2024年島津成像質(zhì)譜顯微鏡在中藥研究領(lǐng)域文獻(xiàn)盤點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2024-12-13 閱讀次數(shù)：413次
導(dǎo)讀
質(zhì)譜成像技術(shù)經(jīng)過二十余年發(fā)展，廣泛應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)前沿研究。國(guó)家藥典委員會(huì)今年發(fā)布的“0431質(zhì)譜法草案”“聯(lián)用進(jìn)樣”部分新增了 “質(zhì)譜成像”的描述，《中國(guó)藥典》2025年版擬收載質(zhì)譜成像作為前沿儲(chǔ)備技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在中藥研究領(lǐng)域熱度逐年攀升，早期應(yīng)用于有效成分或指標(biāo)成分空間分布，后續(xù)開始應(yīng)用于中藥品質(zhì)研究，近年來結(jié)合藥理學(xué)、代謝組學(xué)等手段，為推動(dòng)中藥天然產(chǎn)物相關(guān)研究領(lǐng)域向前發(fā)展提供了新思路和新技術(shù)。津津老師對(duì)2024年使用島津成像質(zhì)譜顯微鏡發(fā)表文獻(xiàn)進(jìn)行了搜索，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了概述，希望為中藥行業(yè)開拓創(chuàng)新研究提供新思路。
. 高分辨率
. 實(shí)時(shí)圖像配準(zhǔn)
. 光學(xué)圖像與質(zhì)譜圖像精準(zhǔn)融合
. 兼容LC-QTOF系統(tǒng)，一臺(tái)儀器同時(shí)完成定性、定量及定位分析
利用質(zhì)譜成像技術(shù)揭示三葉青塊根的主要活性成分的空間分布
三葉青是特有珍稀名貴藥材，富含黃酮類、酚酸類、多糖類等多種活性物質(zhì)，常用來治療小兒發(fā)高燒、肺炎、喉嚨痛等，同時(shí)也表現(xiàn)出潛在的抗腫瘤作用。了解活性成分的空間分布對(duì)于研究化合物的生物合成機(jī)制，藥材質(zhì)量評(píng)價(jià)，輔助新藥研究均有非常重要的意義，本研究對(duì)黃酮類和酚酸類活性成分的分布及生物合成機(jī)制做了相關(guān)工作。
三葉青塊根樣品的光學(xué)圖像、ROI區(qū)域設(shè)定與TIC圖
三葉青塊根樣品橫切面
三葉青根莖中黃酮類化合物質(zhì)譜圖像示例
三葉青根莖中酚酸類化合物質(zhì)譜圖像示例
采用成像質(zhì)譜顯微鏡iMScope QT同時(shí)對(duì)三葉青塊根中19種黃酮類和4種酚酸類活性成分進(jìn)行了原位可視化分析。多數(shù)黃酮類化合物在維管柱→皮層→表皮含量依次升高，少數(shù)呈現(xiàn)不同的分布趨勢(shì)，且黃酮類化合物含量從維管柱的外部到內(nèi)部逐漸降低。酚酸類化合物在表皮含量最高，除表皮外，水楊酸在皮層具有較高含量，而其它三種化合物在維管柱中含量相對(duì)較高。
目前，連翹的質(zhì)量控制嚴(yán)格按照《中國(guó)藥典》的說明進(jìn)行，主要控制連翹酯苷A、連翹苷、揮發(fā)油的含量。本研究采用大氣壓MALDI質(zhì)譜成像技術(shù)(AP-MALDI MSI)對(duì)連翹的品質(zhì)和數(shù)十種有效成分的分布進(jìn)行了評(píng)價(jià)。測(cè)定了30多批樣品的有效成分變化，研究方向包括采收時(shí)間、野生和栽培方式、儲(chǔ)存期和產(chǎn)地。AP-MALDI MSI可檢出連翹果實(shí)中53種有效成分。
藥物活性成分在連翹果實(shí)中的分布(曹川，2022)
G1和G2組成分的相對(duì)含量與采收時(shí)間的關(guān)系
栽培和野生連翹的成分差異（曹川，2022）
野生青翹中活性成分和儲(chǔ)存時(shí)間的變化關(guān)系（曹川）
采收期研究：隨著采收時(shí)間延長(zhǎng)，7種活性成分含量上調(diào)，4種活性成分含量下調(diào)，15種活性成分含量不變。
野生和栽培研究：僅考慮連翹酯苷A和連翹苷，發(fā)現(xiàn)野生果實(shí)比栽培果實(shí)好，但栽培果實(shí)的其他成分含量較高。
儲(chǔ)存期研究：顯然，考慮到大多數(shù)活性成分的變化，建議連翹飲片的保質(zhì)期為三年；僅考慮連翹酯苷A和連翹苷兩種成分的變化，建議其保質(zhì)期為兩年。
藥用植物快速鑒定：探討質(zhì)譜成像在物種鑒別中的適用性
近年來，質(zhì)譜成像技術(shù)（MSI）為植物研究領(lǐng)域提供了新的思路。但是目前的MSI實(shí)驗(yàn)通常只包括單一批次的樣本，引發(fā)了研究人員對(duì)不同批次植物次生代謝物分布研究結(jié)論可重復(fù)性思考。因此，MSI在物種鑒別方面應(yīng)用較少。
本研究中采用MSI區(qū)分形態(tài)相似的大宗黃芩（Scutellaria baicalensis Georgi）和甘肅黃芩（Scutellaria rehderiana Diels），提出了“空間標(biāo)記”概念，即具有種內(nèi)相似性和種間差異的次生代謝物在空間分布特性的標(biāo)記。通過對(duì)多個(gè)批次大宗黃芩和甘肅黃芩進(jìn)行MSI分析，證明了使用空間標(biāo)記進(jìn)行鑒定是可靠且可重復(fù)的結(jié)論。
觀察到的空間標(biāo)記進(jìn)一步通過原位質(zhì)譜和液相色譜質(zhì)譜進(jìn)行了確認(rèn)。此外，利用從MSI收集的圖譜數(shù)據(jù)建立了物種鑒別算法模型，并經(jīng)外部驗(yàn)證證實(shí)隨機(jī)森林模型能夠很好地對(duì)未知樣本進(jìn)行推斷。總體而言，該研究成功探索了MSI在分析應(yīng)用上的價(jià)值，并有助于快速鑒定藥用植物。
MALDI-MSI揭示園參和林下山參中可能加重炎癥反應(yīng)的化合物的空間分布及機(jī)理研究
目前發(fā)表的文獻(xiàn)中，關(guān)于人參質(zhì)譜成像研究主要方向涉及活性成分空間分布（如人參皂苷類）、品質(zhì)、藥理活性等，但人參內(nèi)源性物質(zhì)可能會(huì)加重炎癥不良反應(yīng)研究較少。與FG（林下山參）相比，過量攝入GG（園參）可能會(huì)導(dǎo)致上皮細(xì)胞完整性受損，從而引發(fā)潛在的不良反應(yīng)，特定的人群可能面臨更高的風(fēng)險(xiǎn)。與FG相比，過量攝入GG更容易引發(fā)口干、潮熱、出汗、便干等一系列不良反應(yīng)。嚴(yán)重者可引起煩躁、鼻出血、口腔潰瘍、皮疹等癥狀，類似西藥濫用人參綜合征。
通過MALDI-MSI自動(dòng)篩選園參和山參差異性化合物質(zhì)譜成像分析，4種化合物（EC：咖啡酸乙酯；H：異葒草苷;C：檸檬酸；Q：奎寧酸）在空間分布上存在顯著的差異。園參在4個(gè)化合物含量和分布顯著高于林下山參。
細(xì)胞活力研究顯示EC和H顯著降低細(xì)胞活力。細(xì)胞炎癥因子研究顯示，EC、H、EC和H合用會(huì)顯著上調(diào)相關(guān)炎癥因子水平。熒光染色研究顯示， EC、H、EC和H合用會(huì)顯著上調(diào)相關(guān)炎癥因子水平，從而下調(diào)ZO-1和Occludin細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá)。EC和H主根的黃褐色表皮上，過量攝入園參產(chǎn)生不良反應(yīng)的化合物主要集中在主根的黃色外表皮。結(jié)果表明，結(jié)合MALDI-MSI的無靶標(biāo)代謝組學(xué)可以直觀地展示同一種藥材在不同生長(zhǎng)環(huán)境或發(fā)育階段的內(nèi)源性差異分子的空間分布。
基于空間代謝組學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)對(duì)紫花前胡香豆素類抗炎機(jī)制研究
本研究首次采用基質(zhì)輔助激光解吸質(zhì)譜（MALDI-TOF-MSI）和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)方法可視化研究了紫花前胡代謝產(chǎn)物香豆素類的空間分布和抗炎機(jī)制，確定了其組織定位和作用機(jī)制。MALDI-TOF-MSI共鑒定出27種香豆素類物質(zhì)，主要集中在根的皮層、周皮和韌皮部。
紫花前胡中部分代表性香豆素的質(zhì)譜圖像
網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究已經(jīng)確定了抗炎作用的關(guān)鍵靶點(diǎn)，如TNF、PTGS2和PRAKA。GO富集和KEGG通路分析顯示，香豆素類主要參與炎癥反應(yīng)、蛋白激酶B信號(hào)通路的正向調(diào)節(jié)、化學(xué)致癌受體活化、癌癥通路等生物學(xué)過程。分子對(duì)接結(jié)果表明，組分與靶點(diǎn)之間有良好的結(jié)合。本研究為了解紫花前胡香豆素類化合物的空間分布及抗炎機(jī)制提供了基礎(chǔ)。
以上內(nèi)容是對(duì)研究文獻(xiàn)的概述，如需了解詳細(xì)內(nèi)容，可根據(jù)以下文獻(xiàn)目錄搜尋全文。
撰稿人：豐偉剛
參考文獻(xiàn)
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