前沿合作 | 島津成像質(zhì)譜技術(shù)助力連翹活性成分分布和飲片質(zhì)量控制
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| 導(dǎo)讀
近日,島津中國創(chuàng)新中心與河北省藥檢院國家藥監(jiān)局中藥材質(zhì)量監(jiān)測評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)合作,采用成像質(zhì)譜顯微鏡(iMScope QT®)研究了連翹中的主要活性成分的分布,并探討了成像質(zhì)譜顯微鏡用于連翹質(zhì)量控制的新方法,合作成果近期發(fā)表在《Journal of Mass Spectrometry》雜志上。
連翹(Forsythia suspensa (Thunb.) Vahl)是木樨科連翹屬灌木,廣泛分布于山西、河南、陜西等地,以野生資源為主,具有顯著的抗炎、抗菌、抗氧化和抗病毒活性。本研究采用iMScope QT測定了連翹飲片中有效成分的分布,對曹川連翹進(jìn)行了為期四個(gè)月的取樣,研究了活性成分的變化規(guī)律。討論了采收時(shí)間與有效成分含量之間的關(guān)系,并提出了全面和準(zhǔn)確評估連翹質(zhì)量的新方法。
| 研究內(nèi)容
通過質(zhì)譜成像分析,在連翹果實(shí)中可以檢測到多達(dá)53種藥物活性成分,證明基于大氣壓MALDI的質(zhì)譜成像技術(shù)是一種評價(jià)連翹品質(zhì)的有效方法。連翹果實(shí)包含三個(gè)主要部分(果皮(pericarp)、頂部(top)和果核(kernel))。圖1顯示了15種典型活性成分在青翹全果中的分布。其中,以[M+K]+的形式檢測到9個(gè),以[M+Na]+的形式檢測到3個(gè),以[M+H]+的形式檢測到3個(gè)。連翹中鉀含量較高,可能高含量的鉀促進(jìn)了MALDI離子源中[M+K]+的生成。
圖1 藥物活性成分在連翹果實(shí)中的分布(曹川,2022)
本研究檢測到的26種活性成分根據(jù)活性成分變化規(guī)律和含量水平可以分為四組,分別命名為G1、G2、G3和G4。G1組包括連翹梾木苷、連翹脂苷、金絲桃苷、槲皮素、化合物A、二氫楊梅素和阿魏酸;G2組包括連翹苷、羅漢松脂苷、毛柳苷和連翹酯苷A;G3組包括Onjixanthone I、羥基熊果酸、白樺脂酸、木犀草素7-O-(6''-丙二酸單酰葡萄糖苷)、鳶尾苷、漢黃芩苷和連翹梾木苷A;G4組化合物包括蘆丁、連翹環(huán)己醇苷A、連翹環(huán)己醇苷B、山茱萸苷、五福花苷酸、熊果酸、橙皮苷和木通苯乙醇苷 A。圖2展示了G1和G2組活性成分隨采收時(shí)間的變化規(guī)律。
圖2 G1和G2組成分的相對含量與采收時(shí)間的關(guān)系
(采樣日期含“L”的樣品為老翹,曹川2019)
活性成分的含量變化與其生物合成和降解密切相關(guān)。圖3總結(jié)了連翹果實(shí)中典型成分的生物合成和降解途徑。作為生物合成的最終產(chǎn)物,連翹酯苷A、連翹苷和毛柳苷在青翹中的含量高于老翹中的水平是合理的(圖2)。一旦生物合成停止(或者當(dāng)果實(shí)成熟時(shí)),糖苷類化合物會(huì)發(fā)生脫糖基化、脫水和水解反應(yīng),這些反應(yīng)有助于老翹中金絲桃苷和槲皮素的積累(圖3(a))以及連翹脂素和阿魏酸(圖3(d))的增加。連翹梾木苷A(suspensaside A)和木通苯乙醇苷 A(calceolarioside A)也含有糖苷鍵,但它們的含量變化不大(G3和G4組)。這可能是因?yàn)檫B翹梾木苷(suspensaside)的降解能補(bǔ)償它們的損失(圖3(c))。山茱萸苷(cornoside)、連翹環(huán)己醇苷 A(rengyoside A)和連翹環(huán)己醇苷 B(rengyoside B)的含量變化也不顯著(G4組)。山茱萸苷的氧化可以補(bǔ)償毛柳苷(salidroside)的損失。對于連翹環(huán)己醇苷 A和連翹環(huán)己醇苷 B,也許化合物的穩(wěn)定性足夠高,因此從青翹到老翹它們的含量變化不顯著(圖3(b))。
圖3五種成分在連翹果實(shí)中的生物合成及降解途徑
到目前為止,連翹飲片的保質(zhì)期尚未確定。在司法鑒定領(lǐng)域,木本中藥的保質(zhì)期不應(yīng)超過4年。如果儲存條件良好,如沒有腐敗和發(fā)霉等情況發(fā)生,活性成分的變化應(yīng)是決定連翹果實(shí)保質(zhì)期的關(guān)鍵因素。在本研究中,比較了2022年收獲的連翹果實(shí)和1-3年前(2021年、2020年和2019年)收獲的連翹果實(shí)中的26種活性成分的差異。所有樣本均于2023年7月進(jìn)行了分析。以2022年的連翹果實(shí)為例,其保存時(shí)間為一年。把log(單個(gè)活性成分在收獲年份的含量/2022年相應(yīng)的成分含量)對收獲年份繪制聚類熱圖(圖4,每個(gè)年份的樣品平行測量三次)。可以看出,隨著儲存時(shí)間的延長,大多數(shù)活性成分在果實(shí)中的含量會(huì)顯著下降。還有五種成分的呈相反趨勢(連翹環(huán)己醇苷A/B、連翹苷、橙皮苷和羅漢松脂苷)。顯然,考慮到大多數(shù)活性成分的變化,建議連翹飲片的保質(zhì)期為三年;僅考慮連翹酯苷A和連翹苷兩種成分的變化,建議其保質(zhì)期為兩年。
圖4 野生青翹中活性成分和儲存時(shí)間的變化關(guān)系(曹川)
在2019年7月,分別在洛寧(河南省)和曹川(山西省)兩地收集了青翹樣品,比較了樣品中26種活性成分的相對含量(表1)。對于每種成分,計(jì)算洛寧和曹川樣品的質(zhì)譜峰面積比值,并根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分:(1)如果兩個(gè)比值超過1,則標(biāo)記為“L”,否則標(biāo)記為“C”;(2)如果三個(gè)比值均大于1,則標(biāo)為“L+”,否則標(biāo)為“C+”。連翹中的兩個(gè)主要活性成分為連翹苷和連翹酯苷A,通常用這兩個(gè)化合物比較不同產(chǎn)地連翹飲片質(zhì)量。在這樣的條件下,僅以連翹酯苷A為指標(biāo),曹川連翹更好,而僅以連翹苷為指標(biāo),洛寧連翹更好。顯然,評價(jià)指標(biāo)數(shù)量較少,對藥材的評價(jià)會(huì)有失偏頗。如果以26種活性成分為指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià),那么洛寧連翹得到8個(gè)L+和5個(gè)L評分,曹川連翹獲得5個(gè)C+和8個(gè)C評分。
表1青翹中活性成分的含量比值
注: 1) 化合物A: 7-hydroxy-1,2,3-trimethoxyxanthen-9-one; 2) 化合物B: Luteolin 7-O-(6''-malonylglucoside)
| 結(jié)論
在本研究中,使用AP-MALDI MSI評估了連翹活性藥物成分的分布。基于MALDI MSI技術(shù),提出了采用26種活性成分評估連翹果實(shí)質(zhì)量的新方法,相比于傳統(tǒng)方法,更加簡單、有效和客觀。
參考文獻(xiàn):
Liu Y, Wang C, Chen Z, et al. Distribution of active ingredients and quality control of Forsythia suspensa with AP-MALDI mass spectrometry imaging. J Mass Spectrom. 2024;59(8):e5073.
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