中藥注射劑中安全性相關(guān)物質(zhì)5—羥甲基糠醛的研究進展

潘卓+邵禾欣+劉婷+陸曉燕+范驍輝

[摘要] 篩查出安全性相關(guān)物質(zhì)進而建立相應(yīng)的限量標準是提高中藥注射劑安全性的重要研究內(nèi)容。5-羥甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）廣泛存在于含糖類中藥注射劑中，被認為是重要安全性相關(guān)物質(zhì)。該文綜述了5-HMF毒副作用的研究現(xiàn)狀，并總結(jié)了其在中藥注射劑中含量及限度的研究進展。文獻綜述及分析結(jié)果表明，盡管多項研究證實5-HMF及其代謝產(chǎn)物具有潛在毒性，但中藥注射劑中5-HMF及其代謝產(chǎn)物的安全性研究仍十分匱乏；且不同中藥注射劑甚至不同廠家的同一中藥注射劑產(chǎn)品中5-HMF含量相差極大。為確保中藥注射劑的臨床療效，亟待全面、系統(tǒng)地開展中藥注射劑中5-HMF的毒副作用研究，建立相對統(tǒng)一的限量標準及過程質(zhì)控方法。

[關(guān)鍵詞] 中藥注射劑； 5-羥甲基糠醛； 毒副作用； 限量標準

[Abstract] Screening out the safety-related substances and establishing the corresponding standard has been a key research issue to improve the safety of traditional Chinese medicine injections（TCMIs）. 5-HMF which widely exists in sugar-containing TCMIs has long been considered as an important safety-related substance. In this review， we summarizes the research progress on the toxicology of 5-HMF as well as the content and standards of 5-HMF in TCMIs.Therein， both literature summary and analysis results indicate that there are lack of toxicology researches of 5-HMF and its metabolites in TCMIs， although the potential toxicity of 5-HMF and its metabolites has been reported. Moreover， the content of 5-HMF largely varies from TCMIs to TCMIs， and even in the same TCMIs from different factories. To ensure the clinical efficacy of TCMIs， it urgent to carry out the study of the toxicology of 5-HMF in TCMIs comprehensively and systematically， so as to set up a relatively uniform standard as well as to develop process quality control method.

[Key words] traditional Chinese medicine injection； 5-hydroxymethylfurfural； toxiceffects； limit standard

中藥注射劑是中藥的創(chuàng)新劑型，在臨床危急重癥中發(fā)揮著重要作用。但近年來中藥注射劑臨床不良反應(yīng)的報道頻繁出現(xiàn)，使其安全性問題被高度重視，成為社會各界的關(guān)注熱點。5-HMF是果糖、葡萄糖等單糖化合物在高溫或弱酸等條件下脫水產(chǎn)生的醛類化合物[1]。鑒于糖類物質(zhì)是很多中藥的重要成分，而中藥注射劑生產(chǎn)過程中普遍存在提取、滅菌等高溫工藝環(huán)節(jié)，因此，5-HMF廣泛存在于中藥注射劑中。

多項研究證實，5-HMF對橫紋肌及內(nèi)臟等具有毒副作用，且是一種弱致癌性細胞毒素，甚至具有潛在的遺傳毒性[2]。與此同時，多篇文獻報道5-HMF具有抗心肌缺血、抗氧化、降血糖、調(diào)節(jié)Ca2+平衡、抗腫瘤細胞增殖等藥理活性[3]。例如，李英華等[4]從生脈散煎劑中分離得到5-HMF，證明其能降低心肌缺血小鼠血清中乳酸脫氫酶和心肌組織中丙二醛含量，具有明顯地保護心血管系統(tǒng)的功能；李林等[5]證實5-HMF可通過拮抗Ca2+，抑制神經(jīng)元細胞鈣超載，從而在體、內(nèi)外模型上具有抗老年癡呆作用。更多5-HMF的生物活性研究進展見趙玲等近期的綜述論文[3]。顯然，深入開展5-HMF藥效與毒理學(xué)評價，明確其毒性靶器官及致毒機制，據(jù)此開展中藥注射劑中5-HMF的限量標準及過程質(zhì)控研究，對提高中藥注射劑的安全性具有重要意義。為此，本文著重梳理并綜述5-HMF的毒副作用及其在注射劑中的含量及限度研究的最新進展，以期為進一步開展中藥注射劑中5-HMF的限量標準研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 5-HMF的毒副作用

研究發(fā)現(xiàn)5-HMF是一種弱致癌性細胞毒素，對黏膜、皮膚、呼吸道及眼睛有刺激性，能與人體蛋白質(zhì)結(jié)合導(dǎo)致蓄積中毒；同時對人體橫紋肌及內(nèi)臟有損害作用，甚至存在潛在的遺傳毒性[2]。

在嚙齒動物上的研究表明5-HMF具有致癌性。如Archer和Bruce等[6]發(fā)現(xiàn)，5-HMF能誘導(dǎo)大鼠結(jié)腸異常隱窩灶（aberrant crypt foci，ACF）的產(chǎn)生；Zhang等[7]通過大鼠灌胃給予0～300 mg·kg^-1的5-HMF證實了ACF的增加與5-HMF呈劑量依賴性。再者，Svendsen等[8]報道5-HMF同樣可以顯著誘導(dǎo)小鼠小腸腺瘤的產(chǎn)生。Surh等[9]研究表明，給小鼠局部注射10～25 μmol的5-HMF可導(dǎo)致皮膚刺瘤的形成。而在188～375 mg·kg^-15-HMF作用下，雌性B6C3F1小鼠肝細胞腺瘤的發(fā)生率明顯上升[10]。郭明等[11-12]研究表明5-HMF還可與人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）和牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）結(jié)合，可能導(dǎo)致蓄積中毒。Cook等[13]發(fā)現(xiàn)5-HMF可能引起血栓性靜脈炎，產(chǎn)生不良反應(yīng)。

5-HMF還被認為具有潛在遺傳毒性。Anese等[14]觀察到5-HMF能誘導(dǎo)大鼠基因突變，致大鼠患結(jié)腸癌和肝癌；Lee等[15]在能表達鼠源硫酸基轉(zhuǎn)移酶（sulfotransferase，SULT）的鼠傷寒沙門氏菌S.typhimurium TA104（組氨酸缺陷型His-）中發(fā)現(xiàn)5-HMF能引起該菌株回復(fù)突變，表現(xiàn)為His+；與此一致的是，Sommer等[16]在能表達人源硫酸基轉(zhuǎn)移酶（human sulfotransferase 1A1，hSULT1A1）的S.typhimurium TA100（His-）中也驗證了5-HMF的致回復(fù)突變作用。此外，對表達人源硫酸基轉(zhuǎn)移酶（hSULT）的小鼠，通過灌胃給予900，1 300 mg·kg^-1的HMF，在1 h后可檢測到小鼠腎臟有明顯的DNA損傷[17]。

5-HMF在體內(nèi)和體外易經(jīng)過硫化形成磺酸氧甲基糠醛（sulfoxymethylfurfural，SMF）等代謝產(chǎn)物。研究表明SMF不同于5-HMF，它可以不需要經(jīng)過活化或刺激就可致細菌和哺乳動物細胞突變。Bakhiya等[18]揭示SMF對肝臟毒性較弱，但在有機陰離子轉(zhuǎn)運載體（organic anion transporter，OAT1和OAT2）介導(dǎo)吸收下對腎臟尤其對于近曲小管具有很強的毒性。Bauer等[19]的體內(nèi)試驗也證明了上述結(jié)論，他們以FVB/N小鼠為模型，通過每天腹腔注射SMF 250 mg·kg^-1，大多數(shù)小鼠在5～11 d因為近曲小管的嚴重損傷而死亡；而以導(dǎo)入了人源硫酸基轉(zhuǎn)移酶hSULT1A1/2基因的小鼠和野生型小鼠為模型，喂食含各濃度梯度的5-HMF飲用水，發(fā)現(xiàn)只在高濃度下，5-HMF能引起雌性野生型小鼠弱腎毒性，并促進雌性轉(zhuǎn)基因小鼠肝細胞增殖。由于SMF是5-HMF在小鼠體內(nèi)的代謝物，又是hSULT1A1/2親和性極好的底物，因此根據(jù)上述結(jié)論，作者推測SMF具有潛在的腎毒性。盡管研究表明，人源hSULT1A1和鼠源的mSult1a1催化5-HMF轉(zhuǎn)化為SMF的能力相當[20]；但物種之間對5-HMF的代謝存在差異，Sachse等[21]發(fā)現(xiàn)5-HMF在肝臟、腎、肺、結(jié)腸中可以結(jié)合磺基轉(zhuǎn)化為SMF，尤其在肝臟中該轉(zhuǎn)化作用最為明顯，且肝臟是5-HMF誘導(dǎo)腫瘤的潛在靶器官，但是，與大、小鼠相比，5-HMF在人類肝臟中該轉(zhuǎn)化作用明顯降低。Svendsen等[8]以多腸瘤模型小鼠（Min/+）試驗，證實SMF和5-HMF都是較弱的結(jié)腸致癌物。此外，Abraham等[22]認為，5-HMF本身沒有毒性，但其在體內(nèi)和體外易經(jīng)過硫化和氯化分別形成SMF和5-氯甲基糠醛（5-chloromethylfurfural，5-CMF），這些物質(zhì)具有較強致癌性和基因毒性。其中，5-CMF雖然有極強的遺傳毒性，可致人類淋巴細胞中胸苷激酶和次黃嘌呤-鳥嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶基因座突變及S.typhimurium TM677菌株中8-氮雜鳥嘌呤抗性（8-AGR）突變，但目前在體內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有5-CMF[23]。

綜上所述，5-HMF及其代謝產(chǎn)物具有潛在毒性。但需要指出的是，有關(guān)中藥注射劑中5-HMF及其代謝產(chǎn)物的安全性研究仍十分匱乏。例如，有學(xué)者認為5-HMF可能是中藥注射劑最主要臨床不良反應(yīng)——類過敏反應(yīng)的過敏原，但本文作者未發(fā)現(xiàn)相關(guān)的實驗性報道。此外，在中藥注射劑生產(chǎn)、儲藏、運輸及臨床應(yīng)用過程中，5-HMF含量變化甚至向毒性更大的代謝物轉(zhuǎn)化情況，也仍然未知。因此，中藥注射劑中5-HMF的安全性問題亟待深入研究。

2 5-HMF的限度及其在中藥注射劑中的含量

2.1 5-HMF的限度 各國藥典收載的5-HMF相關(guān)限量標準見表1。雖然各國藥典都規(guī)定采用紫外吸收光譜（ultraviolet spectroscopy，UV）和高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）測定藥品中5-HMF的含量，但是即使對于同種制劑，5-HMF的含量限度也存在差異。例如，對于葡萄糖注射液中5-HMF的含量，《美國藥典》規(guī)定0.4%的水溶液中284 nm處吸光度不得超過0.2[24]，《日本藥典》限制為2.5%的水溶液中284 nm處吸光度不得超過0.8[25]，而《中國藥典》葡萄糖注射液中規(guī)定1%的水溶液中284 nm處吸光度不得超0.32[26]，根據(jù)文獻[27]報道，其限度換算成質(zhì)量濃度分別為0.38，0.24，0.24 g·L^-1；對于果糖注射液中5-HMF的含量，《美國藥典》規(guī)定以乙醚提取后，滴加間苯二酚溶液后顏色不立即顯櫻桃紅為相應(yīng)指標[24]，日本藥局方和我國藥典未規(guī)定果糖注射液的5-HMF限度，《英國藥典》規(guī)定0.2%（以果糖計）溶液在284 nm的吸收度不大于0.5[28]，根據(jù)文獻[27]計算，即5-HMF的限度為1.9 g·L^-1。

對于不同制劑，5-HMF的含量更是沒有一致的限定標準。如鹽酸丁丙諾啡注射液中規(guī)定：通過HPLC檢測5-HMF的峰面積不得超過溶液主峰面積[26]；己酮可可堿葡萄糖注射液/甲硝唑葡萄糖注射液/肌苷葡萄糖注射液等溶液中5-HMF量不得超過其葡萄糖標示量的0.02%[26]；蜂蠟中規(guī)定5-HMF的量不得過0.004%[29]。

值得特別指出的是，雖然有較多文獻研究中成藥中5-HMF的含量及其含量測定方法，但對于其含量限定卻鮮有報道。目前僅冠心寧注射液明確限定每毫升注射液中5-HMF不得過0.20 mg[30]。

2.2 5-HMF在中藥注射劑中的含量 近年來，已有較多文獻研究中藥注射劑中5-HMF的含量及其含量測定方法。如劉瀟瀟等[31]采用HPLC測得麗珠制藥生產(chǎn)的不同批次參芪扶正注射液中5-HMF為4.21～7.55 mg·L^-1，平均為5.23 mg·L^-1。譚俊杰[32]和吳毅等[33]用HPLC測定正大青春寶不同批次的參麥注射液中5-HMF在0.00～36.66 mg·L^-1。程巧鴛等[34]以RP-HPLC測得全國11家企業(yè)生產(chǎn)的香丹注射液中5-HMF在0.55～150.28 mg·L^-1，差異較大。嚴赟等[35]用HPLC測定了血栓通注射液中5-HMF含量較低，質(zhì)量濃度為0.009～1.375 mg·L^-1。吳曉燕等[36]以HPLC測定脈絡(luò)寧注射液中5-HMF含量，結(jié)果5-HMF在0.15%～0.41%（根據(jù)文獻[27]換算，約為1 500～4 100 mg·L^-1），平均為0.28%，RSD為19.34%，測定數(shù)據(jù)較高且波動較大。顧紅梅等[37]以紫外分光光度法測定正大天晴制藥的普潤注射液中5-HMF含量，得到其平均吸光度為0.086（根據(jù)文獻[27]換算，約為324.43 mg·L^-1）。

相較于藥典中常用的HPLC和UV，許多研究探索建立了不少靈敏度更高、選擇性更強和分析速度更快的分析方法用于測定中藥注射劑中5-HMF含量。如艾則孜等[38]基于LC-MS/MS對雪蓮注射液、刺五加注射液、雙黃連注射液、黃芪注射液和冠心寧注射液中5-HMF的含量進行了測定。汪悅等[39]采用HPLC-UV-MS測得丹紅注射液中5-HMF含量。

上述文獻的含測結(jié)果表明，不同中藥注射劑中5-HMF含量相差極大。文獻中已報道的中藥注射劑中5-HMF的含量歸納見表2。從數(shù)據(jù)可見，不同中藥注射液中5-HMF最高檢出值（4 100 mg·L^-1）與最低檢出值（0.009 mg·L^-1）相差高達4.6×105倍；即便是同一品種，不同廠家注射液中5-HMF含量相差也可高達270余倍。但若以葡萄糖注射液中5-HMF限度為參考，大部分中藥注射劑（除脈絡(luò)寧注射液外）中5-HMF含量均未超過其最大藥典規(guī)定限度380 mg·L^-1（以《美國藥典》標準按文獻[27]換算）。但考慮到中藥成分復(fù)雜，且成分間相互作用或會影響5-HMF的毒副作用，葡萄糖等化藥注射液對5-HMF的限度要求并不一定適合中藥注射劑，有必要盡快開展相關(guān)研究，建立相對統(tǒng)一的含量限度標準。

2.3 中藥注射劑中5-HMF含量的影響因素及過程質(zhì)控方法 目前，已有研究人員開始關(guān)注中藥注射劑中5-HMF含量的影響因素并探索開展了相應(yīng)過程質(zhì)控方法研究。例如，吳毅等[33]發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)環(huán)境的差異顯著影響不同廠家生產(chǎn)的參麥注射液中5-HMF的含量。周福富等[40]研究了滅菌溫度和滅菌時間與5-HMF含量變化的關(guān)系，通過測定不同滅菌條件（溫度和時間）下甘油果糖氯化鈉注射液中5-HMF的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，5-HMF含量隨溫度升高而增加明顯，在同一滅菌溫度下5-HMF隨著滅菌時間延長而含量明顯上升。

中藥注射劑中5-HMF的含量還與中藥的原材料、炮制、配伍等密切相關(guān)。例如在生脈散中，單味藥人參、麥冬、五味子在煎煮前均不含5-HMF，但生脈散全方及麥冬與五味子配伍的水煎液5-HMF的含量顯著增高，這可能是復(fù)方生脈散在煎煮等制備過程中成分發(fā)生變化，而五味子提供的酸性環(huán)境可能導(dǎo)致麥冬的糖水解產(chǎn)生5-HMF。此外，不同產(chǎn)地的原材料中含糖量不同，也影響了成品注射劑中5-HMF含量。顯然，開展相應(yīng)的過程檢測及控制方法研究，建立5-HMF含量的精準調(diào)控技術(shù)，有助于進一步確保中藥注射劑產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 展望

中藥注射劑作為我國創(chuàng)新型的一類藥物，目前已廣泛應(yīng)用于臨床治療。但中藥注射劑發(fā)展歷史尚短，相關(guān)管控技術(shù)還不夠成熟，從生產(chǎn)到使用的各環(huán)節(jié)中均存在影響其有效性及安全性的因素，有必要深入開展監(jiān)管科學(xué)研究，持續(xù)完善相關(guān)質(zhì)控指標，修訂質(zhì)量標準。

本文綜述發(fā)現(xiàn)，5-HMF作為一種廣泛存在于含糖類中藥注射劑中的潛在毒性物質(zhì)，雖然其相關(guān)毒理學(xué)與藥理學(xué)研究取得了一定進展，但是關(guān)于中藥注射劑中5-HMF及其代謝產(chǎn)物的安全性研究仍十分匱乏，且不同中藥注射液中5-HMF的含量相差極大。顯然，全面、系統(tǒng)地開展中藥注射劑中5-HMF的毒副作用研究，并建立相對統(tǒng)一的限量標準及過程質(zhì)控方法，將為進一步提升中藥注射劑的臨床療效提供科學(xué)保障。

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[責(zé)任編輯 張寧寧]