王曉楠,關(guān) 華,周平坤,蔡 耘,3,錢小紅
(1.北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院分子蛋白質(zhì)組研究室,北京 100124;2.軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所,北京 100405;3.北京蛋白質(zhì)組研究中心,北京 102206)
隨著科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化,輻射與人們工作與生活聯(lián)系更加緊密,在合理開發(fā)和利用資源的同時(shí),也需要對(duì)過量的輻射進(jìn)行有效地防護(hù)與治療。Jansson等[1]發(fā)現(xiàn),天然化合物香草醛(香蘭素,vanillin)作為食品添加劑不但對(duì)機(jī)體和培養(yǎng)細(xì)胞安全無毒[1],而且能夠抑制X線、γ線和紫外線誘導(dǎo)的染色體畸變,減輕 DNA 損傷[2-5],但其抗輻射作用的濃度相對(duì)較高,活性偏低[6]。據(jù)此,在前期研究的基礎(chǔ)上篩選出毒性低、輻射防護(hù)作用更好的香草醛衍生物丁香醛(3,5-二甲氧基-4-羥基苯甲醛,syringaldehyde,4-hydroxy-3,5-dimethoxybenzaldehyde,VND3207)。
VND3207作為一種香草醛衍生物,具有防護(hù)高能粒子輻射損傷的抗輻射作用。藥效學(xué)研究表明,VND3207能夠穩(wěn)定細(xì)胞基因組,減輕和修復(fù)α/γ射線誘導(dǎo)的DNA原初損傷,并對(duì)細(xì)胞凋亡具有良好的防護(hù)作用,而且在100倍的有效濃度下(0.5 mmol·L-1)幾乎沒有明顯的細(xì)胞毒性,照射前和照射后給藥均有效[6-7]。其藥理作用機(jī)制可能與清除輻射產(chǎn)生的自由基并激活A(yù)kt信號(hào)通路有關(guān)[8]。VND3207作為防護(hù)電離輻射損傷的抗輻射新藥,需要對(duì)其藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究,為藥物的安全性和有效性提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。因此,本研究建立了一種快速、準(zhǔn)確、靈敏、專屬的液質(zhì)聯(lián)用定量分析方法,用以同時(shí)測(cè)定大鼠血漿樣品中原型藥物VND3207及其代謝產(chǎn)物的濃度,并按照藥代動(dòng)力學(xué)定量分析的要求,對(duì)上述方法進(jìn)行了相應(yīng)的方法學(xué)確證。將該方法應(yīng)用于VND3207臨床前藥代動(dòng)力學(xué)研究,闡明了VND3207及其代謝產(chǎn)物丁香酸和丁香醇在大鼠體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)過程和參數(shù),并為丁香酸具有活性代謝物的潛質(zhì)提供了理論依據(jù)。
香草醛標(biāo)準(zhǔn)品,批號(hào):20111011,純度>99%;VND3207標(biāo) 準(zhǔn)品,批 號(hào):20110805,純 度>99.98%,均由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所提供;3,5-二甲氧基-4-羥基苯甲酸,又名丁香酸(syringic acid)標(biāo)準(zhǔn)品,批號(hào):110905,純度>98%,購(gòu)自北京偶合科技有限公司;3,5-二甲氧基-4-羥基苯甲醇,又名丁香醇(syringic alcohol)標(biāo)準(zhǔn)品,批號(hào):10119558,純度>97%,購(gòu)自美國(guó) ALFA化學(xué)試劑公司,化學(xué)結(jié)構(gòu)見圖1。乙腈,色譜純和依地酸(乙二胺四乙酸)二鉀,購(gòu)自Sigma-Aldrich公司。純凈水,購(gòu)自娃哈哈公司。甲酸,質(zhì)譜分析純,購(gòu)自Fluka公司。羧甲纖維素鈉,化學(xué)純,購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。
Fig.1 Chemical structures of VND3207(A),syringic acid(B),syringic alcohol(C)and vanillin(D).
4000 Q TRAP PLC/MS/MS Systems三級(jí)四級(jí)桿-離子阱混合型質(zhì)譜儀,配有電噴霧(ESI)離子源和Analyst 1.5數(shù)據(jù)處理軟件,購(gòu)自美國(guó)Applied Biosystems公司;1260 Infinity型高效液相色譜儀(G1312C二元梯度泵、G1322A在線真空脫氣機(jī)、G1367E WPS自動(dòng)進(jìn)樣器、G1330B控溫模塊和G1316A柱溫箱),購(gòu)自美國(guó)Agilent Technologies公司;Model 11 Plus注射泵,購(gòu)自美國(guó) Harvard Apparatus公司;Sorvall Legend Micro 17型離心機(jī),購(gòu)自美國(guó)Thermo Scientific公司;3K30臺(tái)式高速冷凍離心機(jī),購(gòu)自德國(guó) Sigma公司;SANANT SPD 2010 Speed Vac濃縮儀,購(gòu)自美國(guó)Thermo Scientific公司。
健康 SD大鼠6只,SPF級(jí),雄性,體質(zhì)量210~230 g,分籠用標(biāo)準(zhǔn)飼料喂養(yǎng),自由飲水,由北京軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供,動(dòng)物許可證號(hào):SCXK-(軍)2007-004。用0.5%羧甲纖維素鈉水溶液配成VND3207混懸液給藥,空腹 ig給予0.7 ml,VND320770 mg·kg-1。分別于給藥前和給藥后1,5,10,15,25,40 min,1,1.5,2,3,4,6,8和 12 h 大鼠尾靜脈采集全血 0.5 ml,20 μl 2%EDTA水溶液抗凝,1858×g離心10 min取上清液,血漿保存于-80℃待測(cè)。
用乙腈-水(1∶1,V/V)分別配制 VND3207,丁香酸,丁香醇和香草醛儲(chǔ)存液,然后將VND3207,丁香酸,丁香醇儲(chǔ)存液按比例混合,用乙腈-水(1∶1,V/V)稀釋成濃度為:0.01,0.02,0.1,0.5,2.5,5和10 mg·L-1的溶液作為標(biāo)準(zhǔn)曲線工作液,香草醛用乙腈-水(1∶1,V/V)配制成 1 mg·L-1的溶液作為內(nèi)標(biāo)工作液。最后將20 μl樣品工作液和10 μl內(nèi)標(biāo)工作液加入到80 μl空白血漿中,配制成濃度為2,4,20,100,500,1000 和2000 μg·L-1的血漿樣品作為標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用VND3207、丁香酸和丁香醇4,100 和 1000 μg·L-1為質(zhì)控樣品,進(jìn)行方法學(xué)確證。
標(biāo)準(zhǔn)曲線血漿樣品,質(zhì)控血漿樣品和待測(cè)血漿樣品各取 100 μl,分別加入 10 μl內(nèi)標(biāo)工作液和300 μl乙腈沉淀蛋白,渦旋震蕩 1 min,15000 × g離心10 min,取350 μl上清液常溫濃縮,移除全部溶劑,然后加入 30 μl甲酸-乙腈-水(0.1∶5∶95,V/V)重溶樣品,渦旋震蕩1 min,15000×g離心5 min,取上清液10 μl進(jìn)行定量分析。
1.6.1 色譜條件
色譜柱為 Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18column(2.1 mm ×50 mm,5 μm);流動(dòng)相 A 為甲酸-水溶液(0.1∶100,V/V),流動(dòng)相 B 為甲酸-乙腈溶液(0.1∶100,V/V),流速 400 μl·min-1,流動(dòng)相(A∶B)洗脫梯度 0~0.5 min,95∶5~20∶80;0.5~2.5 min,20∶80~5∶95;2.5~3.5 min,5∶95;3.5~4 min,5∶95~95∶5,4~9 min,95∶5其中樣品洗脫時(shí)間為4 min,色譜柱平衡時(shí)間為5 min,柱溫為室溫。
1.6.2 質(zhì)譜條件
ESI離子源,掃描方式為正離子多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)。定性離子反應(yīng)分別為質(zhì)荷比(mass-tocharge,m/z)183.0→123.1(VND3207),m/z 199.0→155.1(丁香酸),m/z 167.1→123.1(丁香醇),m/z 153.1→125.1(內(nèi)標(biāo));定量離子反應(yīng)分別為 m/z 183.0→155.1(VND3207),m/z 199.0→140.1(丁香酸),m/z 167.1→78.1(丁香醇),m/z 153.1→93.0(內(nèi)標(biāo));駐留時(shí)間為200 ms;碰撞氣壓力N2為設(shè)為“Medium”;氣簾氣壓力為20 psi;氣體1壓力為65 psi;氣體2壓力N2為50 psi;離子噴霧電壓為5500 V;溫度為650℃;入口電壓為10 psi;出口電壓為10 psi;去簇電壓為45 V(m/z 183.0→123.1,183.0→155.1,153.1→93.0),57 V(m/z 199.0→155.1,199.0→140.1),47 V(m/z 167.1→123.1,167.1→78.1),50 V(m/z 153.1→125.1);碰撞電壓為 15 V(m/z 183.0→123.1,153.1→93.0),19 V(m/z 183.0→155.1),13V(m/z 199.0→155.1),20V(m/z 199.0→140.1),22V(m/z 167.1→123.1,167.1→78.1),15 V(m/z 153.1→125.1)。
1.6.3 HPLC-MS/MS法測(cè)定VND3207及其代謝產(chǎn)物的方法學(xué)考察
以VND3207、丁香酸和丁香醇的色譜峰面積與內(nèi)標(biāo)峰面積比為縱坐標(biāo)(Y),以VND3207、丁香酸和丁香醇的質(zhì)量濃度與內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度比為橫坐標(biāo)(X),權(quán)重因子為 1/X2,進(jìn)行線性回歸,得VND3207、丁香酸和丁香醇的標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程。
用大鼠空白血漿配制VND3207、丁香酸和丁香醇4,100,1000 μg·L-1質(zhì)控樣品,每個(gè)濃度進(jìn)行5樣本分析,連續(xù)測(cè)定3 d,計(jì)算準(zhǔn)確度、日內(nèi)精密度與日間精密度。
分別用空白血漿和空白基質(zhì)配制VND3207、丁香酸和丁香醇4,100 和1000 μg·L-1的質(zhì)控樣品,每個(gè)濃度進(jìn)行5樣本分析,根據(jù)基質(zhì)加入前后和樣品提取前后質(zhì)譜信號(hào)響應(yīng)的色譜峰面積比,計(jì)算基質(zhì)效應(yīng)與提取回收率。
用大鼠空白血漿配制VND3207、丁香酸和丁香醇4,100 和1000 μg·L-1的質(zhì)控樣品,每個(gè)濃度進(jìn)行5樣本分析,分別考察VND3207、丁香酸和丁香醇4,100 和1000 μg·L-1在 10℃自動(dòng)進(jìn)樣器中放置6 h;血漿樣品在室溫放置3 h、血漿樣品在-80℃冷凍保存30 d、血漿樣品反復(fù)凍融2次以及血漿樣品4℃冷藏保存35 d的穩(wěn)定性。
標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程由權(quán)重1/X2最小二乘法校正求得。血藥濃度的擬合計(jì)算由Analyst 1.5數(shù)據(jù)處理軟件完成。血藥濃度-時(shí)間數(shù)據(jù)及藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算由Office Excel 2007軟件完成,相關(guān)圖表由Orign 6.0軟件繪制。
2.1.1 VND3207、丁香酸和丁香醇的專屬性與特異性
根據(jù)VND3207、丁香酸、丁香醇和內(nèi)標(biāo)的一級(jí)和二級(jí)全掃描質(zhì)譜結(jié)果,分別確定定性和定量離子對(duì)。VND3207、丁香酸、丁香醇和內(nèi)標(biāo)的色譜峰保留時(shí)間分別為 2.79,2.68,2.60 和 2.78 min,表明VND3207、丁香酸和丁香醇不受血漿內(nèi)源物質(zhì)干擾,本方法具有一定專屬性與特異性。
2.1.2 VND3207、丁香酸和丁香醇的校正標(biāo)準(zhǔn)曲線
VND3207、丁香酸和丁香醇定量標(biāo)準(zhǔn)曲線線性范圍為2~2000 μg·L-1,標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程分別為Y=0.00541X+0.0108(r=0.9918),Y=0.00157X+0.00231(r=0.9980),Y=0.000294X+0.000442(r=0.9955),最低定量下線均為2 μg·L-1。
2.1.3 VND3207、丁香酸和丁香醇的準(zhǔn)確度與精密度
VND3207、丁香酸和丁香醇 4,100和1000 μg·L-1定量的準(zhǔn)確度在 91.2%~110.7% 之間,日內(nèi)和日間精密度CV<15%,方法的準(zhǔn)確度和精密度均符合生物樣品血藥濃度分析的要求。
2.1.4 基質(zhì)效應(yīng)與提取回收率
表1結(jié)果表明,基質(zhì)對(duì)VND3207和內(nèi)標(biāo)的質(zhì)譜信號(hào)響應(yīng)有增強(qiáng)作用,對(duì)丁香酸和丁香醇的質(zhì)譜信號(hào)響應(yīng)有抑制作用。采用乙腈蛋白沉淀法處理血漿樣品提取回收率較高,除 VND32074 μg·L-1提取回收率為(68.7±4.1)%外,VND3207,丁香酸和丁香醇的提取回收率均>92%,均CV<15%。
Tab.1 MatrixeffectandrecoveryofVND3207,syrangic acid and syringic alcohol in plasma of rats
2.1.5 穩(wěn)定性
如表2所示,VND3207、丁香酸和丁香醇4,100和 1000 μg·L-1在 10℃自動(dòng)進(jìn)樣器中放置 6 h;血漿樣品在室溫放置3 h、血漿樣品在-80℃冷凍保存30 d血漿樣品反復(fù)凍融2次以及準(zhǔn)確度均在(87.5±9.4)%~(117.6±5.7)%(-80℃保存30 d丁香醇除外)。受試品4,100 和1000 μg·L-1質(zhì)控樣品定量分析的濃度分別為VND3207:3.8±0.1,105.1±2.6 和(932.2±20.3)μg·L-1,丁香酸:3.9±0.7,94.5±3.2 和(919.4±40.0)μg·L-1,丁香酸:4.1±0.3,103.3±3.1 和(957.5±34.0)μg·L-1;準(zhǔn)確度均在 (91.1±3.3)%~(105.3±2.6)%以上穩(wěn)定性的考察能夠覆蓋樣品從采集到檢測(cè)的時(shí)間,由檢測(cè)結(jié)果分析,血漿樣品在-80℃冷凍保存30 d后VND3207具有較好的穩(wěn)定性,而丁香醇的含量明顯降低,丁香酸的含量有所增高,因此應(yīng)在血漿樣品采集后盡快進(jìn)行檢測(cè),不易長(zhǎng)期保存。
Tab.2 Stability of VND3207,syringic acid and syringic alcohol in plasma of rats
測(cè)定大鼠單次 ig給予VND320770 mg·kg-1后1,5,10,15,25,40 min,1,1.5,2,3,4,6,8和12 h血漿中VND3207及其代謝產(chǎn)物丁香酸和丁香醇的平均血藥濃度-時(shí)間曲線(圖2),計(jì)算藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)(表3)。
血漿中原型藥物VND3207及其代謝產(chǎn)物丁香酸和丁香醇分別于3.2,13.3 和6.8 min達(dá)到最大峰濃度 1.44±0.88,28.82±12.23 和(0.33±0.14)mg·L-1,清除半衰期分別為 78.0±44.6,114.4±17.9 和(66.0±23.8)min,平均駐留時(shí)間分別為31.5±10.2,85.5±21.4 和 (39.5±7.7)min,VND3207在體內(nèi)吸收和消除的速率快,體內(nèi)駐留時(shí)間短。
Fig.2 Concentration-time profiles of VND3207(A),syringic acid(B)and syringic alcohol(C)in plasma of rats.VND320770 mg·kg-1was ig given rats,and blood samples were collected and VND3207,syringic acid,and syringic alcohol concentrations in plasma were determined by HPLC-MS/MS.±s,n=6.
Tab.3 Pharmacokinetic parameters of VND3207,syringic acid and syringic alcohol in rat plasma after VND320770 mg·kg -1was ig given to rats
VND3207作為防護(hù)電離輻射損傷的抗輻射新藥,對(duì)其藥代動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究具有重要意義。在本研究中,首先對(duì)比了固相萃取法[9-10],乙酸乙酯萃取法[11],環(huán)己烷萃取法[12]和乙腈蛋白沉淀法對(duì)復(fù)雜基質(zhì)樣品中香草醛衍生物的提取效率。結(jié)果表明,乙腈蛋白沉淀法具有較好的提取特異性和較高的提取回收率,且成本低、操作簡(jiǎn)便,因此,采用乙腈蛋白沉淀法作為血漿樣品制備方法。參考香草醛衍生物液質(zhì)聯(lián)用分析方法的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道[13-14],優(yōu)化了不同流動(dòng)相的組成、配比、pH值、流速、洗脫梯度等色譜條件,最終獲得最佳的色譜峰形和檢測(cè)靈敏度。
在此基礎(chǔ)上,本實(shí)驗(yàn)室開展了VND3207及其代謝產(chǎn)物的藥代動(dòng)力學(xué)初步研究。結(jié)果表明,大鼠口服給藥后VND3207被機(jī)體快速吸收,而達(dá)到血液循環(huán)的藥量明顯低于給藥劑量,同時(shí)在血漿中檢測(cè)到大量VND3207的氧化代謝產(chǎn)物丁香酸和少量的還原代謝產(chǎn)物丁香醇??赡苁怯捎赩ND3207從胃腸道吸收后經(jīng)過門靜脈進(jìn)入肝,在肝豐富的酶系作用下產(chǎn)生原藥的首過效應(yīng),從而將大量的VND3207氧化為代謝物丁香酸。與原型藥物VND3207相比,丁香酸在大鼠體內(nèi)的AUC較高,T1/2和MRT時(shí)間更長(zhǎng)、cmax濃度更大,前期藥效學(xué)研究也發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在被照射前30 min口服給予VND3207,仍具有較好的抗輻射作用,而口服給藥25 min后VND3207的血藥濃度已降為(105.1±64.6)μg·L-1,遠(yuǎn)比代謝產(chǎn)物丁香酸(23416.7±11193.3)μg·L-1的血藥濃度低,因此,推測(cè)代謝產(chǎn)物丁香酸極有可能成為潛在的活性代謝物。由于丁香酸在大鼠體內(nèi)的暴露量大于原藥暴露量的10%,因此,對(duì)其藥效學(xué)活性和藥動(dòng)學(xué)評(píng)價(jià)的相關(guān)研究工作已經(jīng)開展,實(shí)驗(yàn)結(jié)論有待確定。
本實(shí)驗(yàn)首次建立了同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定大鼠血漿中VND3207及其代謝產(chǎn)物的液質(zhì)聯(lián)用定量分析方法,并將該方法應(yīng)用于VND3207及其代謝產(chǎn)物的藥代動(dòng)力學(xué)研究。初步的研究結(jié)果對(duì)新藥研發(fā)過程中給藥劑量的確定,藥物制劑的研究,藥物代謝途徑的探討等都具有參考價(jià)值。
致謝:感謝軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微生物流行病研究所藥學(xué)研究室程遠(yuǎn)國(guó)研究員協(xié)助完成動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
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