GC-MS技術(shù)在中藥譜效關(guān)系研究中的應(yīng)用進展*

曹 富，徐 寧，劉慧娟

(安慶醫(yī)藥高等專科學(xué)校 藥學(xué)院,安徽 安慶 246052)

中藥是以中醫(yī)藥理論為指導(dǎo)，有著獨特的理論體系和應(yīng)用形式，用于預(yù)防和治療疾病并具有康復(fù)與保健作用的天然藥物及其加工代用品。中藥化學(xué)成分的復(fù)雜性及其作用與機體的多靶點性構(gòu)成了中藥功效的多樣性，檢測其中任何一種化學(xué)成分都不能準(zhǔn)確反映它的整體療效[1]。而中藥指紋圖譜具有整體性和模糊性[2]，通過對已知成分和未知成分的分析，能最大程度地反映中藥復(fù)雜混合體系中所含化學(xué)成分的種類和含量，進而對中藥質(zhì)量進行整體描述和評價，逐漸成為國內(nèi)外廣泛接受的一種中藥質(zhì)量控制模式[3]。隨著HPLC-MS、GC-MS等聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展，中藥指紋圖譜技術(shù)更趨完善。2002年，李戎首次提出譜效關(guān)系理論[4]。通過中藥譜效關(guān)系的研究，可以將標(biāo)示中藥化學(xué)物質(zhì)群特征峰的中藥指紋圖譜與藥效結(jié)果相對應(yīng)，將其中化學(xué)成分的變化與中藥藥效結(jié)果相聯(lián)系，以完整的“譜”表征[5]，從而更合理地控制中藥質(zhì)量。

1 中藥單味藥譜效關(guān)系研究

單味中藥包括中藥材和單味制劑。中藥制劑從藥味組成上分為單味制劑和復(fù)方制劑。中藥材是組成中藥制劑的基礎(chǔ)，因此，對單味中藥譜效關(guān)系進行研究至關(guān)重要。

1.1 抗炎、祛痰、助消化作用譜效關(guān)系

臨床常用中藥陳皮具有止咳化痰、理氣和胃等功效[6]，對消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等均有一定的藥理作用。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，陳皮含有豐富的脂溶性化學(xué)成分，但該類成分與藥理作用之間的聯(lián)系卻鮮見報道。羅歡等[7]通過超臨界CO2萃取處理了10批陳皮藥材，萃取物建立GC-MS指紋圖譜，采用雙變量相關(guān)分析法研究指紋圖譜與化痰、抗炎和助消化藥理作用的譜效關(guān)系，表明陳皮脂溶性成分中10個化合物與化痰作用顯著相關(guān)，14個化合物與抗炎作用相關(guān)，2個化合物與助消化作用相關(guān)，初步揭示了陳皮 SFE-CO2萃取物發(fā)揮抗炎、祛痰、助消化作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.2 抗氧化作用譜效關(guān)系

當(dāng)歸的藥用部位為根，莖葉一般都會作為非藥用部位被除去。邢冬梅等[8]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸的莖葉中含有多種揮發(fā)油成分。據(jù)文獻報道，當(dāng)歸揮發(fā)油具有抗氧化活性[9]。為進一步研究當(dāng)歸揮發(fā)油成分與抗氧化活性之間的關(guān)系，該課題組利用GC-MS建立了10批當(dāng)歸藥材指紋圖譜，用清除DPPH、ABTS 自由基的能力來評價抗氧化活性，通過分析不同批次色譜峰數(shù)值與抗氧化藥效的關(guān)聯(lián)度高低來判斷化合物對藥效的貢獻程度，從而合理篩選出當(dāng)歸揮發(fā)油抗氧化作用的藥效成分。許俊潔等[10]建立15批次神農(nóng)香菊揮發(fā)油GC-MS指紋圖譜，采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法研究揮發(fā)油抗氧化譜效關(guān)系，揭示了各特征峰抗氧化藥效的大小，為神農(nóng)香菊抗氧化作用物質(zhì)基礎(chǔ)的研究奠定了基礎(chǔ)。許平翠等[11]收集不同產(chǎn)地的15批白術(shù)飲片，提取揮發(fā)油成分，建立了GC-MS指紋圖譜，用清除DPPH自由基和Fe3+還原/抗氧化能力法測定揮發(fā)油的抗氧化能力，通過譜-效相關(guān)數(shù)據(jù)分析，明確了白術(shù)抗氧化活性的物質(zhì)基礎(chǔ)為蒼術(shù)酮成分。

1.3 抗腫瘤譜效關(guān)系

中藥藥效作用的發(fā)揮往往是通過有效成分群體的共同作用。曾建紅[12]在研究廣西莪術(shù)油抗腫瘤作用上，采用GC-MS建立了莪術(shù)油指紋圖譜，設(shè)計對鼻咽癌細(xì)胞的增殖抑制作用的藥效學(xué)試驗，結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)度分析，探討了廣西莪術(shù)油的譜效關(guān)系。通過研究確定了“有效成分群”指紋特征對藥效貢獻的大小，從整體上把握中藥“有效成分群”之間的協(xié)同作用。林坤河等[13]采用水蒸氣蒸餾法提取郁金的揮發(fā)油成分，并設(shè)計正交試驗優(yōu)化提取工藝，建立了揮發(fā)油成分的GC-MS指紋圖譜，采用 CCK-8 技術(shù)研究桂郁金油的抗腫瘤活性，通過譜效關(guān)系的研究闡明桂郁金油抗腫瘤活性的物質(zhì)基礎(chǔ)。張壯麗等[14]采集13批不同產(chǎn)地的魚腥草，采用GC-MS技術(shù)建立了揮發(fā)油類成分指紋圖譜，通過 MTT 實驗研究揮發(fā)油對淋巴瘤細(xì)胞的抑制率。結(jié)果表明，魚腥草發(fā)揮抗腫瘤藥效作用是多種揮發(fā)油類成分共同作用的結(jié)果，進一步驗證了中藥藥效的發(fā)揮是多成分之間的整體作用決定的。

1.4 抗病毒作用譜效關(guān)系

黃精具有抗病毒、抗菌、抗衰老、抗腫瘤等活性[15]，含有多糖、甾體皂苷、蒽醌等多種化學(xué)成分[16]，但是對各成分與藥理作用之間的關(guān)聯(lián)性研究較少。譚小青等[17]采用GC-MS法建立黃精指紋圖譜，通過 SPSS 軟件得到指紋圖譜特征峰的峰面積與生物效價值之間的相關(guān)性，從而篩選出與黃精藥材的抗病毒活性的相關(guān)系數(shù)高的化合物，得出黃精抗病毒作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

1.5 鎮(zhèn)痛作用譜效關(guān)系

李生茂等[18]為研究砂仁鎮(zhèn)痛藥效作用與揮發(fā)油類成分物質(zhì)基礎(chǔ)的整體性，通過采集不同產(chǎn)地陽春砂，建立了18批陽春砂成熟果實砂仁的GC-MS指紋圖譜，設(shè)計醋酸致小鼠扭體實驗研究其鎮(zhèn)痛作用，并采用灰色關(guān)聯(lián)度分析了指紋圖譜共有色譜峰與鎮(zhèn)痛活性之間的關(guān)系。實驗表明，砂仁發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用是多組分聯(lián)合效應(yīng)的結(jié)果。

2 中藥復(fù)方譜效關(guān)系研究

隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的快速發(fā)展和各組統(tǒng)計分析方法的日趨成熟，譜效關(guān)系研究方法逐漸從單味藥藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究逐漸擴展到中藥復(fù)方藥效物質(zhì)基礎(chǔ)研究。由于復(fù)方中藥一般是藥味組成多、藥效成分復(fù)雜、作用機制不清，只針對一、二個化學(xué)成分，研究和表征藥理活性物質(zhì)基礎(chǔ)有很大難度，難以真正控制中藥藥效，因此從“譜效關(guān)系”角度闡明復(fù)方藥效物質(zhì)基礎(chǔ)為中藥復(fù)方的研究提供了一條新思路[19]。

2.1 促胃動力作用譜效關(guān)系

氣滯胃痛顆粒具有舒肝理氣、和胃止痛的作用，2020年版《中華人民共和國藥典》制法項目中包含枳殼、醋香附揮發(fā)油的提取過程[6]，揮發(fā)油是氣滯胃痛顆粒促胃腸動力的主要藥效組分[20-21]。楊欣欣等[22]配制不同配伍組的氣滯胃痛顆粒，建立了揮發(fā)油類成分GC-MS指紋圖譜，將指紋圖譜共有峰與體內(nèi)藥效實驗進行關(guān)聯(lián)，通過譜效關(guān)系闡明了氣滯胃痛顆粒促胃動力的藥效單體成分，解決了企業(yè)在生產(chǎn)中采購藥材及基于藥效復(fù)方質(zhì)量控制的實際問題。

2.2 抗抑郁作用譜效關(guān)系

賈廣成等[23]通過體外藥效實驗篩選出逍遙散抗抑郁作用的主要有效部位，建立了有效部位GC-MS指紋圖譜，為進一步確認(rèn)各部位對抗抑郁作用的影響大小，設(shè)計了FST小鼠強迫游泳實驗、TST小鼠懸尾實驗、OFT小鼠自主活動實驗等多種藥效實驗，明確藥效指標(biāo)數(shù)據(jù)，再通過相關(guān)數(shù)據(jù)分析研究與逍遙散抗抑郁作用關(guān)系密切的化學(xué)成分，闡明了逍遙散發(fā)揮抗抑郁作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3 抗炎作用譜效關(guān)系

中藥復(fù)方制劑銀翹散中含有多種揮發(fā)性成分，因此在湯劑煎煮過程中為防止成分流失需后下煎煮。為了研究后下時間對抗炎活性的影響，束雅春等[24]通過蛋清致大鼠足腫脹模型以測定大鼠足跖腫脹度、腫脹抑制率及PGE2，建立了不同后下時間銀翹散GC-MS指紋圖譜，研究譜效相關(guān)性。通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，對-甲基環(huán)已酮等揮發(fā)性成分應(yīng)是銀翹散煎劑中具有明顯抗炎作用的活性部位，是治療炎癥疾病不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.4 抗氧化保肝作用譜效關(guān)系

三味干姜散為一種處方藏藥，具有多種揮發(fā)油類成分[25]，用于治療肝臟疾病[26]。為了進一步研究揮發(fā)油類成分與抗氧化保肝作用之間的關(guān)系，符崖[27]采用水蒸氣蒸餾法提取三味干姜散中揮發(fā)油類成分，建立了GC-MS指紋圖譜，結(jié)合藥理實驗數(shù)據(jù)分析，得出三味干姜散抗氧化保肝作用物質(zhì)基礎(chǔ)。

3 小結(jié)與展望

中藥及其制劑均為多組分復(fù)雜體系，一直以來對于中藥的質(zhì)量控制都是一項比較困難的工作。中藥指紋圖譜的建立，能夠較為全面地反映中藥及其制劑中所含的各類化學(xué)成分，從而進一步對中藥質(zhì)量進行整體描述和評價。在建立指紋圖譜的基礎(chǔ)上，如果進一步開展藥效學(xué)研究，將譜-效結(jié)合進行分析，能夠更全面地反映中藥所含成分與藥效之間的關(guān)系，對于闡明中藥作用機理有著重大意義。氣相色譜法-質(zhì)譜法聯(lián)用是一種結(jié)合氣相色譜和質(zhì)譜的特性，分析試樣中不同物質(zhì)的方法[28]，具有檢測靈敏度高、分離效能好的特點，在揮發(fā)油、糖類、生物堿、脂肪酸等化合物分析方面均有應(yīng)用。通過GC-MS指紋圖譜與藥效學(xué)相結(jié)合，對于提高中藥質(zhì)量，促進中藥現(xiàn)代化具有重要意義。但是中藥本身就是一個復(fù)雜的體系，各類化成分之間相互影響，尤其是中藥復(fù)方制劑，由多味藥組成，每一種單味藥都具有復(fù)雜的化學(xué)體系，再將多種單味藥組成復(fù)方制劑，可想而知，其內(nèi)在體系更為復(fù)雜，并且有些物質(zhì)之間的相互作用還無法闡明，其質(zhì)量控制上還存在諸多的困難。因此，中藥譜效關(guān)系的研究還須進一步深化。