色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中藥代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用

賈孟琪，薛　蕓，王　彥，熊野娟，閻　超*

(1.上海交通大學(xué)　藥學(xué)院，上?！?00240；2.上海健康醫(yī)學(xué)院，上海　201318)

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色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中藥代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用

賈孟琪1，薛蕓1，王彥1，熊野娟2*，閻超1*

(1.上海交通大學(xué)藥學(xué)院，上海200240；2.上海健康醫(yī)學(xué)院，上海201318)

摘要：代謝組學(xué)是研究生物體被擾動(dòng)后其代謝產(chǎn)物種類、數(shù)量及變化規(guī)律的科學(xué)，研究理念與中醫(yī)藥理論的整體、動(dòng)態(tài)觀念非常一致，目前很多工作已將代謝組學(xué)應(yīng)用于中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機(jī)制、復(fù)方及配伍規(guī)律等研究中，有望推動(dòng)中醫(yī)藥現(xiàn)代化進(jìn)程。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是代謝組學(xué)的主要分析技術(shù)平臺(tái)，該文綜述了近3年來色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中藥代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹不同分離技術(shù)的特點(diǎn)及最新進(jìn)展，并討論了其存在的問題。

關(guān)鍵詞：色譜；質(zhì)譜；中藥；代謝組學(xué)；綜述

傳統(tǒng)中醫(yī)藥和天然產(chǎn)物在中國(guó)已有兩千多年的使用歷史，在預(yù)防和治療疾病方面發(fā)揮了重要作用。但是因?yàn)橹兴幚碚擉w系難以科學(xué)定義，且中藥多為復(fù)方使用，在體內(nèi)作用靶點(diǎn)多，涉及多個(gè)基因和生化通路，眾多因素均制約了中藥的迅速發(fā)展，引發(fā)了中藥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化、中藥安全、活性成分分析及其作用機(jī)制研究等多方面的問題[1]。因此，在依賴飛速發(fā)展的藥學(xué)、分析化學(xué)、生物學(xué)等技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立一座連接傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代科學(xué)的橋梁是中藥現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)[2]。

代謝組學(xué)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等之后現(xiàn)代系統(tǒng)生物學(xué)的研究熱點(diǎn)[3]，是研究生物體被擾動(dòng)后(如基因的改變或環(huán)境變化)其代謝產(chǎn)物(內(nèi)源性代謝物質(zhì))種類、數(shù)量及其變化規(guī)律的科學(xué)[4]，建立在分子生物學(xué)基礎(chǔ)之上，并通過結(jié)合大規(guī)模信息提取技術(shù)和多元變量處理技術(shù)[5]揭示系統(tǒng)內(nèi)部各組成成分相互作用和運(yùn)行規(guī)律。代謝組學(xué)的研究觀念與中醫(yī)藥理論的“整體觀、動(dòng)態(tài)觀、辨證觀”相吻合[6]，見微知著，將其應(yīng)用于中藥研究有望為中藥現(xiàn)代化提供一種新的途徑和思路。

代謝組學(xué)研究平臺(tái)主要由分析技術(shù)平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)兩部分構(gòu)成。常用的分析技術(shù)包括光譜、色譜、核磁共振譜、質(zhì)譜[7]等，由于中藥代謝組學(xué)樣品中未知化合物種類多、組成復(fù)雜、代謝物濃度差異大，能夠同時(shí)滿足高靈敏度、高分辨率、高通量和無選擇性的代謝物分析平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)。Wishart等[8]認(rèn)為當(dāng)前的任何單一分析技術(shù)只能獲得比例少于五分之一的整體代謝物信息，若要實(shí)現(xiàn)普適性和選擇性的有機(jī)結(jié)合，需要多種分析技術(shù)互補(bǔ)[9]。色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)將色譜卓越的分離能力和質(zhì)譜準(zhǔn)確的定性定量?jī)?yōu)勢(shì)相結(jié)合，符合現(xiàn)代中藥代謝組學(xué)分析的要求，已成為目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)。

本文通過近3年的典型實(shí)例，綜述了色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中藥代謝組學(xué)研究中的應(yīng)用情況，重點(diǎn)討論了不同種類聯(lián)用技術(shù)在中藥代謝組學(xué)研究應(yīng)用中的特點(diǎn)及其最新進(jìn)展，以期為中藥現(xiàn)代化研究提供新思路。

1氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)

氣相色譜(GC)主要是利用被分析物質(zhì)的沸點(diǎn)、極性及吸附性質(zhì)的差異來實(shí)現(xiàn)混合物的分離，具有分離效率高、靈敏度高、通量高等特點(diǎn)[10]，但對(duì)于色譜峰不能直接給出定性結(jié)果，必須與已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的色譜圖進(jìn)行對(duì)照，有一定的局限性。而GC-MS聯(lián)用技術(shù)擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，已經(jīng)成為較成熟的技術(shù)。質(zhì)譜檢測(cè)器具有強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)鑒定能力，精密度較高，一般情況下可檢測(cè)到10-11~10-13g的痕量物質(zhì)，并且有相應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)圖庫[11-12]。常用的GC-MS聯(lián)用儀有氣相色譜-三重四極桿質(zhì)譜儀(GC-TSQ/MS)、氣相色譜-離子阱串聯(lián)質(zhì)譜儀(GC-IT/MS)、氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(GC-TOF/MS)、全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(GC×GC-TOF/MS)等。GC-MS聯(lián)用技術(shù)取長(zhǎng)補(bǔ)短，使樣品分離、鑒定和定量一次快速完成，對(duì)批量物質(zhì)的整體和動(dòng)態(tài)分析有很大的促進(jìn)作用，尤其是在中藥代謝組學(xué)研究應(yīng)用方面[13]。

GC-MS聯(lián)用技術(shù)常采用多級(jí)非線性升溫法，在中藥代謝分析中多用于揮發(fā)性成分如脂肪族、芳香類、萜類等化合物的測(cè)定[14]，但對(duì)沸點(diǎn)高、極性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性差甚至易揮發(fā)的物質(zhì)需經(jīng)過一定處理才能進(jìn)樣。尤其是生物樣本中大量含有羥基、羧基等官能團(tuán)，在聯(lián)用時(shí)，也受到質(zhì)譜質(zhì)量檢測(cè)范圍的限制[15]。耿放等[16]運(yùn)用代謝組學(xué)方法探討中藥逍遙散對(duì)急性肝損傷的保護(hù)作用機(jī)理，利用N-甲基-三甲基硅烷基-三氟乙酰胺(MSTFA)對(duì)血清進(jìn)行柱前衍生化處理，GC-MS進(jìn)樣分析，發(fā)現(xiàn)血清中12種與空白對(duì)照組有明顯差異的代謝物，需進(jìn)一步研究。該方法需要保證吹干殘?jiān)兴?，且加入三甲基氯硅?TMCS)確保衍生反應(yīng)完全。Wang等[17]用頂空固相萃取(HS-SPDE)法處理灌胃中藥龍湖片的大鼠血漿生物樣本，GC-TSQ/MS技術(shù)測(cè)量其中左旋薄荷腦、龍腦、異龍腦以及代謝物樟腦揮等揮發(fā)性成分的含量，結(jié)果證明，相比液液萃取(LLE)和固相萃取(SPE)，HS-SPDE能更有效地避免血漿中中藥揮發(fā)性成分的損失，又可降低共提物引起的噪音，定量下限降低30~100倍。在中藥植物代謝產(chǎn)物中，很多糖類、有機(jī)酸類、氨基酸類化合物的衍生物有類似的質(zhì)譜圖，僅依靠質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫方式檢索對(duì)化合物的定性無法排除噪音、包埋或重疊峰現(xiàn)象，所得結(jié)果準(zhǔn)確度不高，還需要通過計(jì)算保留指數(shù)輔助定性[18]。Zhou等[19]用GC-MS結(jié)合保留指數(shù)技術(shù)檢測(cè)正常大鼠與黃連給藥大鼠的血清及組織代謝差異，經(jīng)過質(zhì)譜定性分析及多變量統(tǒng)計(jì)處理，鑒定出醋酸、丙氨酸、甘氨酸等8種化合物是腹瀉副作用的潛在標(biāo)志物，推測(cè)是由于其打破腸道微生物群的平衡從而引發(fā)腹瀉癥狀，通過代謝組學(xué)研究揭示了中藥副作用的誘發(fā)原因，為中藥安全臨床應(yīng)用提供了有力支持。類似的，Wang等[20]用GC-TSQ/MS技術(shù)對(duì)高血脂模型大鼠進(jìn)行代謝輪廓分析，在其肝臟組織和血漿中鑒定出23種脂肪酸類代謝產(chǎn)物，以及5種高血脂疾病組與正常大鼠的差異代謝物，并用蔓性植物中藥七葉膽與阿伐他汀治療大鼠，發(fā)現(xiàn)兩種藥物均能使大鼠功能逐漸恢復(fù)正常，研究結(jié)果推測(cè)中藥七葉膽(GP)主要影響大鼠的花生四烯酸及磷脂酰膽堿代謝通路，與西藥阿伐他汀的作用機(jī)制不同。

中藥作為復(fù)合體系，化學(xué)成分復(fù)雜，傳統(tǒng)一維色譜由于峰容量低、峰重疊的原因，幾乎不能實(shí)現(xiàn)全組分的準(zhǔn)確定性定量[21]，而多維色譜理論上可以有效提高系統(tǒng)峰容量和分辨率。1991年P(guān)hilips等[22]提出全二維氣相色譜法(GC×GC)，通過一個(gè)調(diào)制器將分離機(jī)制不同而又相互獨(dú)立的兩根色譜柱串聯(lián)，經(jīng)第一根GC柱分離后每一個(gè)色譜峰調(diào)制器都捕集、聚焦，以脈沖方式再傳送到第二根GC柱進(jìn)一步分離。GC×GC的最大峰容量近似等于兩根色譜柱各自色譜峰容量的乘積[23]。該方法通過改變極性和溫度來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正交性[24]，在此基礎(chǔ)上可以有效利用分離空間，具有瓦片效應(yīng)、族分離、分辨率高等特點(diǎn)。飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)器(TOF/MS)的掃描速度達(dá)≥100次/s，具有強(qiáng)大的反卷積功能，能提供未知物的精確質(zhì)量數(shù)[25]，是目前代謝組學(xué)研究最能夠充分發(fā)揮二維氣相色譜聯(lián)用優(yōu)勢(shì)的檢測(cè)器，尤其適合代謝組學(xué)研究。

本課題組[26]基于GC×GC-TOF/MS聯(lián)用分析平臺(tái)，研究了中藥木香揮發(fā)油活性成分治療下的MCF-7乳腺癌異源移植裸鼠模型的血清和尿液代謝物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GC-TOF/MS分析血液獲得551個(gè)色譜峰，而GC×GC-TOF/MS分析尿液檢測(cè)到2 564個(gè)色譜峰(見圖1)。圖1中X軸、Y軸分別代表第一維和第二維的保留時(shí)間，Z軸代表質(zhì)譜響應(yīng)強(qiáng)度，將三維圖中Z軸方向的響應(yīng)強(qiáng)度向保留時(shí)間平面投影，得到可視化二維圖。經(jīng)過多維數(shù)據(jù)處理和標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫定性，GC×GC-TOF/MS最終獲得72個(gè)差異代謝物，涉及不飽和脂肪酸等5條代謝通路，并進(jìn)一步篩選出7個(gè)潛在乳腺癌病理標(biāo)志物，為中藥治療異源乳腺癌的作用機(jī)制研究及其治療評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。此研究反映出GC×GC-TOF/MS不僅具有快速掃描、峰容量大、強(qiáng)大的信息采集能力，并且有效提高了光譜純度，靈敏度是一維氣相色譜的多倍，對(duì)中藥代謝樣本等復(fù)雜體系全組分分析具有非常重要的意義。

2液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(LC-MS)

液相色譜(LC)是目前中藥代謝組學(xué)應(yīng)用最廣泛的分離技術(shù)，能夠分離極性的、離子化的、不易揮發(fā)和熱不穩(wěn)定的化合物，并且具有分離效率高、選擇性好的特點(diǎn)。與GC相比，LC不需考慮樣品的揮發(fā)性和熱穩(wěn)定性，不需要高柱溫即可進(jìn)行樣本分析。與MS聯(lián)用時(shí)，省去了復(fù)雜的衍生化等前處理過程，集LC高分離效能與MS強(qiáng)鑒定能力于一體，可直接對(duì)樣本進(jìn)行預(yù)處理、分離及富集，同時(shí)給出其結(jié)構(gòu)信息。該方法分析快速方便，具有其它分析方法不能比擬的優(yōu)點(diǎn)[27-29]。Liang等[30]建立了液相色譜-離子阱-飛行時(shí)間質(zhì)譜(HPLC-IT-TOF/MSn)分析赤芍水煎液在大鼠體內(nèi)吸收及代謝成分的分析方法，檢測(cè)及鑒定出未見報(bào)道的13個(gè)吸收成分及90個(gè)代謝產(chǎn)物，并進(jìn)一步研究了芍藥苷、兒茶酸、沒食子酸等幾種活性成分的生物活性。該研究首先結(jié)合母體化合物、代謝物數(shù)據(jù)庫初步篩選吸收成分，之后利用多級(jí)質(zhì)譜、中性丟失碎片特征匹配、化合物脂水分配系數(shù)差異綜合的方法鑒定未知代謝物，提出了一種新型的中藥吸收成分及代謝物的研究方案，具有借鑒意義。Deng等[31]利用液相色譜-四極桿-飛行時(shí)間質(zhì)譜(HPLC-Q-TOF/MS)法測(cè)定老鼠糞便，前處理方法簡(jiǎn)單，可準(zhǔn)確定性出66種金石蠶苷代謝產(chǎn)物，揭示了金石蠶苷在體內(nèi)的主要代謝途徑及碎裂方式。

顯而易見，目前僅用單個(gè)或者一級(jí)質(zhì)譜遠(yuǎn)達(dá)不到中藥代謝樣本的分析要求，相同或者不同的質(zhì)譜串聯(lián)，是中藥代謝成分結(jié)構(gòu)鑒定和定量分析的熱點(diǎn)。串聯(lián)質(zhì)譜是在一級(jí)質(zhì)譜的基礎(chǔ)上，根據(jù)離子碎片獲得更全面的化學(xué)結(jié)構(gòu)信息，同時(shí)也可為定量提供更好的選擇性和靈敏度，常見的串聯(lián)質(zhì)譜有三重四極桿(TSQ)、四極桿線性離子阱(Q-Trap)、組合型離子阱軌道阱質(zhì)譜儀(LTQ Orbitrap)、四極桿飛行時(shí)間(Q-TOF)、離子阱飛行時(shí)間(IT-TOF)等。表1綜述了液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在中草藥化學(xué)成分及其代謝產(chǎn)物研究中的應(yīng)用，并比較了常用串聯(lián)質(zhì)譜的優(yōu)缺點(diǎn)和適用方向[11，32]。

表1　常用串聯(lián)質(zhì)譜的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

同樣，二維液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(2DLC-MS)因采用多重機(jī)理分離復(fù)雜組分，可以有效提高系統(tǒng)分辨率及峰容量等，被大量應(yīng)用于中藥代謝組學(xué)研究。二維液相色譜有很多不同種類的分離模式，常見的有正相色譜(NPC)、反相色譜(RPC)、離子交換色譜(IEC)、親水相互作用色譜(HILIC)等。從實(shí)際操作來看，分為在線二維色譜和離線二維色譜。由于操作簡(jiǎn)便和可重復(fù)性，在線二維色譜發(fā)展較為深入，在線“中心切割”(Heart-cutting)二維色譜(LC-LC)是指將一維目標(biāo)組分收集進(jìn)入第二維色譜中分離，而在線全二維液相色譜(LC×LC)則是將一維色譜的所有組分按照比例有序地間隔導(dǎo)入第二維色譜中分析，適合中藥代謝復(fù)雜樣品和未知組分分析。

中藥中存在大量不同種類的微量組分，往往經(jīng)過體內(nèi)代謝后起到關(guān)鍵的藥效作用。Qiao等[33]首先利用中心切割技術(shù)從中藥葛根提取物中去除5種主要組分，之后結(jié)合RP×RP-2DLC分析了剩余微量組分，最終采用質(zhì)譜定性了12種物質(zhì)，其中9種化合物為首次在葛根中發(fā)現(xiàn)。該研究所應(yīng)用的中心切割技術(shù)結(jié)合全二維液相色譜(HC-2DLC-MS)系統(tǒng)為解決中藥代謝中微量組分的分析問題提供了新思路。

雖然以相同分離模式為基礎(chǔ)的LC×LC比LC的峰容量更大、分辨率更高，更好地解決了二維系統(tǒng)溶劑不相溶等問題，但由于LC×LC的系統(tǒng)正交性差，限制了其更深入的發(fā)展。理論上二維色譜的正交性越好，可拓寬分離窗口的能力越高[34]。正交性主要由二維色譜柱固定相的分離機(jī)理決定，因此有研究通過結(jié)合不同種類的固定相[35]來建立二維液相色譜系統(tǒng)，但研究結(jié)果表明，二維固定相種類的選擇只有結(jié)合流動(dòng)相pH值及二維梯度洗脫程序等因素才能對(duì)二維液相色譜分析起到優(yōu)化作用[36]。Qiao等[37]利用甲醇和乙腈為流動(dòng)相溶劑的不同選擇性，同步程序洗脫第一維和第二維色譜，將較為常用的RP×RP-2DLC系統(tǒng)正交性提高至79.8%，并成功用于中藥白花蛇舌草的研究。此外為了減少第一維色譜柱選擇性單一的限制，Li等[38]利用強(qiáng)陰離子交換色譜柱(SAX)和氟苯基色譜柱(PFP)混合色譜模式作為第一維，反相C18色譜柱作為第二維分離，建立了SAX-SAX-PFP×C18在線切換二維(多維)液相色譜系統(tǒng)(見圖2)，并用于中藥半枝蓮和七星蓮的分析，發(fā)現(xiàn)該平臺(tái)對(duì)于中藥非極性到極性的物質(zhì)均有很好的分離效果，但由于PFP的強(qiáng)疏水作用，導(dǎo)致分析時(shí)間較長(zhǎng)，最終優(yōu)化確定SAX-CN×C18的二維分析體系。該方法對(duì)于分析生物樣本中中藥原藥成分及極性代謝產(chǎn)物均有優(yōu)勢(shì)，具有一定的借鑒意義。

為了解決高效液相色譜分析時(shí)間長(zhǎng)、分離效率低等問題，超高效液相色譜(UPLC)逐漸得到發(fā)展。UPLC基于HPLC原理，以亞二微米小顆粒、超高柱效的填料為核心技術(shù)，具有分離度高、分析速度快、靈敏度高、選擇性不變等優(yōu)點(diǎn)[39]。UPLC-MS技術(shù)結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法為中藥代謝組學(xué)用于疾病的潛在標(biāo)志物篩選及中藥作用機(jī)制研究提供了新的技術(shù)平臺(tái)[40]。Liu等[41]用UPLC-MS技術(shù)以及多變量統(tǒng)計(jì)分析方法研究了動(dòng)脈粥樣硬化代謝紊亂兔子模型尿樣代謝物，采用正交偏最小二乘法分析對(duì)照組及動(dòng)脈粥樣硬化模型組兔代謝物差異顯著的物質(zhì)，得到15種潛在標(biāo)志物，并對(duì)中藥和西藥治療組進(jìn)行整體療效評(píng)價(jià)，同時(shí)結(jié)合標(biāo)志物進(jìn)行相應(yīng)的通路解釋，為中藥心可舒治療評(píng)價(jià)及潛在機(jī)制研究提供了新方法。Geng等[42]利用UPLC-Q-TOF-MS技術(shù)進(jìn)行中藥仙靈骨葆在大鼠體液(包括血漿、尿液、膽汁)的代謝輪廓分析，很大程度上縮短了分析時(shí)間，提高了分離度，一次進(jìn)樣20 min內(nèi)可得到147種代謝產(chǎn)物(見圖3)。可以預(yù)見，UPLC-MS技術(shù)未來將在復(fù)雜生物樣本的分離分析尤其是中藥代謝組學(xué)的研究中發(fā)揮更大的作用。

圖2　綜合全二維液相色譜系統(tǒng)方案[38]

圖3　生物樣本中仙靈骨葆相關(guān)-外源性物質(zhì)的提取離子圖[42]

3毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用(CE-MS)

毛細(xì)管電泳(CE)又稱HPCE，是新型微分離技術(shù)，具有分離效率高、操作簡(jiǎn)便快速、樣品用量少、易微型化等[43]優(yōu)點(diǎn)。CE可以通過改變操作模式和緩沖液成分[44]，分離極性非常廣泛的物質(zhì)，尤其適用于中藥復(fù)雜成分及其代謝組分的分析，如生物堿、黃酮、苷類、香豆素類、有機(jī)酸類、多肽類及蛋白質(zhì)類等化合物的分離分析[45-47]，成為GC和LC的有力補(bǔ)充。而CE-MS技術(shù)聯(lián)用，可對(duì)納升級(jí)別樣品進(jìn)行分子量的準(zhǔn)確測(cè)定和結(jié)構(gòu)解析。

Liu等[48]建立了毛細(xì)管電泳-納噴霧-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)中藥黃連的多種有效成分進(jìn)行分析，與MS聯(lián)用時(shí)使用無鞘流接口技術(shù)以及高靈敏度的多孔噴霧器，并優(yōu)化各項(xiàng)參數(shù)。與UPLC-MS法的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)CE-MS的靈敏度及重現(xiàn)性更為出色，且方法檢出限與超高效液相色譜相當(dāng)。毫無疑問，此方法為稀有中藥及其生物代謝樣本的分析打開了嶄新局面。

4存在的問題

由于中藥樣本本身的復(fù)雜性和未知性，中藥代謝組學(xué)目前仍處于不斷發(fā)展的過程中，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究仍存在很多亟待解決的問題。

首先面臨的問題是從包含大量生物基質(zhì)的代謝樣本中，將中藥原藥成分及其相關(guān)代謝物分離開來。由于中藥被機(jī)體吸收后，經(jīng)過Ⅰ相代謝及Ⅱ相代謝，化學(xué)結(jié)構(gòu)改變，極性增加，導(dǎo)致代謝物在一般的反相色譜柱上吸附過強(qiáng)，色譜峰拖尾嚴(yán)重，影響測(cè)定結(jié)果，而如何與親水作用色譜柱或者其它方法建立有效的二維(多維)聯(lián)用系統(tǒng)，以達(dá)到快速分離極性范圍較廣、分子量差異大，甚至同分異構(gòu)、同素異形等的常量、微量代謝物集合，還需要更高效、更有針對(duì)性的方法及儀器平臺(tái)。

除了分離檢測(cè)中藥相關(guān)代謝物之外，未知成分的定性也是中藥代謝組學(xué)的研究重點(diǎn)。GC-MS聯(lián)用[49]在此方面頗具優(yōu)勢(shì)，有標(biāo)準(zhǔn)代謝物譜庫可供檢索，能夠方便準(zhǔn)確地用于代謝物物質(zhì)的定性，但缺點(diǎn)在于氣相色譜樣本前處理復(fù)雜，檢測(cè)對(duì)象局限性大；而LC-MS可檢測(cè)范圍較廣泛，分子量相對(duì)較大的代謝物[50]，但需要依賴對(duì)照品。因此完善和充實(shí)已有代謝數(shù)據(jù)庫中的代謝物數(shù)量，并建立相對(duì)統(tǒng)一規(guī)范的液質(zhì)圖譜數(shù)據(jù)庫(尤其是針對(duì)中藥代謝物圖譜數(shù)據(jù)庫)將是中藥代謝組學(xué)發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。

此外，中藥代謝樣本檢測(cè)得到的原始數(shù)據(jù)需要進(jìn)行預(yù)處理，盡管色譜-質(zhì)譜聯(lián)用提高了檢測(cè)的分離度和峰容量，但對(duì)于復(fù)雜代謝樣本，峰重疊、假陽性峰干擾等現(xiàn)象依然大量存在。目前常用的數(shù)據(jù)處理軟件如ChromaTOF等雖具有一定的檢測(cè)復(fù)雜峰及解卷積功能，但依然不能令人滿意，尤其是二維色譜-質(zhì)譜聯(lián)用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與處理問題。而數(shù)據(jù)預(yù)處理之后結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)“簡(jiǎn)化和降維”等方法大部分適用于線性數(shù)據(jù)集，如何吸收借鑒數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，并從非線性數(shù)據(jù)中有效提取代謝物的變化規(guī)律也是中藥代謝組學(xué)需要努力的方向。

5展望

綜上所述，色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)是中藥代謝組學(xué)研究強(qiáng)有力的工具，能更好地幫助闡釋中藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)、作用機(jī)制、復(fù)方及配伍規(guī)律，為中藥安全合理用藥及新藥創(chuàng)新提供技術(shù)平臺(tái)和科學(xué)依據(jù)，與化學(xué)計(jì)量學(xué)的有機(jī)結(jié)合也使中藥代謝研究的應(yīng)用越來越廣泛。隨著各種聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)處理功能軟件的進(jìn)一步更新，以及代謝數(shù)據(jù)庫的建立與完善，中藥代謝組學(xué)將大力推動(dòng)中醫(yī)藥的現(xiàn)代化進(jìn)程，并成為今后中藥的研究熱點(diǎn)。

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Applications of Chromatography-Mass Spectrometry in Traditional Chinese Medicine Metabonomics

JIA Meng-qi1，XUE Yun1，WANG Yan1，XIONG Ye-juan2*,YAN Chao1*

(1.School of Pharmacy,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai200240,China；2.Shanghai University of Medicine & Health Sciences,Shanghai201318,China)

Abstract：Metabonomics (metabolomics)is a subject branch that focuses on the dynamic changes of molecular mass metabolites in complex samples of an organism.Its research concept is consistent with the holistic view and dynamic state view of Traditional Chinese Medicine (TCM).Therefore,metabonomics has been widely applied in research on TCM,and chromatography-mass spectrometry has become the main analytical technique of metabonomics.Therefore,the applications of chromatography-mass spectrometry in TCM metabonomics are reviewed, the advantages and disadvantages of different separation techniques are discussed,and the latest developments of TCM metabonomics in the past three years are emphasized.

Key words：chromatography；mass spectrometry；traditional Chinese medicine；metabonomics；review

中圖分類號(hào)：O657.63；TQ460.72

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào)：1004-4957(2016)02-0172-07

doi：10.3969/j.issn.1004-4957.2016.02.007

*通訊作者：熊野娟，研究方向：藥物分析技術(shù)，Tel:021-33755573,E-mail:xyj7411@yahoo.com.cn

基金項(xiàng)目：上海市教育委員會(huì)科研創(chuàng)新項(xiàng)目(14YZ170)

收稿日期：2015-08-31；修回日期：2015-10-29

閻超，博士，教授，研究方向：微電動(dòng)分離技術(shù)、激光檢測(cè)及藥物分析，Tel:021-34205673，E-mail:chaoyan@unimicrotech.com