B),28~28.1 min(90%~10%B),28.1~30 min(10%B)。
電噴霧離子源(ESI),MSEcontinuum模式,正離子及負離子檢測模式;質(zhì)量掃描范圍m/z50~1 500;優(yōu)化的儀器參數(shù)如下:ESI+和ESI-模式下,毛細管電壓3.0 kV,錐孔電壓40 V,錐孔氣流量50 L/h,脫溶劑氮氣流量600 L/h,氬氣流量0.15 mL/min,離子源溫度120 ℃,脫溶劑氣溫度300 ℃,低能通道中碰撞能量設置為6 V,高能通道設置為20~40 V。亮氨酸-腦啡肽m/z556.277 1[M+H]+,m/z554.262 0[M-H]-作為Lock Spray實時校正標準液(100 ng/L),流速15 μL/min,以甲酸鈉溶液對質(zhì)量數(shù)進行校正。
首先,通過查閱文獻匯總文獻中的化合物結構式,建立XXT數(shù)據(jù)庫,作為UNIFI分析平臺自帶數(shù)據(jù)庫的補充,并將自建數(shù)據(jù)庫導入分析方法;第二,將LC-MS原始數(shù)據(jù)以Waters Compression and Archival Tool v1.10軟件進行壓縮;第三,通過UNIFI處理平臺對數(shù)據(jù)進行自動篩查與鑒定;第四,篩選質(zhì)量誤差為±5 mu,且響應值大于3 000的成分;最后,根據(jù)碎片離子精確質(zhì)量數(shù)、相對保留時間和分子式、元素分析、離線及在線質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(PubMed、Chemspider、Mass Bank、METLIN)、對照品比對以及查閱相關文獻,對各主要化合物進行人工識別和鑒定。
MSE數(shù)據(jù)采集模式可同時進行母離子、子離子、中性缺失分析,通過快速切換低碰撞能和高碰撞能掃描,同時完成兩種掃描功能的數(shù)據(jù)采集,排除假陽性結果。低碰撞能掃描可得到相關分子離子峰及加合離子峰信息;高碰撞能掃描可得到相關碎片峰信息[18],可為定性分析提供較多的結構信息,實現(xiàn)一次性快速分析多個復雜成分。
本實驗以指紋圖譜共有峰的個數(shù)及強度為指標,考察了 30%、70%、100%甲醇作為提取劑對樣品的提取效果[19]。結果表明,70%甲醇提取物中色譜峰最多,峰強度較大,表明其對各類型成分均具有較好的提取效果,故選擇70%甲醇為提取溶劑。
本研究共鑒定了187種化學成分,包括三萜皂苷、菲醌、蟾蜍甾二烯類、甾體及其他結構類型的化合物。其中,人參皂苷Rb1、人參皂苷Rg2、人參皂苷Rd等33種成分是通過比對對照品的保留時間、一級質(zhì)譜及二級質(zhì)譜中碎片離子信息進行鑒定。其余成分是通過精確分子質(zhì)量,并結合文獻報道的特征質(zhì)譜信息進行鑒定。正、負離子模式下的基峰離子流圖示于圖1。各保留時間、分子、準分子離子峰實測值及理論值、質(zhì)量誤差、主要碎片離子和來源信息列于附表1,其結構示于附圖1~9(附表和附圖請登錄《質(zhì)譜學報》官網(wǎng)下載)。
從XXT中共鑒定了46種三萜皂苷類成分。以四環(huán)三萜類化合物90為例,在ESI-模式下,高能通道質(zhì)譜圖和裂解碎片示于圖2a(詳細裂解碎片列于附表1),其準分子離子峰為m/z1 123.594 0[M+HCOO]-,碎片離子m/z459.354 7是原人參二醇皂苷元的特征離子,主要碎片離子m/z915.532 6是由母離子峰丟失1分子葡萄糖殘基(162 u)產(chǎn)生,繼而丟失1分子阿拉伯糖殘基(132 u)及甲基形成碎片離子m/z765.439 6;m/z621.434 3由母離子脫去1分子阿拉伯糖殘基和2分子葡萄糖殘基產(chǎn)生,繼而丟失1分子葡萄糖殘基形成碎片離子m/z459.354 7,這與文獻[20]報道基本一致。由此推測,化合物90為人參皂苷Rc。
五環(huán)三萜類化合物114的高能質(zhì)譜圖和裂解碎片示于圖2b。準分子離子峰為m/z765.445 6[M-H]-,碎片離子m/z601.387 5是由母離子丟失1分子葡萄糖殘基產(chǎn)生,繼而丟失1分子木糖殘基及甲基形成m/z455.312 2,與文獻[21]報道基本一致,故鑒定化合物114為毛冬青皂苷B1。
圖1 正(a)、負(b)離子模式下,血栓心脈寧片的基峰離子流圖Fig.1 Chromatograms of XXT in ESI+ (a) and ESI- (b) mode
圖2 ESI-模式下,化合物90(a)和化合物114(b)的高能質(zhì)譜圖Fig.2 High-energy mass spectra of compound 90 (a) and compound 114 (b) in ESI- mode
從XXT中鑒定了30種菲醌類化合物,其母核多為鄰菲醌和對菲醌,易失去CHO、CH3、H2O及CO等基團。以化合物161為例,準分子離子峰為m/z297.174 6[M+H]+,在ESI+模式下,高能質(zhì)譜圖和裂解碎片示于圖3。m/z282. 122 9、269.156 8是其特征離子峰,與丹參酮IIA碎片離子特征相似,碎片離子m/z282.122 9、269.156 8和239.110 8分別為母離子丟失CH3、CH2O、C3H6O產(chǎn)生;m/z269.156 8和239.110 8繼而分別丟失1分子C5H10、CH3產(chǎn)生碎片離子m/z199.073 5和225.089 8,這與文獻[22]報道基本一致,據(jù)此可推斷化合物161為隱丹參酮。
從XXT中鑒定了25種蟾蜍甾二烯類成分,該類成分多羥基,C-17側鏈為Δα β,γ δ-δ內(nèi)酯,質(zhì)譜裂解較易脫去H2O和m/z96、109、123、135、136等含有δ-吡喃環(huán)的碎片,其中δ-吡喃環(huán)較易丟失CO形成δ-呋喃環(huán)。以化合物118為例,準分子離子峰為m/z443.242 5[M+H]+。在ESI+模式下,其高能質(zhì)譜圖和裂解碎片示于圖4。m/z401.215 2是通過酯鍵斷裂丟失C2H3O產(chǎn)生,繼而脫去δ-吡喃環(huán)(96 u)(—C5H3O2)形成m/z287.167 2;母離子脫去CO和H2O產(chǎn)生m/z393.202 7,脫去1分子H2O和側鏈C2H3O2形成m/z365.210 6,m/z261.182 8由母離子丟失含δ-吡喃環(huán)的碎片C9H8O4產(chǎn)生。通過與對照品比對,可推斷化合物118為華蟾酥毒基。
圖3 ESI+模式下,化合物161的高能質(zhì)譜圖Fig.3 High-energy mass spectrum of compound 161 in ESI+ mode
鑒定了18種甾體類成分,均以環(huán)戊烷駢多氫菲為母核,較易脫去C-3位羥基和C-17位側鏈和羧基。以化合物121為例,其保留時間為12.47 min,準分子離子峰為m/z407.281 2[M-H]-,m/z327.251 3是其特征離子峰。在ESI-模式下,其高能通道質(zhì)譜圖示于圖5。質(zhì)譜圖中出現(xiàn)了碎片離子m/z353.247 7[M-H-3H2O]-、m/z343.264 0[M-H-H2O-HCOOH]-、m/z327.251 3[M-H-2H2O-HCOOH]-、m/z289.217 5[M-H-2H2O-C5H9O2]-,這與對照品的保留時間、碎片離子信息基本一致,結合文獻[23]鑒定化合物121為膽酸。
應用提取離子色譜法結合UNIFI平臺,共推斷出68種其他類化合物,包括苯丙酸、黃酮、生物堿及內(nèi)酯類等成分。各化合物準分子離子峰的精確質(zhì)量數(shù)均在±5 mu誤差范圍內(nèi),具體質(zhì)譜數(shù)據(jù)列于附表1。以化合物40為例,其保留時間為6.96 min,準分子離子峰為m/z717.147 3[M-H]-。在ESI-模式下,其高能質(zhì)譜圖和裂解碎片示于圖6。m/z519.092 9是其特征離子峰,由母離子丟失C9H9O5產(chǎn)生,m/z519.092 9繼而丟失1分子羧基形成碎片離子m/z473.086 0;m/z519.092 9斷裂酯鍵分別丟失C9H9O4、C9H9O5產(chǎn)生m/z339.050 5、321.040 0,m/z321.040 0繼而丟失CO產(chǎn)生m/z293.045 0,這與對照品的保留時間及碎片離子信息基本一致,結合文獻[24]推斷化合物40為丹酚酸B。
圖4 ESI+模式下,化合物118的高能質(zhì)譜圖Fig.4 High-energy mass spectrum of compound 118 in ESI+ mode
圖5 ESI-模式下,化合物121的高能質(zhì)譜圖Fig.5 High-energy mass spectrum of compound 121 in ESI- mode
圖6 ESI-模式下,化合物40的高能質(zhì)譜圖Fig.6 High-energy mass spectrum of compound 40 in ESI- mode
本研究將UPLC-Q-TOF MS與UNIFI天然產(chǎn)物分析平臺相結合,用于分析血栓心脈寧片化學成分。通過比對各成分對照品的精確分子質(zhì)量、保留時間及質(zhì)譜碎片離子信息,并借助文獻報道,從XXT中共鑒定了三萜皂苷、菲醌、蟾蜍甾二烯及甾體等多種結構類型共187種化學成分。結果表明,該復方制劑中化學成分豐富、結構多樣,為全面了解血栓心脈寧片的化學組成提供了數(shù)據(jù)支持,同時,化學成分的結構多樣性可為闡明其作用靶點多樣性奠定物質(zhì)基礎。由于對照品和文獻報道有限,仍有一些未鑒定的成分,在后續(xù)工作中有待進一步分離與鑒定,同時對各成分與各作用靶點進行關聯(lián)性研究。