林雪,薛傲,徐艷明,孫琪,徐紅丹,,薛慧,楊波*,張寧,*(.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,哈爾濱 50040;.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)佳木斯學(xué)院,黑龍江 佳木斯 54007)
二至丸由墨旱蓮、女貞子兩味藥組成,具有補(bǔ)益肝腎、滋陰止血的功效?,F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,二至丸在抗衰老、益智等方面作用顯著[1],能夠治療阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)[2],但其發(fā)揮藥效的活性成分尚未明確。UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS 技術(shù)以其高分辨率、高質(zhì)量精度的特點(diǎn),在中藥成分定性定量分析領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[3]。藥物轉(zhuǎn)運(yùn)到作用部位才能發(fā)揮作用,吸收入血尤其入腦的成分可能是二至丸治療AD 的潛在藥效成分。目前對(duì)于二至丸入血入腦成分的研究相對(duì)較少,基于此,本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS 技術(shù)對(duì)給予二至丸的D-半乳糖(D-gal)模型大鼠的體內(nèi)成分進(jìn)行分析,以期闡明二至丸治療AD 的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)。
Dionex UltiMate 3000 戴安高效液相色譜儀,Q-Exactive Focus 四極桿-靜電場(chǎng)軌道阱高分辨質(zhì)譜儀(賽默飛世爾科技公司);Bionoon-VAC1型真空濃縮儀(上海般諾生物科技有限公司);Mikro 200R 型離心機(jī)(德國(guó) Hettich 公司)。女貞子(酒)、墨旱蓮[北京同仁堂,經(jīng)黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)陳效忠副教授鑒定符合2020年版《中國(guó)藥典》要求]。HPLC 級(jí)甲醇(美國(guó)Dikma 公司);HPLC 級(jí)乙腈(美國(guó)Fisher 公司);HPLC 級(jí)甲酸(美國(guó)Tedia 公司)。D-gal(上海吉至生化科技有限公司,批號(hào):D96420,純度99%)。紅景天苷(批號(hào):B20504)、特女貞苷(批號(hào):B21240)、木犀草素(批號(hào):A0108)、蟛蜞菊內(nèi)酯(批號(hào):B20934)、芹菜素(批號(hào):B20981)、齊墩果酸(批號(hào):BP1026)(上海源葉生物科技有限公司,純度均大于98%)。
SD 大鼠,雌性,SPF 級(jí),12 只,210~250 g [黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,合格證號(hào)SCXK(黑)2018-004]。
色譜條件:ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.8 μm),柱溫35℃,流速0.3 mL·min-1,進(jìn)樣量5 μL,流動(dòng)相為0.1%的甲酸-水(A 相)和0.1%的甲酸-乙腈(B 相),梯度洗脫(0~3.5 min,5%~15%B;3.5~6.5 min,15%~30%B;6.5~12.5 min,30%~70%B;12.5~18 min,70%~100%B)。
質(zhì)譜條件:電噴霧離子源(ESI),采用正、負(fù)離子檢測(cè)模式;掃描范圍m/z50~1500 Da;噴霧電壓(+)3.5 kV,(-)3.2 kV;離子傳輸管溫度320℃,AUG 氣體加熱溫度350℃;碰撞能量20、40、60 eV;鞘氣40 psi,輔助氣20 psi,吹掃氣10 psi;RF 鏡頭振幅(s-lens)60;分辨率一級(jí)高分辨質(zhì)譜70 000 FWHM,二級(jí)高分辨質(zhì)譜17 500 FWHM;動(dòng)態(tài)排除時(shí)間5 s。
女貞子(酒)、墨旱蓮1∶1 比例混合,加入10 倍量的水,煎煮2 h,收集濾液,殘?jiān)拥攘克^續(xù)煎煮1 h,過(guò)濾后合并濾液,濃縮成1 g·mL-1(以生藥量計(jì))的藥液。取上述藥液適量加70%的甲醇溶液稀釋10 倍,經(jīng)0.22 μm 微孔濾膜過(guò)濾,即得二至丸樣品溶液。
精密稱(chēng)定紅景天苷、特女貞苷、木犀草素、蟛蜞菊內(nèi)酯、芹菜素、齊墩果酸對(duì)照品各1 mg于量瓶中,以70%甲醇稀釋10 倍,配成0.1 mg·mL-1的對(duì)照品溶液,過(guò)0.22 μm 微孔濾膜,即得體外對(duì)照品溶液。
SD 大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d,按體質(zhì)量隨機(jī)分為模型組、空白組,每組6 只,連續(xù)4 周模型組腹腔注射D-gal 250 mg/(kg·d),空白組腹腔注射等量的生理鹽水。實(shí)驗(yàn)前禁食12 h,正常飲水,模型組灌胃給予二至丸藥液4.86 g·kg-1,給藥后60 min,微量乙醚麻醉,眼底靜脈叢取血,置于肝素化離心管中,3000 r·min-1離心10 min,取上清置-80 ℃冰箱保存。取血后,固定大鼠頭部,75%乙醇對(duì)頸后部皮膚消毒,微量輸液針從枕骨大孔刺入小腦延髓池,抽取腦脊液于預(yù)冷的離心管中,3000 r·min-1離心10 min,取上層腦脊液,-80℃冰箱保存。
取空白血漿和含藥血漿各500 μL 于離心管中,加入2 mL 甲醇,30 μL 乙酸溶液渦旋混合1 min,超聲1 min,13 000 r·min-1離心10 min,取上清液,真空濃縮離心儀1500 r·min-1、40 ℃濃縮至干燥,用150 μL 70%甲醇溶液復(fù)溶,過(guò)0.22 μm 微孔濾膜,即得血漿待測(cè)樣品溶液。取空白腦脊液和含藥腦脊液各200 μL 于離心管中,加入800 μL 甲醇,渦旋混合1 min,超聲1 min,13 000 r·min-1離心5 min,取上清液,真空濃縮離心儀1500 r·min-1、40 ℃濃縮至干燥,用60 μL 70%甲醇溶液復(fù)溶,過(guò)0.22 μm 微孔濾膜,即得腦脊液待測(cè)樣品溶液。
在TCMID(http://www.megabionet.org/tcmid/)、TCMSP(http://www.tcmsp-e.com/)等中藥成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中檢索二至丸及其單味藥成分結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)補(bǔ)充,對(duì)二至丸的化學(xué)成分信息進(jìn)行整合匯總建立成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)處理采用Xcalibur 軟件,通過(guò)分析保留時(shí)間、精確分子質(zhì)量、元素組成、同位素豐度和一級(jí)質(zhì)譜圖、二級(jí)質(zhì)譜圖,結(jié)合二至丸成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)、Pubchem 數(shù)據(jù)庫(kù)、對(duì)照品和相關(guān)文獻(xiàn),對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行辨識(shí)分析。
應(yīng)用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS 技術(shù),在正、負(fù)離子模式下,對(duì)二至丸樣品溶液、大鼠血漿和腦脊液中的成分進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果二至丸樣品溶液、血漿和腦脊液總離子流圖見(jiàn)圖1。共發(fā)現(xiàn)原形入血成分25 種,原形入腦成分3 種,見(jiàn)表1。
表1 二至丸原形入血、入腦原形化合物信息表Tab 1 Information of prototype blood and brain compounds of Erzhi pills
圖1 正、負(fù)離子模式下二至丸TIC 圖Fig 1 TIC for Erzhi pills in both positive and negative ion modes
3.2.1 黃酮類(lèi)化合物 黃酮類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)與雌激素相似,A、B 環(huán)上常被甲基、甲氧基等基團(tuán)取代。在質(zhì)譜的高強(qiáng)度碰撞過(guò)程中,RDA 裂解。CO、CO2等中性分子的丟失是黃酮類(lèi)化合物的主要裂解特征[20]。實(shí)驗(yàn)中從二至丸給藥血漿中鑒別出黃酮類(lèi)成分8 個(gè),包括化合物3(20)、4(23)、5(26)、6(28)、7(29)、15、18、24;從給藥腦脊液中鑒別出黃酮類(lèi)成分1 個(gè),為化合物5(26)。以化合物26(5)和化合物28(6)為例來(lái)說(shuō)明黃酮類(lèi)化合物的鑒定過(guò)程?;衔?6(5)保留時(shí)間8.52 min,準(zhǔn)分子離子峰m/z285.0401 [M-H]-,軟件推測(cè)分子式為C15H10O6,主要碎片離子包括m/z151.00 和m/z133.03,是準(zhǔn)分子離子峰m/z285.04通過(guò)黃酮類(lèi)化合物的特征性裂解方式RDA 裂解得到的。與文獻(xiàn)報(bào)道[9]基本一致,故將其鑒定為木犀草素,二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑見(jiàn)圖2?;衔?8(6)保留時(shí)間為9.26 min,準(zhǔn)分子離子峰m/z269.0452 [M-H]-,軟件推測(cè)分子式為C15H10O5,主要碎片離子包括m/z225.06、201.06、181.06、159.04、117.03 等,其中m/z225.06 是準(zhǔn)分子離子峰失去一個(gè)中性的CO2分子所得,進(jìn)而再失去一個(gè)CO2得到m/z181.06 碎片離子。m/z201.06 離子是準(zhǔn)分子離子峰丟失C3O2后經(jīng)氫重排所得,但其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定易丟失C2H2O 形成穩(wěn)定的具有共軛結(jié)構(gòu)的離子m/z159.04,m/z159.04 又可丟失C2H2O 生成碎片離子m/z117.03,碎片信息與文獻(xiàn)報(bào)道[9]基本一致,故將其鑒定為芹菜素,二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑見(jiàn)圖3。
圖2 木犀草素二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑Fig 2 Secondary fragment ion and possible cleavage pathways of luteolin
圖3 芹菜素二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑Fig 3 Secondary fragment ion and possible cleavage pathways of apigenin
3.2.2 香豆素類(lèi)化合物 香豆素類(lèi)化合物結(jié)構(gòu)與雌二醇相似,結(jié)構(gòu)中的內(nèi)酯和呋喃骨架容易發(fā)生CO2和CO 的中性丟失[17]。從二至丸給藥血漿中鑒別出香豆素類(lèi)成分2 個(gè),即化合物22 和27;從給藥腦脊液中鑒別出香豆素類(lèi)成分1 個(gè),為化合物27。以化合物27 為例,說(shuō)明香豆素類(lèi)化合物的鑒定過(guò)程。化合物27 保留時(shí)間為8.78 min,軟件得到準(zhǔn)分子離子峰為m/z313.0351[M-H]-,推測(cè)分子式為C16H10O7,質(zhì)譜掃描獲得碎片離子m/z298.01、270.02、254.02 等,分別是準(zhǔn)分子離子峰依次丟失CH3、CO、CO2所得,與文獻(xiàn)報(bào)道[17]基本一致,故將其鑒定為蟛蜞菊內(nèi)酯,二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑見(jiàn)圖4。
圖4 蟛蜞菊內(nèi)酯二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑Fig 4 Secondary fragment ion and possible cleavage pathways of wedelolactone
3.2.3 苯乙醇苷類(lèi)化合物 苯乙醇苷是一類(lèi)以取代苯乙醇為苷元的苷,其成苷的中心葡萄糖基常連有芳香?;鵞10]。實(shí)驗(yàn)從二至丸給藥血漿中鑒別出苯乙醇苷類(lèi)化合物2 個(gè),即化合物10 和11;從給藥腦脊液中亦鑒別到化合物11?;衔?1 保留時(shí)間為3.39 min,準(zhǔn)分子離子峰為m/z299.1153 [M-H]-,軟件推測(cè)分子式為C14H20O7,質(zhì)譜掃描得到碎片離子m/z179.05 和m/z119.05,分別為葡萄糖基碎片和酪醇-OH 的碎片離子,與文獻(xiàn)報(bào)道[10]基本一致,故鑒定其為紅景天苷,二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑見(jiàn)圖5。
圖5 紅景天苷二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑Fig 5 Secondary fragment ion and possible cleavage pathways of salidroside
3.2.4 萜類(lèi)化合物解析 萜類(lèi)以異戊二烯單位(C5單位)為基本骨架[8],根據(jù)分子中C5單位的數(shù)量分為單萜、二萜、三萜等,在二至丸給藥血漿中共鑒別出萜類(lèi)化合物3 種,即化合物1、8(30)、31。以化合物30 為例,說(shuō)明萜類(lèi)化合物的鑒定過(guò)程?;衔?0 保留時(shí)間為16.45 min,準(zhǔn)分子離子峰m/z455.3531 [M-H]-,軟件推測(cè)分子式為C30H48O3,m/z391.23 是準(zhǔn)分子離子峰失去一分子H2O 和HCOOH 得到的離子碎片,與文獻(xiàn)報(bào)道[8]基本一致,故將其鑒定為齊墩果酸,二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑見(jiàn)圖6。
圖6 齊墩果酸二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑Fig 6 Secondary fragment ion and possible cleavage pathways of oleanolic acid
3.2.5 裂環(huán)環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物 環(huán)戊并吡喃是裂環(huán)環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物的特征結(jié)構(gòu),在質(zhì)譜碰撞過(guò)程中該結(jié)構(gòu)的鍵會(huì)發(fā)生斷裂。裂環(huán)環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物側(cè)鏈上的官能團(tuán)也常以CH3OH、H2O、CO2和糖分子的形式丟失[9]。在二至丸給藥血漿中共鑒別出裂環(huán)環(huán)烯醚萜類(lèi)化合物3 種,即化合物16、19、21?;衔?1 保留時(shí)間為7.03 min,準(zhǔn)分子離子峰為m/z685.5621 [M-H]-,推測(cè)其分子式為C31H42O17,質(zhì)譜掃描獲得主要離子碎片包括m/z523.18、453.14、421.15 等。準(zhǔn)分子離子峰失去一分子C4H6O 產(chǎn)生m/z453.14 碎片,再失去一分子CH3OH 得到m/z421.15 碎片,m/z453.14、m/z421.15 及分子離子峰失去一分子葡萄糖得到的m/z523.18 碎片都是裂環(huán)環(huán)烯醚萜類(lèi)裂解的典型片段。與文獻(xiàn)報(bào)道[9]基本一致,故將其鑒定為特女貞苷,二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑見(jiàn)圖7。
圖7 特女貞苷二級(jí)碎片離子和可能的裂解途徑Fig 7 Secondary fragment ion and possible cleavage pathways of nuezhenide
多成分、多靶點(diǎn)是二至丸復(fù)方體系的重要特點(diǎn),也給二至丸治療AD 的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究帶來(lái)了挑戰(zhàn)。經(jīng)典復(fù)方體系研究往往以體外成分為研究對(duì)象[13],血漿等內(nèi)環(huán)境對(duì)中藥復(fù)方成分的影響就很容易被忽視。因此,實(shí)驗(yàn)采用具有較強(qiáng)分離、檢測(cè)能力的UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS 技術(shù)對(duì)二至丸的入血入腦成分進(jìn)行檢測(cè)。二至丸成分復(fù)雜多樣,在血漿和腦脊液的復(fù)雜體系影響下更容易發(fā)生改變,為了最大程度獲取樣品中化合物的質(zhì)譜信息,實(shí)驗(yàn)采用了正、負(fù)兩種離子化采集模式。結(jié)果在給藥血漿中鑒定出黃酮類(lèi)、香豆素類(lèi)、苯乙醇苷類(lèi)、三萜類(lèi)等多種類(lèi)型的成分,研究發(fā)現(xiàn)黃酮類(lèi)成分木犀草素和芹菜素都具有促進(jìn)神經(jīng)元修復(fù)和再生的神經(jīng)保護(hù)作用[21-22]。香豆素類(lèi)成分蟛蜞菊內(nèi)酯具有調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和線(xiàn)粒體功能障礙從而保護(hù)神經(jīng)退行性病變的作用[23]。苯乙醇苷類(lèi)成分紅景天苷對(duì)大腦神經(jīng)可塑性的調(diào)節(jié)作用也不容忽視,神經(jīng)元突觸的活性依賴(lài)降低能夠被其抑制[24]。Guo 等[25]研究發(fā)現(xiàn)三萜類(lèi)成分齊墩果酸能夠調(diào)節(jié)亞錫鈣蛋白-1 和解偶聯(lián)蛋白-2信號(hào)而緩解AD 中的氧化應(yīng)激和Aβ沉積。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn)裂環(huán)環(huán)烯醚萜類(lèi)成分梔子苷能夠下調(diào)mTOR 信號(hào),使Aβ纖維的自噬和溶酶體清除增強(qiáng)。酚酸類(lèi)成分原兒茶酸和咖啡酸也被證實(shí)具有改善神經(jīng)炎癥[27],減少Aβ聚集[28],進(jìn)而改善AD 學(xué)習(xí)記憶障礙的藥理作用。此外,在給藥腦脊液中還鑒定出木犀草素、紅景天苷、蟛蜞菊內(nèi)酯3 種成分,提示它們對(duì)改善D-gal 模型大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙的過(guò)程中的貢獻(xiàn)可能更大。
目前,關(guān)于二至丸發(fā)揮改善D-gal 模型大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙的具體作用機(jī)制和代謝途徑研究還不明確,在后續(xù)研究中,作者將進(jìn)一步考察這些入血尤其是入腦成分的生物活性和代謝途徑,并進(jìn)行血液和腦脊液的藥動(dòng)學(xué)監(jiān)測(cè),明確具體的量效關(guān)系,為更好地闡明體二至丸治療AD 的體內(nèi)藥效物質(zhì)和作用機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。