编辑推荐:
为解决传统方法难以鉴定中药微量成分的问题,北京中医药大学的研究人员开展沉香中 2-(2 - 苯乙基) 色酮(PEC)低聚物的研究,鉴定出 199 种 PEC,为阐释沉香有效物质基础奠定基础。
在传统医学的宝库中,中药一直以其独特的疗效和丰富的化学成分备受关注。然而,揭开中药化学成分的神秘面纱并非易事。众多研究表明,传统中药(TCMs)对多种疾病,如 COVID-19 综合征、肿瘤、阿尔茨海默病等,都有着显著的治疗效果。中药的化学多样性是其治疗复杂多因素疾病的基础,但这也为明确其化学成分带来了巨大挑战。
液相色谱 - 质谱联用技术(LC-MS/MS)虽已成为鉴定中药提取物成分的关键工具,但在面对中药复杂的化学组成时,仍存在诸多局限性。常规 LC-MS 测量的峰容量不足,一些微量但关键的成分常与主要成分在单柱上共洗脱;在质谱分析中,微量成分还容易受到高丰度成分的离子抑制效应影响;此外,中药丰富的化学多样性、商业标准品的稀缺以及不同类别化合物相似的碎片模式,使得在缺乏色谱分离的情况下,难以明确鉴定化合物。因此,提高色谱分辨率对于深入研究复杂草药的化学成分、发现新型微量化合物至关重要。
沉香,作为一种珍贵的中药材,其主要来源于瑞香科植物白木香(Aquilaria sinensis (Lour). Gilg)的树脂心材,在中国南方和越南北部有分布。研究发现,2-(2 - 苯乙基) 色酮(PEC)和倍半萜类化合物是沉香的主要有效成分。PEC,尤其是高度氧化形式的 5,6,7,8 - 四氢 - 2-(2 - 苯乙基) 色酮,在沉香中具有独特的分布,可作为沉香真伪和质量控制的诊断标志物,并且在抗炎和胃保护方面发挥着重要作用。因此,利用先进的分析技术深入研究沉香中的 PEC 具有重要意义。
为了全面了解沉香中 PEC 的概况,北京中医药大学的研究人员开展了一项研究。他们将离线二维液相色谱(2D LC)、混合离子阱飞行时间质谱(IT-TOF-MS)和核磁共振(NMR)技术相结合,对沉香中的 PEC 进行了深入研究。
在研究方法上,研究人员首先通过半制备型液相色谱和自制的自动馏分收集模块,将沉香提取物分离成 8 个明显纯净的化合物(Frs. I - VIII)和 6 个馏分(Frs. A - F)。然后,利用 Ascentis Express F5 柱和 IT-TOF-MS 对含有微量成分的馏分进行进一步分析。此外,为了验证基于质谱的结构解析的可靠性,研究人员还通过 HPLC-MS 引导的分馏程序分离出 8 种新的微量 PEC 二聚体。
在研究结果方面,研究人员对实验方法进行了优化。通过尝试不同的色谱柱、流动相和梯度洗脱程序,最终确定了以 Ascentis Express F5 柱为分离柱,水 - 乙腈为流动相,在 40°C 下进行分离的最佳条件。利用该方法,研究人员从沉香提取物中有效发现并初步鉴定了 199 种 PEC,这些 PEC 可分为多种亚型,包括弗林德西亚型 PEC(FTPECs)、5,6,7,8 - 四氢 - 2-(2 - 苯乙基) 色酮(THPECs)、5,6:7,8 - 二环氧 - 2-(2 - 苯乙基) 色酮(DEPECs)、单环氧 - 2-(2 - 苯乙基) 色酮(EPECs)、PEC 二聚体和 PEC 三聚体等。
研究人员对不同亚型的 PEC 进行了详细的结构鉴定。例如,在鉴定 FTPECs 时,根据文献中报道的裂解途径,通过观察特征碎片离子,共检测到 52 种 FTPECs,并对其中的化合物 39、58 和 121 等进行了结构推测。对于 THPECs,依据其连续中性丢失两个 H2O 分子和两个 CO 分子的特征裂解规则,检测到 46 种 THPECs,并对化合物 16、26 等进行了结构分析。在鉴定 PEC 二聚体时,研究人员收集了 18 种真实的 PEC 二聚体进行分析,总结出不同类型 PEC 二聚体的质谱裂解规则。如 A 类型 PEC 二聚体的主要特征是 C7' - C8' 键的断裂和碳 - 碳键的断裂;B 类型 PEC 二聚体则表现为连续中性丢失 H2O 和 CO,以及酯键的裂解等。根据这些规则,研究人员鉴定出了 74 种 PEC 二聚体。此外,研究人员还鉴定出了 5 种 PEC 三聚体。
为了进一步确定新发现的 PEC 二聚体的结构,研究人员对 8 种新的 PEC 二聚体进行了纯化和结构鉴定。通过广泛的光谱分析(HRMS、UV、IR 和 1D/2D NMR)和 ECD 数据,确定了它们的结构,并且这些结构与基于 LC-MS/MS 的结构注释结果一致。
在讨论部分,研究人员指出,中药成分复杂,微量成分的分离和鉴定面临诸多挑战。二维液相色谱技术在分离复杂样品方面具有优势,结合高分辨率的 IT-TOF-MS,显著提高了分离和鉴定能力。研究中首次提出了 D 类型、E 类型和 F 类型 PEC 二聚体的质谱裂解模式,为结构鉴定提供了重要依据。同时,研究发现沉香中 PEC 的结构具有多样性,其中 79 种为 PEC 低聚物,占总数的 39.7%,THPECs 可作为沉香真实性和质量控制的诊断标志物,占总量的 24.1%。
综上所述,该研究通过离线 2D LC/UHPLC-IT-TOF/MS 系统,对沉香中 PEC 的化学轮廓进行了全面深入的研究。首次提出了 PEC 二聚体的质谱裂解规则,鉴定出 199 种化合物,其中 42 种为潜在的新化合物。该研究为从沉香及其他草药中快速发现新的 PEC 衍生物提供了可行且高效的分析策略,为阐释沉香的有效物质基础奠定了基础。相关研究成果发表在《Chinese Medicine》期刊上。