液相色譜-串聯質譜技術在中藥體內過程研究中的應用

楊崇儀 吳 凡 程 賓 王 莉 張紅宇

云南省食品藥品監督檢驗研究院，云南 昆明 650011

中藥制劑是以中醫藥理論為指導，以中藥為原料，按規定的處方和方法加工成的一定劑型，是中醫傳統理論與西醫的結合的產物。在加速中藥現代化以后，中藥注射劑被大量運用于臨床治療，由于中藥制劑成分復雜、多變，加之近年來中藥制劑在臨床使用中的不良反應頻發，中藥制劑的有效成分分析尤其是體內過程分析成為了急需解決的問題，也成為了研究的熱點。隨著中藥的藥代動力學、中藥代謝組學、中藥配伍機制等研究的不斷深入，中藥制劑的體內過程分析成為不可或缺的手段。中藥制劑本身就是一個非常復雜的體系，而進入體內經代謝或發生復雜的相互作用后，其組成會更加復雜，而且這些成分在體內含量一般很低。如何在這樣復雜的體系中對中藥制劑體內成分進行準確的分析，成為中藥能否深入研究的關鍵。液相色譜-串聯質譜法選擇性強、靈敏度高、分離能力好，不僅能對化合物準確定量，還能提供化合物大量的結構信息，尤其適合于復雜體系的成分分析[1]，近年在中藥制劑分析領域迅速廣泛應用[2]。

1 液相色譜

色譜的原理是利用待測組分在固定相和流動相的分配系數不同從而達到將不同的待測組分分離開來的效果。最常用的液相色譜法是用液體作為流動相的柱色譜法。高效液相色譜法便是基于傳統的液相色譜法而優化后得到的方法。

液相色譜的應用主要分為兩大類。一類是對某個具體待測物進行定性和定量檢測，定性檢測主要根據待測物與對照品的保留時間來進行對照定性。定量測定是通過利用不同濃度的對照品溶液繪制出標準曲線，利用標準曲線的公式來對待測樣品進行定量[3]。第二類是指紋圖譜，指紋圖譜是指某些復雜物質經適當處理后，采用一定的分析手段，得到的能夠標示其化學特征的色譜圖或光譜圖，指紋圖譜在中藥的分析中占有重要的位置[4-5]。中藥指紋圖譜是一種綜合的，可量化的鑒定手段，它是建立在中藥化學成分系統研究的基礎上，主要用于評價中藥材以及中藥制劑半成品質量的真實性、優良性和穩定性。

2 串聯質譜

串聯質譜法是指將兩個及兩個以上的質譜結合在一起進行分析工作。目前應用較多的串聯質譜是指三重四級桿質譜(QQQ-MS)，第一級和第三級四極桿分析器分別為MS1和MS2, 第二級四極桿分析器的作用是將從MS1得到的各個峰進行轟擊,將母離子打碎，碎片離子進入MS2再進行分析。其他類型的串聯質譜還有四級桿-飛行時間質譜(Q-TOF-MS)、四級桿-離子阱質譜(Q-IT-MS)以及其他不同串聯方式的串聯質譜。

雖然串聯質譜可以對化合物進行精確的定量和提供有效的結構信息，但是對于樣品的純凈度有較高的要求，尤其對于組份多而復雜的中藥，在進入質譜前必須對待測組份進行分離純化，所以液相色譜-質譜聯用技術是中藥體內過程分析的有力手段。

3 液相色譜-串聯質譜法

液相色譜-質譜法將應用范圍極廣的分離方法與靈敏、專屬、能提供相對分子質量和結構信息的質譜法結合起來, 因此已成為一種重要的現代分離分析技術。雖然與液相色譜系統相連的單極質譜儀也能夠提供相對分子質量的信息, 但不足之處在于基質對待測組分的干擾難以排除及待測組分的結構信息不能充分利用，容易出現假陽性的結果。液相色譜與串聯質譜聯用可在一級質譜MS條件下獲得很強的待測組分的準分子離子峰, 幾乎不產生碎片離子, 并將需要的準分子離子進入下一級質譜進行多級裂解, 進而獲得豐富的離子對信息, 可用來推斷化合物結構, 確認目標化合物, 辨認重疊色譜峰以及在高背景或干擾物存在的情況下對目標化合物定量, 因而成為藥物體內過程研究中更為常用、更為準確的工具。根據不同的質量分析器的串聯方式，液相色譜-串聯質譜法可分為以下常見的幾種：

3.1 液相色譜-三重四級桿串聯質譜(LC-QQQ-MS) 三重四級桿顧名思義是由三個四級桿分析器按照一定的空間順序串聯而成，每一個四級桿都有其自己獨立的功能。由于中藥成分復雜，結構相似，有的成分結構甚至是同分異構體。但有了三重四級桿串聯質譜提供的離子對信息，可以跟準確的對被分析組份進行定性，避免了假陽性的產生。檢索近10年來運用液相色譜-串聯質譜法對中藥體內過程進行研究的文獻，發現研究的中藥涵蓋了植物源中藥、動物源中藥、中藥注射液、中成藥膠囊和傳統中藥湯劑等。所進行的體內過程研究的生物載體，主要為人類志愿者、比格犬、大鼠和羊，被測組分所在的生物介質多數為血漿、尿液和器官組織。

Qian等[6]用LC-QQQ-MS對《傷寒論》中的傳統方劑“四逆湯”進行了主要成分的定性分析并且對其在SD大鼠體內的代謝產物進行分析，鑒定出了“四逆湯”的83中化學組分，涵蓋了生物堿、黃酮、皂苷、膽酸、三萜類化合物，研究顯示這些化合物在大鼠體內共有39種代謝途徑，有多達50種代謝產物。Zhao等[7]給大鼠灌胃清肝散結湯后，利用LC-QQQ-MS建立測定大鼠血漿中齊墩果酸熊果酸的含量，并且進行藥代動力學研究。唐悅年等[8]研究灌胃射干合劑后大鼠體內的鹽酸麻黃堿藥動學，發現鹽酸麻黃堿在吸收后24 h內基本從尿液里回收，而在糞便中不能測得，說明鹽酸偽麻黃堿在大鼠體內不經過肝膽循環。楊榮等[9]運用LC-QQQ-MS對中藥名方活血化瘀方中的丹參素在大鼠體內組織分布進行研究，結果顯示：除了主要排泄器官腎臟以外，丹參素含量最高的器官組織為腎臟，其次為腦和肝臟，說明丹參素能較好通過血腦屏障，肝臟濃度較高也證實丹參歸心、肝經的中醫理論。Jin等[10]運用LC-QQQ-MS對中藥經典方劑大黃硝石湯種的13種活性成分進行定性分析，闡述大黃硝石湯中的活性成分與其治療黃疸的藥效關系。Ma等[11]運用LC-QQQ-MS對“海藻玉壺湯”和海藻甘草合劑中的甘草黃苷、柚皮苷、橙皮素、甘草素、甘草酸、佛手柑內酯、蜜桔黃素、蛇床子素及甘草次酸在甲狀腺減退小鼠模型的藥代動力學研究，顯示海藻玉壺湯和甘草合劑中的主要成分如蜜桔黃素和蛇床子素的藥代動力學參數要優于甘草或者海藻單獨組分使用的藥代動力學參數，提示海藻玉壺湯和甘草合劑的配方組成具有很好的相容性。姜麗等[12]對《傷寒論》中的經典藥方大承氣湯中的3類共10種有效成分進行研究，建立應用LC-QQQ-MS對該10種成分進行快速準確分析的方法并成功應用于藥代動力學研究，發現其中的橙皮苷，新橙皮苷和柚皮苷藥時曲線呈雙峰，提示該三種物質在大鼠體內存在肝腸循環的可能。

Wu等[13]應用正負離子同時檢測的方法對比格犬口服血塞通軟膠囊后，血漿中的三七皂苷R1、人參皂苷Rg1、人參皂苷Re和原人參三醇進行測定。Li等[14]在對黃芩素咀嚼片的一期臨床試驗研究中，也運用LC-QQQ-MS對黃芩素在志愿者體內的藥代動力學進行分析。潘艷娜等[15]首次利用LC-QQQ-MS建立對大鼠血漿中阿魏酸的濃度的測定方法，并且應用于研究谷維素與黃連素及其配伍在大鼠中藥動學的比較分析，試驗結果表明谷維素與黃連素合用后，谷維素有效代謝產物阿魏酸的達峰時間明顯延長且AUC0-∞變大，同時黃連素的消除半衰期變短但是AUC0-∞變大，說明谷維素對黃連素的吸收有促進作用。李武超等[16]運用LC-QQQ-MS，對大鼠靜脈注射斑蝥素后，測定斑蝥素在大鼠體內各器官的分布，顯示斑蝥素在肝腎組織中濃度較其他器官組織高，并且呈計量依賴性，提示斑蝥素的腎毒性可能與其在腎臟分布較高有關，為臨床安全用藥提供參考依據。

Li等[17]利用LC-QQQ-MS測定中藥獨活中的沒藥當歸烯酮在大鼠體內的生物利用度及組織器官分布，并發現沒藥當歸烯酮可以通過血腦屏障，佐證獨活具有抗阿爾茨海默病的功效。Zhang等[18]應用LC-QQQ-MS建立測定傳統中藥野馬追中的野馬追內酯A、野馬追內酯B和金絲桃苷在大鼠血漿中的濃度測定方法，并且對大鼠灌胃野馬追提取物后的藥代動力學進行研究，發現三種成分在大鼠體內的藥動學參數呈劑量相關性，并且提示三種成分在大鼠體內存在被動擴散吸收的可能。Liu等[19]建立應用LC-QQQ-MS對傳統中藥兩指劍中的兩個有效成分野漆樹苷和女貞苷進行測定的方法、并首次對其在大鼠體內的藥代動力學參數進行測定。Yang等[20]利用LC-QQQ-MS對傳統中藥苦參中的兩個有效成分槐黃烷酮G和苦參酮在大鼠體內的藥代動力學參數進行測定，計算得出給大鼠灌胃一定劑量的苦參提取物后，黃烷酮G的絕對生物利用度為36%，苦參酮的絕對生物利用度為17%，并且槐黃烷酮G的藥-時曲線呈雙峰狀，提示槐黃烷酮G在大鼠體內可能存在胃腸循環。黃勇等[21]利用LC-QQQ-MS研究葒草提取物中4個黃酮類成分的大鼠組織分布，結果顯示：大鼠靜脈注射葒草提取物后葒草素、牡荊素、木犀草苷和槲皮苷這4個成分在腦中含量最低，說明其較難通過血腦屏障。葒草素、牡荊素和槲皮苷主要分布在腎臟，肺和肝臟也有較高的分布; 而木犀草苷對肺和肝表現出較強的親和力，在腎臟中分布很低。Cheng等[22]建立利用LC-QQQ-MS快速測定大鼠體內淫羊藿苷和淫羊藿次苷Ⅱ的含量的方法，并發現淫羊藿苷和淫羊藿次苷Ⅱ在不同的給藥途徑下，具體截然不同的藥代動力學特性，灌胃給藥后約91.2%淫羊藿苷轉化為淫羊藿次苷Ⅱ而筋脈注射后僅有0.4%淫羊藿苷轉化為淫羊藿次苷Ⅱ。Luo等[23]首次建立利用LC-QQQ-MS快速測定六角英中的爵床脂素和6-羥基爵床脂素的方法并應用于大鼠灌胃六角英提取物后的藥代動力學研究。

3.2 液相色譜-四級桿飛行時間串聯質譜(LC-Q-TOF-MS) 飛行時間分析器(TOF):具有相同動能, 不同質量的離子, 因其飛行速度不同而分離。如果固定離子飛行距離, 則不同質量離子的飛行時間不同, 質量小的離子飛行時間短而首先到達檢測器。各種離子的飛行時間與質荷比的平方根成正比。離子以離散包的形式引入質譜儀, 這樣可以統一飛行的起點, 依次測量飛行時間。TOF具有較大的質量分析范圍和較高的質量分辨率, 尤其適合蛋白等生物大分子分析, 常用MALDI為離子源，其分辨率隨著質荷比的增大而降低。

將四級桿和飛行時間分析器結合后(LC-Q-TOF-MS)，會極高的提高準確率和分辨率，具有很高的靈敏度，在樣品組份結構分析，代謝組學研究上具有較高的優勢。董世奇等[24]運用LC-Q-TOF-MS對甘草苷在大鼠體內的代謝途徑進行研究，對大鼠血漿、尿液、糞便和膽汁中的代謝產物進行結構結構鑒定與確證，研究表明甘草苷口服后在 血漿中的主要存在形式為甘草素的硫酸結合物；糞便中的主要代謝產物為甘草素和甘草素的硫酸結合物；尿中的主要代謝產物包括甘草素和甘草素的葡萄糖醛酸結合物；膽汁中的主要代謝產物包括甘草素的葡萄糖醛酸和硫酸結合物。單進軍等[25]運用LC-Q-TOF-MS研究瑞香素在大鼠腸壁產生的代謝產物，采用大鼠在體腸道灌流模型, 分別收集瑞香素0～2h內的十二指腸、空腸、回腸和結腸灌流液,分析腸道灌流液中瑞香素的代謝產物。在大鼠十二指腸、空腸、回腸灌流液中共發現瑞香素原形藥物和4個代謝產物, 而在結腸灌流液中未發現代謝產物。并且首次發現了瑞香素-7-硫酸酯和瑞香素-8-硫酸酯為瑞香素在大鼠體內的Ⅱ相代謝產物, 揭示其在大鼠體內代謝的新途徑。Sun等[26]給大鼠灌胃百部根混懸液后，運用LC-Q-TOF-MS建立測定大鼠血漿中的活性產物及代謝產物，共28個成分。該方法不僅可以用于快速鑒定百部根中的藥用成分，也為傳統中藥的體內過程研究提供了新的思路。Wu等[27]運用LC-Q-TOF-MS及LC-MS/MS，對中藥傳統方劑梔子大黃湯在灌胃大鼠體內的代謝產物進行分析，測定61種異生物質和代謝產物。Wang等[28]利用LC-Q-TOF-MS對烏頭的毒性成分在體內的方式進行定性分析。Fang等[29]首先應用LC-Q-TOF-MS對藿蘇養胃口服液中的主要成分做出分析，并且應用LC-MS/MS對火樹養胃口服液與抗癌藥阿帕替尼的體內藥動學相互作用做出研究，結果顯示火樹養胃口服液對人體肝組織液內所有的CYPs都起到抑制作用，并能將阿帕替尼在大鼠血漿中半衰期延長7.5倍，AUC0-∞增加了43%。

3.3 液相色譜-四級桿串聯離子阱質譜(LC-Q-IT-MS) 離子阱質譜可以通過調整環狀電級產生的不同范圍的射頻電壓來捕獲不同質量的離子。離子阱質譜具有很高的靈敏度，可以實現多級質譜的功能。離子阱質譜可以實現在不同時間序列下的多級掃描，可以提供待測組份的離子碎片信息，能夠提供鑒定未知成分所需的化學結構信息，因此擅長于定性檢測。將四級桿分析器與離子阱串聯后，定性和定量檢測都能夠整合進行。Cao G等[30]運用離子阱串聯質譜法對山茱萸在小鼠微透析液中的代謝物進行分析，發現7種新的母體化合及三個全新的代謝產物。

3.4 液相色譜-離子阱串聯飛行時間質譜(LC-IT-TOF-MS) 離子阱飛行時間串聯質譜由于具備多級質譜功能、高分辨率和高質量數準確度, 因此特別適合同時對多種成分進行整合的分析，對多重裂解的代謝反應有較強的定性功能。Liang等[31]應用LC-IT-TOF-MS對赤芍藥在大鼠體內的吸收成分和代謝成分進行定性研究，共測定出13種新的吸收成分和90種新的代謝成分。Yang等[32]應用LC-IT-TOF-MS對紫杉醇在小鼠體內的代謝物進行測定，191種代謝產物(包括153個黃酮類化合物和38個酚類化合物)被定性檢出，其中154種為新檢測到的紫杉醇代謝產物。Xu等[33]應用LC-IT-TOF-MS測定羅漢果苷Ⅴ在大鼠體內的代謝產物，已及這些代謝產物在各個組織的分布情況。Wang等[34]應用LC-IT-TOF-MS對冬蟲夏草中的抗凝血活性成分進行定性，并且對這些抗凝血成分在大鼠體內的代謝產物進行研究。

4 前景與展望

由于LC-MS/MS具有較高準確度和靈敏度，分析過程中選擇性強、分離能力好，不僅能對化合物準確定量，還能提供化合物的結構信息，可用于對未知化合物的定性和定量，適合于復雜體系的成分分析，由于中藥成分復雜，體內過程所以更多能查詢到的是運用LC-MS/MS對中藥體內過程研究的文章。在運用LC-MS/MS進行中藥體內研究的文獻中，又以LC-QQQ-MS占最多數，因為其定量功能更好，雖然其也有定性功能，但是在定性研究方面，LC-Q-TOF-MS和LC-IT-TOF-MS更為突出。LC-Q-TOF-MS更多地被運用于未知中藥成分的結構鑒定，其靈敏度、質量分析準確度和分辨率都要高于LC-QQQ-MS，而LC-IT-TOF-MS更擅長于測定多組分代謝產物，目前將LC-Q-TOF-MS和LC-IT-TOF-MS運用于中藥成分體內過程研究的文獻還較少。值得一提的是，LC-MS/MS法運用于中藥體內成分的研究，儀器測量只是最終的定性和定量過程，由于生物樣品基質成分復雜，會對儀器分析帶來較大干擾，所以樣品的前處理也尤為重要，目前主要的樣品前處理主要有三類，分別是液液萃取法，固相萃取法和蛋白沉淀法。液液萃取法是利用待測組份在不同溶劑中的溶解性不同，從而將待測組分從生物基質中提純到化學溶劑中，從而減少生物基質對測定帶來的干擾。固相萃取法是液相色譜的一個分支，原理也是利用待測組份和生物基質在流動相和固定相中分配系數的不同從而將生物基質和待測組分分離的方法，液液萃取法的回收率較好，但往往需要較多步驟，耗時較長且引入的誤差也較多。固相萃取法有一定的自動化程度和批量處理能力，優點是準確度高、靈敏度好，缺點是成本較高。蛋白沉淀法是用有機溶劑將生物基質變性沉淀，從而得到上層含有待測組份的較為干凈有機溶劑，蛋白沉淀法使用成本較低，步驟較為簡便，是目前運用較為廣泛的前處理方法，缺點是蛋白沉淀法無法完全排除內源性雜質對測量的影響。

隨著LC-MS/MS技術的發展，未來的也許會出現更多元、更多級的串聯質譜法，LC-MS/MS技術也會朝著更快、更靈敏、更準確的方向發展, 在中藥體內過程分析研究中的運用也會越來越廣。