基于UPLC-Q-TOF/MS技術結(jié)合序貫代謝法研究訶子湯炮制草烏機理＊

策力木格，許 良，松 林，圖 雅

（1.內(nèi)蒙古民族大學蒙醫(yī)藥學院 通遼 028000；2.內(nèi)蒙古民族大學化學與材料學院 通遼 028000；3.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學蒙醫(yī)藥學院 呼和浩特 010110；4.中國中醫(yī)科學院中醫(yī)藥研發(fā)中心 北京 100700）

草烏為毛茛科烏頭屬植物北烏頭（Aconitμm kusnezoffii Reichb.）的干燥塊根，蒙醫(yī)理論認為草烏（蒙藥名為泵阿）味辛、性溫、效輕、有大毒、功能殺“粘”、止痛、燥“協(xié)日烏素”、多用于瘟、粘、關節(jié)“協(xié)日烏素”、風濕病、心“赫依”、牙痛等病[1]?，F(xiàn)代研究表明草烏主要含生物堿類成分，其中雙酯型二萜類生物堿，如烏頭堿、新烏頭堿、次烏頭堿[2]，既是藥效成分又是有毒成分，由于其治療量與中毒量非常接近，因此用藥不當容易產(chǎn)生毒副反應、導致嚴重心律失常、休克、甚至中毒致死[3]。因此，蒙醫(yī)臨床用草烏必須先炮制隨后配伍入藥應用。多年來蒙醫(yī)臨床上所采用的多種炮制方法能夠做到既保證草烏有效性又能夠降低其毒性。如酸奶炮制、童子尿泡制及訶子湯炮制等，其中訶子湯炮制草烏方法不僅操作簡單且炮制效果好而得到廣泛應用。但是目前國內(nèi)外有關訶子湯炮制草烏機制的研究局限于定性定量分析草烏炮制品所含有毒（有效）成分[4-7]，而從草烏炮制品有毒（有效）成分口服吸收情況，或者炮制對草烏有毒（有效）成分口服吸收、消化道內(nèi)的生物轉(zhuǎn)化的影響的角度開展的相關研究較少。由于臨床用藥多數(shù)以配伍整體用藥而并非單個成分應用，因此在研究訶子湯炮制草烏機理研究中將草烏中的多成分作為一個彼此相互聯(lián)系的整體，研究其在體內(nèi)代謝的相互影響是非常有必要的。鑒于此，本研究在前期工作中應用UPLC-Q-TOF/MS技術對生草烏、訶子湯炮制草烏藥材化學成分及其經(jīng)過吸收代謝入血成分進行了定性定量研究，結(jié)果顯示經(jīng)過訶子湯炮制草烏不僅對其化學成分有一定的影響，而且對其吸收代謝也有一定的影響。

因此本研究采用在體封閉腸環(huán)法結(jié)合高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜技術對生草烏、制草烏、訶子依次進行腸壁吸收、腸道菌吸收代謝、肝代謝分段研究。比較生草烏、制草烏、訶子多成分具體吸收代謝點及不同吸收代謝位點吸收代謝量，以此探討訶子湯炮制草烏機理，為今后進一步深入研究訶子湯炮制草烏的機理、代謝規(guī)律以及臨床安全合理用藥提供實驗依據(jù)。

1 實驗材料

1.1 藥品與試劑

草烏（湖北聚瑞中藥飲片有限公司，批號：141001）經(jīng)內(nèi)蒙古醫(yī)科大學蒙醫(yī)藥學院松林教授鑒定為毛茛科植物北烏頭（Aconitμm KusnezoffiiReichb.）的干燥塊根；對照品（所有對照均由INLUCK公司提供）：烏 頭 堿(批 號：MUST-15013008)、次 烏 頭 堿(批 號：MUST-15090918)、新烏頭堿(批號：MUST-15091504)、苯甲酰烏頭原堿（MUST-15012215）苯甲酰次烏頭原堿（MUST-150108006）苯甲酰新烏頭原堿（MUST-16012816）、塔拉薩敏（MUST-14111811）、次烏頭原堿（MUST-14123010）、滇烏頭堿（MUST-14110715）、草烏 甲 素（MUST-14100913）、硬 飛 燕 草 堿（MUST-14102105）、烏頭原堿（MUST-14121101）、新烏頭原堿（MUST-16030604）、高烏甲素（MUST-15030509）、宋果靈（MUST-16032515）、附子靈（MUST-15060810）、尼 奧 林（MUST-14052513）、多 根 烏 頭 堿（MUST-15031213）、德 爾 塔 林（MUST-14091408）；乙 腈（HPLC-MS級，F(xiàn)isher Scientific公司）；氨水（色譜純，F(xiàn)luKa公司）；醋酸銨（色譜純，DikmaPure公司）；乙醚（分析純，國藥集團化學試劑公司）；超純水（自制）；訶子（仁和中藥有限公司，批號：20140101）經(jīng)內(nèi)蒙古醫(yī)科大學蒙醫(yī)藥學院松林教授鑒定為使君子科植物訶子Terminalia chebμlaRetz.的干燥成熟果實；對照品：柯里拉京（批號為：MUST-13051301）、異阿魏酸（批號為：MUST-13050201）、沒食子酸（購自上?？禈嘶瘜W品有限公司）、安石榴磷（批號為：MUST-13061902）、鞣花酸（Chengdu Biopurify 636phytochemicals）、阿魏酸（批號為：MUST-12112204）、安石榴苷（批號為：MUST-13052405）；甲 醇（HPLC-MS級，F(xiàn)isher Scientific公司）；冰醋酸(四平巨能藥業(yè)有限公司)；乙醇（天津市風船化學試劑廠）；實驗用水為自制去離子水；氯化鈉（西隴化工股份有限公司，批號：100511）；氯化鉀（國藥集團化學試劑有限公司，批號：F20100804）；氯化鈣（北京試劑公司，批號：20111126）；碳酸氫鈉（北京試劑公司，批號：20090227）、磷酸二氫鈉（Japan.Batch，093k0096）；氯化鎂（天津市福晨化學試劑廠，批號：20151220）；葡萄糖（國藥集團化學試劑有限公司，批號：20101229）；生理鹽水、肝素鈉（天津生物化學制藥有限公司）；水合氯醛（國藥集團化學試劑有限公司）；醫(yī)用膠（康派特，北京康派特醫(yī)療器械有限公司）；自制蒸餾水。

1.2 儀器與設備

UPLC I-CLASS超高效液相色譜儀；G2-SQTof質(zhì)譜儀；Waters ACQUITY uplc-i-class系統(tǒng)（美國沃特斯公司）；十萬分之一電子天平(美國MettlerToledo公司)；移 液 槍(美 國Rainin Instrμment公 司，10、100、200、1000μL)；超聲波清洗器（上海必能信超聲有限公司）；旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（上海亞榮生化儀器廠）；低溫冰箱（日本三洋公司）。

1.3 實驗動物

清潔級SD大鼠，雄性，體重200±20 g，北京維通利華實驗動物技術有限公司提供，生產(chǎn)許可合格證號SYXK（京）2017-0033。飼養(yǎng)于符合國家標準的屏障環(huán)境中，室溫22～24℃，相對濕度60%。實驗前適應性喂養(yǎng)7天，自由飲水和進食。

1.4 訶子湯炮制草烏的制備

取生草烏：訶子為2∶1，加10倍量水煎煮1 h，4層紗布過濾，用濾液浸泡生草烏2天再煎煮8 h撈出，將草烏置于方盤中烘干（60℃）。

1.5 含藥血漿的制備

1.5.1 Krebs-Ringer's營養(yǎng)液配制

稱取NaCl 7.80 g、KCl 0.35 g、CaCl20.37 g、NaHCO31.37 g、NaH2PO40.32 g、MgCl20.02 g、葡萄糖1.40 g，加蒸餾水定容至1000 mL，調(diào)節(jié)pH為7.39-7.41，放置備用。

1.5.2實驗藥液的制備

取訶子、生草烏、制草烏粉末各100 g，用K-R營養(yǎng)液配制成含原藥材分別0.16、0.0128、0.16 g/mL的溶液。

1.5.3序慣代謝實驗操作

將135只SD雄性大鼠隨機分為生草烏腸壁吸收手術組、腸道菌吸收代謝手術組、肝代謝手術組，制草烏腸壁吸收手術組、腸道菌吸收代謝手術組、肝代謝手術組，訶子腸壁吸收手術組、腸道菌吸收代謝手術組、肝代謝手術組。各組分別平行三組，每組5只。

（1）腸壁吸收實驗

15只SD大鼠禁食12 h，自由飲水，分為2組，12只為供血組，3只為實驗組。

15只大鼠全部腹腔注射水合氯醛麻醉，供血組腹主動脈取血放于肝素化管并置于37℃水浴鍋中。實驗組沿腹中線打開腹腔約3-4㎝選取空腸作為供試腸段，用少許生理鹽水沖出腸內(nèi)物，在腸段首末端系上絲線，用注射器將藥液注入腸腔。當藥液到達腸段末端，用絲線結(jié)扎。用37℃生理鹽水浸潤過的紗布蓋住裸露的腸段，恒溫板加熱。大鼠頸靜脈插管通過蠕動泵連接到從供血組取出的血液中給實驗大鼠供血，同時結(jié)扎肝門靜脈，腸系膜靜脈收集血液1.5 h，放入肝素化的離心管中，4000 r/min離心10 min，取上清，-80℃凍存，備用。

（2）腸道菌吸收代謝實驗

15只SD大鼠禁食12 h，自由飲水，分為2組，12只為供血組，3只為實驗組。

15只大鼠全部腹腔注射水合氯醛麻醉，供血組腹主動脈取血放于肝素化管，置于37℃水浴鍋中。實驗組大鼠沿腹中線打開腹腔約3-4㎝選取結(jié)腸，在腸段首末端系上絲線，用注射器將藥液注入腸腔。當藥液到達腸段末端，用絲線結(jié)扎，然后取下注射器并結(jié)扎腸段前段。通過蠕動泵從頸靜脈給實驗鼠供血，蠕動泵另一端開始收集血液流速0.5 mL/min。同時結(jié)扎門靜脈，待實驗進行1.5 h后處死大鼠。收集的血液放入肝素化管中，4000 r/min離心10 min，取上清液，-80℃凍存，備用。

（3）肝代謝實驗

肝代謝后多成分進入血液系統(tǒng)，因此需要主動脈插管手術，選取空腸與結(jié)腸兩段灌藥。不需要供血，不結(jié)扎門靜脈，1.5 h后腹主動脈采血約10 mL，收集的血液放入肝素化離心管中，4000 r/min離心10 min，取上清液，-80℃凍存，備用。

1.6 含藥血漿的檢測

1.6.1生草烏、制草烏含藥血漿的檢測

血漿樣品的處理：取200μL血漿加40μL氨水混懸1 min，再加入1 mL乙醚混懸5 min，10000 r/min離心10 min，取上清，氮氣吹干，再加40 μL 70%乙腈復溶，進樣檢測。

色譜條件：采用ZOX Extend-C18色譜柱（100 mm×2.1 mm，1.8μm），流動相10 mmol醋酸銨水溶液（氨水調(diào)pH為9.02）（A），乙腈（B），柱溫40℃；進樣量10 μL檢測，洗脫時間梯度見表1。

表1 草烏含藥血漿LC-MS檢測洗脫時間梯度表

表1 訶子含藥血漿LC-MS檢測洗脫時間梯度表

質(zhì)譜條件：毛細管電壓：0.5 kV；錐孔采樣電壓：40 V；去溶劑氣溫度：450℃；去溶劑氣流量：900（L/h）；錐形氣體流量：50（L/h）；離子源溫度：100℃；碰撞能量：使用自動碰撞能量（電子伏特）6；質(zhì)量精度保持使用鎖定噴霧與亮氨酸腦啡肽濃度在200μg/μL和流量10 μL/min作 為 參 考（m/z 556.2766 ESI（+）和554.2620-（-））；掃描方式為正離子掃描，質(zhì)量掃描范圍50～1200。

1.6.2訶子含藥血漿的檢測

血漿樣品的處理：將1.4制備所得訶子樣品血漿各取200μL血漿加600μL 70%乙醇，混懸沉淀蛋白，10000 r/min離心10 min，取上清，過0.22μm膜進樣檢測。

色譜條件：采用ZORBAX Eclipse XDB-C18色譜柱（50 mm×4.6 mm,1.8-Micron 600Bar），ZORBAX Eclipse Plus-C18預柱（12.5 mm×4.6 mm，5-Micron），流動相0.1%甲酸水溶液（A），0.1%甲酸甲醇（B），柱溫30℃；進樣量10μL檢測，洗脫時間梯度見表2。

質(zhì)譜條件：毛細管電壓：2 kV；錐孔采樣電壓：30 V；去溶劑氣溫度：450℃；去溶劑氣流量：900（L/h）；錐形氣體流量：50（L/h）；離子源溫度：100℃；碰撞能量：使用自動碰撞能量（電子伏特）6；質(zhì)量精度保持使用鎖定噴霧與亮氨酸腦啡肽濃度在200μg/μL和流量10 μL/min作 為 參 考（m/z 556.2766 ESI（+）和554.2620-（-））；掃描方式為負離子掃描，質(zhì)量掃描范圍50～1500。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品圖譜的采集

按照上述方法采集得到生草烏、制草烏、訶子色譜圖如圖1-3。

圖1 腸壁吸收代謝實驗LC-MS圖

2.2 吸收代謝入血成分的鑒定與表征

2.2.1腸壁吸收代謝實驗圖譜解析與結(jié)果

利用MasslynxV4.1工作站中的“strip”工具，設定空白血漿樣品圖譜作為基線背景，輸入含藥血漿圖譜進行處理去除血漿中內(nèi)源性成分，得到含藥血漿減去空白血漿的色譜圖后再進斤進一步地手動排查確認，從而篩選出空白血漿中沒有、含藥血漿中有的色譜峰，推測草烏血中移行成分。將確定的將確定的血中移行成分的保留時間、精確分子質(zhì)量、碎片離子等信息與本課題組前期實驗草烏藥材、訶子藥材化學成分LC-MS鑒定的相關信息及參考文獻[10-31]進行比對，相同的化合物即為草烏吸收入血的原型成分，在草烏藥材供試品溶液圖譜中沒有被檢測到的化合物，即為代謝產(chǎn)物。采用以上分析方法對腸壁吸收代謝樣品所得圖譜進行解析，結(jié)果在腸壁吸收含藥血漿圖譜中生草烏與制草烏共檢測到32種血中移行成分，其中鑒定出共有成分16個，只在生草烏給藥組檢測到成分8個，只在制草烏檢測到成分8個。未知成分生草烏與制草烏分別有3、2種，同時檢測出1種共有未知成分，見表3。在訶子腸壁吸收含藥血漿中共檢測到17種化合物，其中10種成分是已知成分，有7種未知成分，見表4。

表3 草烏腸壁吸收代謝成分鑒定信息表

表4 訶子腸壁吸收代謝成分鑒定信息表

續(xù)表

續(xù)表

圖2 腸道菌吸收代謝實驗LC-MS圖

圖3 肝代謝實驗LC-MS圖

續(xù)表

2.2.2腸道菌吸收代謝實驗圖譜解析與結(jié)果

與腸壁吸收樣品圖譜解析相同的方法對腸道菌吸收代謝樣品所得圖譜進行解析，結(jié)果在腸道菌吸收代謝含藥血漿圖譜中草烏與制草烏共檢測到31種血中移行成分，其中鑒定出共有成分10個，只在生草烏給藥組檢測到成分7個，鑒定出其中2種成分，只在制草烏檢測到成分14個，其中鑒定出11種成分。未知成分生草烏與制草烏分別有5、3個，見表5。在訶子腸壁吸收含藥血漿中共檢測到13種化合物，其中10個成分已鑒定出，有3種未知成分，見表6。

表5 草烏腸道菌吸收代謝成分鑒定信息表

表6 訶子腸道菌吸收代謝成分鑒定信息表

2.2.3肝代謝實驗圖譜解析與結(jié)果

與腸壁吸收代謝樣品圖譜解析相同的方法對肝代謝所得樣品圖譜進行解析，結(jié)果在肝代謝含藥血漿圖譜中草烏與制草烏共檢測到21種血中移行成分，其中鑒定出共有成分5個，只在生草烏給藥組檢測到成分7個，鑒定出其中4種成分，只在制草烏檢測到成分9個，鑒定出其中5個成分。未知成分生草烏與制草烏分別有3、4個，見表7。在訶子肝代謝含藥血漿中共檢測到11種化合物，其中8個成分已鑒定出，有3種未知成分，見表8。

表7 草烏肝代謝成分鑒定信息表

表8 訶子肝代謝成分鑒定信息表

2.3 血漿中成分的鑒定示例

以化合物次烏頭堿（保留時間為17.91）為例，與空白血漿相比，大鼠給藥后含藥血漿中檢測到準分子離子峰m/z 616[M+H]+，在高碰撞能條件下將m/z 616進一步打粹，得到碎片離子主要有m/z 584.2803；m/z 556.2857；m/z 524.2646；m/z 496.2699；m/z 492.2385；m/z 338.1743與對照品檢測圖譜中及草烏藥材化學成分圖譜中化合物次烏頭堿的保留時間及碎片離子一致，如圖4因此推斷該化合物為次烏頭堿。

圖4 次烏頭堿碎片離子圖A：對照品；B：藥材；C：血漿

2.4 草烏與訶子各成分可能代謝位點研究

通過綜合分析3個連續(xù)實驗結(jié)果，將已鑒定出成分可能代謝位點一一列出，結(jié)果顯示有些成分可在腸壁吸收，腸道菌吸收及肝代謝中均能檢測到，如制草烏成分新烏頭原堿，這說明制草烏中新烏頭原堿可以原型成分吸收入血。而有些成分在腸壁及腸道菌吸收中檢測到，而未在肝代謝中檢測到，如制草烏成分別那寧，這說明制草烏中別拿寧有可能經(jīng)過肝代謝轉(zhuǎn)換成其他成分或者亦有可能代謝過程中被破壞。此外一些成分只在腸壁吸收中檢測到，腸道菌與肝代謝中均無，如生草烏中烏頭原堿、次烏頭原堿等。也有些成分只在腸道菌吸收中檢測到而腸壁吸收及肝代謝中均無，如制草烏中多根烏頭堿。還有一些成分只在肝代謝中檢測到，為未能在腸壁及腸道吸收中檢測到，如生草烏中苯甲酰烏頭原堿，見表9-11。這種吸收代謝原理均有待深入研究，相信通過揭示此吸收代謝原理可以為訶子湯炮制草烏機理研究提供更科學的依據(jù)。

表9 制草烏代謝成分可能代謝位點表

在成分鑒定的基礎上，應用Masslynx V4.1工作站中的“targetlynx”工具對已鑒定出的成分進行相對峰面積計算。首先在“edit method”功能中編輯積分條件，然后選定所要進行積分圖譜，計算出各個已鑒定出成分的相對峰面積，對生草烏、制草烏與訶子已知成分各個代謝位點代謝情況研究。結(jié)果如圖5。

圖5 已知成分各代謝位點代謝情況

由圖可知，生草烏組多數(shù)成分在腸壁吸收中檢測出，而腸道菌及肝臟代謝中檢測到成分相對較少，而制草烏組腸壁吸收級肝臟代謝成分相對較少，而在腸道菌中相對較多，出現(xiàn)這種現(xiàn)象很有可能是因為經(jīng)過訶子湯炮制草烏，使草烏中一些成分的代謝位點、代謝情況發(fā)生變化。相信經(jīng)過深入研究亦可對訶子湯炮制草烏機理研究從另一種角度提供實驗依據(jù)提供依據(jù)。

3 討論

本研究以訶子湯炮制對草烏吸收代謝的影響為切入點提出假說：訶子湯炮制草烏的減毒效應與其吸收代謝有關，因此采用UPLC-Q-TOF/MS技術和封閉腸環(huán)法研究了炮制前后草烏成分在腸壁吸收、腸道菌及肝代謝的相關性，尋找兩者不同吸收代謝部位的相同及不同的成分并進行了定性定量研究，從而探討了訶子湯炮制草烏機理。

通過入血成分鑒定研究可知，在腸壁吸收研究中生草烏組、制草烏組共有成分16種，在腸道菌吸收代謝研究中檢測出生草烏、制草烏組共有成分10種，在肝代謝研究中檢測出生草烏組、制草烏組共有成分5種，在之后深入研究中此類成分可被遴選作為其質(zhì)量控制成分；而腸壁吸收研究中只在生草烏組檢測出而未在制草烏組檢測到成分8種、只在制草烏組檢測出而未在生草烏組檢測出成分8種。在腸道菌吸收代謝研究中只在生草烏組檢測出而未在制草烏組檢測到成分7種、只在制草烏組檢測到而未在生草烏組檢測出成分15種。在肝代謝研究中只在生草烏組檢測出而未在制草烏組檢測到成分7種、只在制草烏組檢測出而未在生草烏組檢測出成分9種。在之后深入研究中此類差異性成分可被重點關注為訶子湯炮制草烏機理研究對象。

此外，對已鑒定出成分具體從代謝位點及各代謝位點代謝量進行對比研究發(fā)現(xiàn)，與炮制草烏相比生草烏在腸壁吸收中入血成分種類較多且含量高，腸道菌及肝代謝入血成分較少且含量低，隨著時間呈遞減的趨勢。而炮制草烏和訶子與生草烏相比，在腸道菌入血成分的種類多含量高，而在腸壁吸收中較少。由此本研究推斷：經(jīng)過訶子湯炮制草烏使草烏成分吸收代謝位點發(fā)生了變化，使草烏成分的吸收變緩慢且加速代謝，從而一方面緩解了毒性成分吸收過快而使血藥濃度快速升高導致中毒，另一方面又加速代謝毒性成分降低血藥濃度避免中毒，起到減毒效應。

表10 生草烏代謝成分可能代謝位點表

表11 訶子代謝成分可能代謝位點表

由于體內(nèi)代謝成分在血液中比較少，且將代謝物作為質(zhì)控成分及炮制機理研究成分，檢測難度較大。因此本研究中暫未考慮代謝成分的作用。在后期研究時，可以融合指紋圖譜/特征圖譜等技術手段，將其與序貫代謝研究思路相結(jié)合，從而將部分代謝成分也納入質(zhì)控成分及炮制機理研究中，使本研究成果能更全面的應用于研究草烏炮制機理中，建立更加科學可行的中藥炮制機理研究體系。