張婷婷,徐然,江麗,高湘旻,葉明燈,童寧,鄭楓
(1.南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬南京醫(yī)院藥學(xué)部,南京市第二醫(yī)院藥學(xué)部,南京 210003;2.南京市食品藥品監(jiān)督檢驗(yàn)院,南京 211100;3.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院皮膚病醫(yī)院藥劑科,南京 210042;4.中國(guó)藥科大學(xué)藥物分析系,南京 210009)
反式氧化樟腦(trans-π-oxocamphor,TOC)系樟腦的活性代謝產(chǎn)物,可由其半合成衍生而來[1]。以TOC為主要成分的氧化樟腦注射液(Vitacamphorae injection)是一種中樞興奮劑,可興奮延腦呼吸中樞和血管運(yùn)動(dòng)中樞,因其能有效改善心肌代謝,改善心肌收縮力,清除氧自由基,改善缺氧后再給氧所致的心肌損傷[2],被廣泛用于治療中樞性呼吸困難及循環(huán)衰竭,也可用于各種疾病所致的心力衰竭(心衰)和呼吸循環(huán)衰竭[3]。TOC通過收縮內(nèi)臟血管和舒張皮膚血管,使血壓上升;通過加強(qiáng)心臟收縮,恢復(fù)心臟節(jié)律,增加每分鐘心輸出量,從而起到刺激心臟功能和幫助恢復(fù)正常循環(huán)的作用[4]。據(jù)臨床使用回顧性分析,心血管內(nèi)科主要用于冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病;腎病內(nèi)科、神經(jīng)內(nèi)科、呼吸內(nèi)科等其他內(nèi)科科室用于慢性阻塞性肺疾病、心衰、高血壓心臟病等疾病導(dǎo)致的呼吸困難及胸悶癥狀[5]。另有臨床研究表明氧化樟腦注射液與環(huán)磷酰苷葡胺聯(lián)用可以使血清NT-proBNP、cTnT、β-EP、IL-1β 水平均顯著降低,而VEGF、IGF-1 水平顯著升高,治療心力衰竭效果比單用環(huán)磷酰苷葡胺更明顯[6]。當(dāng)TOC大量作用于大腦皮質(zhì)運(yùn)動(dòng)區(qū)及腦干時(shí)易引起癲樣驚厥[7-8]。
盡管TOC已經(jīng)在臨床應(yīng)用了幾十年,但國(guó)內(nèi)外藥典均未收載該品種,且關(guān)于它體內(nèi)藥物分析的研究也十分有限,氧化樟腦注射液的藥品說明書中“藥動(dòng)學(xué)”項(xiàng)下為“本品未進(jìn)行該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)且無可靠參考文獻(xiàn)”。主要原因是TOC含醛基,具有化學(xué)不穩(wěn)定性和代謝不穩(wěn)定性[9],長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中易被氧化成羧酸,人體經(jīng)皮下注射后在體內(nèi)代謝為醇和酸,并和葡萄糖醛酸結(jié)合經(jīng)尿排泄[10]。加之TOC具有低極性和易揮發(fā)性,加大了分析難度。目前已有文獻(xiàn)中使用HPLC-UV測(cè)定氧化樟腦注射液的有關(guān)物質(zhì)[11],但并未應(yīng)用于生物樣品分析。氣相色譜聯(lián)用質(zhì)譜(gas chromatography-Mass spectrometry,GC-MS)非常適用于分析小分子、低極性和易揮發(fā)的物質(zhì)[12-15]。TOC屬于雙環(huán)單萜類小分子活性藥物,沸點(diǎn)較低,且臨床上給藥劑量小,故本文選擇靈敏度高特異性強(qiáng)的GC-MS法測(cè)定大鼠血漿中TOC含量,并研究TOC在大鼠體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)參數(shù),從而為其在人體內(nèi)研究提供參考。
1.1儀器 電子天平(BT25S,賽多利斯科學(xué)儀器有限公司,感量:0.01 mg);渦旋混合器(XW-80A,上海醫(yī)大儀器有限公司);高速冷凍離心機(jī)(ST-16R,Thermo Fisher公司);氣質(zhì)聯(lián)用儀(GCMS-QP2020,島津公司)。
1.2藥品、試劑與動(dòng)物 反式氧化樟腦對(duì)照品(含量99.87%,長(zhǎng)春大政藥業(yè)科技公司);氧化樟腦注射液(2 mL:10 mg,批號(hào):170501,長(zhǎng)春大政藥業(yè)科技公司);甲苯(內(nèi)標(biāo),色譜純,批號(hào):610585,Thermo Fisher公司);無水乙醇、乙酸乙酯均為分析純;6只Sprague Dawley大鼠(雄性)購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司南京分公司[許可證號(hào):SCXK(京)2012-0001],8~11周齡,體質(zhì)量范圍(270±20)g,常規(guī)條件飼養(yǎng)。
2.1色譜條件與質(zhì)譜條件 色譜柱為安捷倫HP-5MS 色譜柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);載氣為氦氣(純度為99.99%);載氣流速為1.11 mL·min-1;進(jìn)樣口溫度:275 ℃;進(jìn)樣模式為分流進(jìn)樣,進(jìn)樣量1 μL,分流比為3:1。升溫程序:起始溫度70 ℃保持1.3 min,以20 ℃·min-1的速度升溫至170 ℃并保持2.5 min。質(zhì)譜接口溫度300 ℃,離子源EI溫度為280 ℃,電子轟擊能量70 eV。選擇單離子監(jiān)測(cè)(SIM)模式掃描,正離子方式檢測(cè),選擇監(jiān)測(cè)的離子m/z95(TOC)和m/z91(內(nèi)標(biāo))。
2.2溶液的配制 ①系列對(duì)照品溶液的配制。精密稱取反式氧化樟腦對(duì)照品10 mg,置于棕色量瓶中,用無水乙醇溶解稀釋制備成1000 μg·mL-1溶液作為TOC儲(chǔ)備液,用無水乙醇依次稀釋儲(chǔ)備液,可得到濃度為0.5~50 μg·mL-1TOC系列對(duì)照品溶液,密封并避光,于4 ℃冰箱中保存。②內(nèi)標(biāo)溶液的配制。精密量取甲苯115 μL置于棕色量瓶中,用無水乙醇定容,得到1000 μg·mL-1內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液。取內(nèi)標(biāo)儲(chǔ)備液用無水乙醇定量稀釋成10 μg·mL-1內(nèi)標(biāo)溶液。
2.3校正標(biāo)準(zhǔn)樣品與質(zhì)控樣品的制備 精密吸取空白大鼠血漿40 μL,加入對(duì)照品系列溶液10 μL,得到0.1~10 μg·mL-1系列校正標(biāo)準(zhǔn)樣品。同法制備得0.2,1.0,8.0 μg·mL-1的低濃度、中濃度和高濃度的質(zhì)控(QC)樣品。
2.4血漿樣品處理 取含藥大鼠血漿(或“2.3”項(xiàng)下各血漿樣品)50 μL于EP管中,加入乙酸乙酯150 μL和內(nèi)標(biāo)工作液10 μL,渦旋30 s,在4 ℃半徑為4 cm的離心機(jī)上以轉(zhuǎn)速13 300 r·min-1離心5 min,取上清液1 μL進(jìn)樣,進(jìn)行GC-MS定量分析。由于TOC的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,大鼠血漿一經(jīng)分取或校正標(biāo)準(zhǔn)樣品及QC樣品一經(jīng)制備則應(yīng)立即進(jìn)行血漿樣品處理,并封閉避光冷藏。
2.5專屬性考察 取大鼠空白血漿,除不加內(nèi)標(biāo)溶液(改加同體積乙酸乙酯)外,其余按“2.4”項(xiàng)下操作,進(jìn)行GC-MS分析,即得空白血漿色譜圖。通過比較大鼠空白血漿與最低定量下限(LLOQ)樣品和給藥后大鼠血漿樣品的典型色譜圖,考察方法的特異性與進(jìn)樣殘留情況。典型色譜圖見圖1(A,B,C)。由圖可見TOC保留時(shí)間約為5.80 min,內(nèi)標(biāo)甲苯保留時(shí)間約為1.05 min。為考察進(jìn)樣殘留情況,標(biāo)準(zhǔn)曲線最高濃度進(jìn)樣后,分析空白大鼠血漿樣品,結(jié)果顯示干擾組分的響應(yīng)低于當(dāng)批次LLOQ待測(cè)物響應(yīng)的20%及內(nèi)標(biāo)響應(yīng)的5%,表明大鼠血漿中的內(nèi)源性物質(zhì)對(duì)待測(cè)物及內(nèi)標(biāo)的定量測(cè)定無干擾。本方法具有較高的特異性。
2.6線性范圍及定量下限 按“2.4”項(xiàng)下操作處理系列校正標(biāo)準(zhǔn)樣品,進(jìn)行GC-MS分析,以TOC與內(nèi)標(biāo)峰面積比(Y)對(duì)待測(cè)物濃度(X,μg·mL-1)用加權(quán)最小二乘法(權(quán)重為1/χ2)進(jìn)行線性回歸,計(jì)算線性回歸方程及其相關(guān)系數(shù)r,并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。以血漿標(biāo)準(zhǔn)曲線的最低濃度點(diǎn)進(jìn)行倍比稀釋,進(jìn)樣測(cè)定,按S/N=10計(jì),確定LLOQ。結(jié)果表明,TOC在0.1~10.0 μg·mL-1范圍內(nèi)濃度線性關(guān)系良好,典型回歸方程為:Y=0.864X+0.09(r=0.999 6)。以標(biāo)準(zhǔn)曲線的最低濃度點(diǎn)作為L(zhǎng)LOQ,其代表性色譜圖見圖1B。在該濃度下,TOC色譜峰的信噪比(S/N)>10,準(zhǔn)確度用相對(duì)誤差(RE)表示,平均為-4.82%,批內(nèi)精密度為9.95%,批間精密度為10.33%,表明本方法測(cè)定大鼠血漿中的TOC最低定量限可以達(dá)到0.1 μg·mL-1。
A.空白血漿;B.LLOQ樣品;C.靜脈注射氧化樟腦注射液3.75 mg·kg-1后大鼠血樣
圖1 血漿樣品測(cè)定TOC典型色譜圖
A.blank plasma;B.LLOQ sample;C.blood sample after intravenous injection of vitacamphorae injection at 3.75 mg·kg-1in rats
Fig.1RepresentativechromatogramsofTOCinbloodsample
2.5.3回收率試驗(yàn)與基質(zhì)效應(yīng) 配制低濃度、中濃度和高濃度的QC樣品,按“2.4”項(xiàng)操作,進(jìn)樣測(cè)得峰面積(A1),每一個(gè)濃度平行測(cè)定6份。將空白血漿樣品按“2.4”項(xiàng)下操作后,加入等體積相應(yīng)濃度工作液進(jìn)樣測(cè)得峰面積(A2),每一個(gè)濃度平行測(cè)定6份。將濃度為0.2,1.0,8.0 μg·mL-1的溶液樣品加入相應(yīng)內(nèi)標(biāo)溶液后直接進(jìn)樣,得峰面積(A3),每一個(gè)濃度平行測(cè)定6份。計(jì)算公式為:TOC回收率=A1/A2×100%,TOC基質(zhì)效應(yīng)=A2/A3×100%。大鼠血漿中TOC的低、中、高3個(gè)質(zhì)量濃度的絕對(duì)回收率平均在76.94%~85.31%。其基質(zhì)效應(yīng)平均值在94.42%~98.05%,詳見表1,同時(shí)測(cè)定內(nèi)標(biāo)回收率為(96.56±0.56)%,基質(zhì)效應(yīng)為(98.77±5.32)%,提取率為95.37%,表明各質(zhì)量濃度回收率較高,且無明顯基質(zhì)效應(yīng),不會(huì)對(duì)樣品的分析產(chǎn)生影響。
表1 大鼠血漿中反式氧化樟腦的絕對(duì)回收率、基質(zhì)效應(yīng)及提取率
加入濃度/(μg·mL-1)絕對(duì)回收率x±s/%RSD/%基質(zhì)效應(yīng)x±s/%RSD/%提取率/%0.276.94±2.983.8894.42±8.228.7072.651.081.49±2.443.0097.23±1.602.3179.238.085.31±3.013.5398.50±2.012.0584.03
2.7準(zhǔn)確度與精密度 配制LLOQ樣品及低、中、高濃度的QC樣品,按“2.4”項(xiàng)操作,進(jìn)行GC-MS分析。連續(xù)考察3個(gè)分析批,每批、每個(gè)濃度平行操作6份,隨行標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算各樣品測(cè)得濃度,并計(jì)算批內(nèi)批間精密度。大鼠血漿中TOC的LLOQ樣品及低、中、高3個(gè)質(zhì)量濃度的QC樣品的準(zhǔn)確度用相對(duì)誤差(RE)表示,范圍是-6.68%~2.02%,對(duì)應(yīng)的批內(nèi)、批間精密度RSD為1.45%~10.36%,結(jié)果詳見表2。均符合有關(guān)生物樣品分析方法驗(yàn)證的要求。
2.8穩(wěn)定性考察 配制低、中、高濃度的QC樣品,分別考察血漿樣品處理后室溫條件下放置2 h、處理后4 ℃自動(dòng)進(jìn)樣器里放置8 h、-20 ℃冷凍放置3 d的穩(wěn)定性,各濃度樣品平行操作6份。計(jì)算質(zhì)控樣品血漿實(shí)測(cè)值之間的相對(duì)差異。結(jié)果顯示穩(wěn)定性良好,準(zhǔn)確度RE在-5.58%~1.74%之間,具體見表3。
2.9大鼠藥動(dòng)學(xué)研究的應(yīng)用 6只SD大鼠給藥前禁食不禁水12 h,根據(jù)不同種屬之間劑量換算以及預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,給予大鼠氧化樟腦注射液的劑量為3.75 mg·kg-1,經(jīng)尾靜脈注射給藥,于給藥前及給藥后1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,12,15 min由左股靜脈留置導(dǎo)管取血約0.3 mL置于含肝素鈉抗凝管中輕搖混勻,隨即在4 ℃下,半徑為4 cm的離心機(jī)上以轉(zhuǎn)速3500 r·min-1,離心10 min,分取血漿,處理測(cè)定,根據(jù)測(cè)定的濃度-時(shí)間關(guān)系采用DAS 2.1.1版軟件進(jìn)行房室模型擬合,同一權(quán)重下,選擇AIC最小的進(jìn)行模型擬合,并依照統(tǒng)計(jì)矩理論估算藥動(dòng)學(xué)參數(shù)。平均血漿藥物濃度-時(shí)間曲線及擬合對(duì)數(shù)濃度-時(shí)間曲線見圖2,經(jīng)計(jì)算機(jī)擬合,TOC的體內(nèi)過程屬于二房室模型。按統(tǒng)計(jì)矩方法指導(dǎo)的非房室模型估算的主要藥動(dòng)學(xué)參數(shù)如下:Cmax為(5.604±0.641)mg·L-1,AUC(0-t)為(20.459±2.034)mg·L-1·min,AUC(0-∞)為(21.683±2.029)mg·L-1·min,MRT(0-t)為(2.4±0.103)min,t1/2z為(6.938±3.093)min,清除速率CLz為(0.175±0.017)L·min-1·kg-1,表觀分布容積Vz為(1.744±0.847)L·kg-1。可見,TOC在大鼠體內(nèi)經(jīng)血消除速較快,并且AUC(0-t)和AUC(0-∞)相當(dāng),表明TOC在15 min內(nèi)基本消除殆盡。
表2 大鼠血漿中反式氧化樟腦的準(zhǔn)確度和精密度試驗(yàn)結(jié)果
加入濃度/(μg·mL-1)測(cè)定濃度/(μg·mL-1)準(zhǔn)確度(RE,%)精密度(RSD,%)批內(nèi)批間0.10.093±0.009-6.6810.140.10.093±0.009-6.639.9510.330.10.098±0.010-1.1510.360.20.204±0.0092.024.610.20.201±0.0040.632.175.080.20.198±0.007-0.933.641.01.016±0.0391.583.801.01.004±0.0380.443.762.041.01.007±0.0260.732.588.07.981±0.115-0.241.458.08.008±0.1680.372.092.968.07.879±0.315-1.553.99
表3 各種條件下TOC含藥血漿樣品的穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果
加入濃度/(μg·mL-1)處理后室溫放置2 h進(jìn)樣器內(nèi)4 ℃放置8 h-20 ℃凍存3 d0.20.198±0.0090.189±0.0100.192±0.0131.01.014±0.0220.980±0.0291.017±0.0328.08.048±0.1917.827±0.1817.912±0.261
圖2 大鼠單次靜脈注射氧化樟腦注射液3.57 mg·kg-1后的藥時(shí)曲線圖(n=6)
Fig.2Concentration-timecurveofTOCinratsaftersingleintravenousadministrationofvitacamphoraeinjectionat3.57mg·kg-1(n=6)
3.1內(nèi)標(biāo)的選擇 以TOC沸點(diǎn)和其雙環(huán)單萜類結(jié)構(gòu)為依據(jù),選取水楊酸甲酯、環(huán)己酮和甲苯為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行考察,發(fā)現(xiàn)以水楊酸甲酯峰形不理想,且分析時(shí)間更長(zhǎng);環(huán)己酮?jiǎng)t易受血漿中雜質(zhì)干擾,影響生物樣品的測(cè)定;以甲苯作為內(nèi)標(biāo),性質(zhì)穩(wěn)定,提取率高,峰形對(duì)稱,無干擾。
3.2色譜優(yōu)化 雖然應(yīng)用“2.1”項(xiàng)的程序升溫方法已獲得了滿意的分離效果,曾嘗試縮短分析時(shí)間,在其他參數(shù)保持不變的情況下,降低初始柱溫、提高升溫速率、縮短維持時(shí)間,運(yùn)行總時(shí)間約為7.70 min。但是,控制系統(tǒng)會(huì)在該溫度下提示檢測(cè)器飽和報(bào)警。另外,在參數(shù)優(yōu)化中選擇一個(gè)合適的分流比非常重要。盡管較小的分流比率在一定程度上提高了靈敏度,但雜質(zhì)進(jìn)入色譜柱的量相比TOC 也會(huì)增加,這導(dǎo)致了高溫平臺(tái)清理時(shí)間的延長(zhǎng)。
3.3提取方法的選擇 前文述及筆者查閱多方資料,均未發(fā)現(xiàn)有關(guān)TOC的生物樣品測(cè)定的可靠參考文獻(xiàn)。由于TOC屬于雙環(huán)單帖(莰烯類)含氧化合物,有較強(qiáng)的親脂性,而血漿中大多數(shù)內(nèi)源性雜質(zhì)是水溶性的,所以可利用待測(cè)物與內(nèi)源性干擾物在有機(jī)溶劑中的分配系數(shù)不同而實(shí)現(xiàn)分離。本實(shí)驗(yàn)的樣品處理方法使用乙酸乙酯作為萃取劑,樣品經(jīng)萃取后直接進(jìn)樣,可除去血漿中大部分內(nèi)源性干擾物質(zhì)。但在樣品提取過程中,雖然待測(cè)組成分得到了凈化,但該提取液直接注入儀器時(shí),可能達(dá)不到檢測(cè)器的靈敏度要求。在實(shí)際的體內(nèi)樣品分析中,若體內(nèi)樣品中待測(cè)成分的含量較小則樣品提取完成后可先通入氮?dú)饬鲹]干萃取劑,殘?jiān)購?fù)溶濃集后進(jìn)行分析。但在本實(shí)驗(yàn)中由于TOC的易被氧化的特性,嘗試吹干濃集的過程中易引起醛基氧化,影響提取率,且步驟繁瑣,不太適合臨床快速準(zhǔn)確的分析,因此本實(shí)驗(yàn)選擇了乙酸乙酯萃取后直接進(jìn)樣的方法,檢測(cè)限亦能達(dá)到分析要求。
3.4藥動(dòng)學(xué)參數(shù)的臨床啟示 大鼠體內(nèi)藥動(dòng)學(xué)過程擬合結(jié)果為二室模型,其表觀分布容積約1.744 L·kg-1,清除速率為0.175 L·min-1·kg-1,可見TOC進(jìn)入體內(nèi)后迅速分布全身,并且迅速清除,同時(shí)少量可能進(jìn)入血流較緩慢的靜態(tài)肌肉組或脂肪組織,致完整藥物分子吸收、分布和消除的體內(nèi)平均滯留時(shí)間僅為約2.4 min。這和很多呼吸興奮劑及抗心衰藥物的作用維持時(shí)長(zhǎng)類似,如呼吸興奮藥尼克剎米靜脈注射一次只維持5~10 min,進(jìn)入體內(nèi)后迅速代謝為煙酰胺再經(jīng)甲基化成N-甲基煙酰胺而排出;如速效和短時(shí)作用的血管擴(kuò)張藥硝普鈉,靜脈滴注后立即達(dá)到Cmax,因其代謝產(chǎn)物無擴(kuò)張血管活性,停止給藥后藥效僅維持1~10 min。再如用于器質(zhì)性心力衰竭的多巴酚丁胺,清除率高達(dá)244 L·h-1,半衰期約2 min,作為β1受體激動(dòng)劑直接作用于心臟,在肝臟代謝為無活性化合物。值得注意的是靜脈滴注給藥方式可以延長(zhǎng)其藥效至10 min,這一點(diǎn)可以給我們啟發(fā)。氧化樟腦注射液的說明書中推薦的給藥方式是“靜脈注射,肌內(nèi)注射和皮下注射”,臨床上用于治療慢性心力衰竭、肺心病、穩(wěn)定性心絞痛等疾病時(shí)多用氯化鈉注射液稀釋后靜脈滴注方式給藥[13-14]。這樣確實(shí)延長(zhǎng)了藥效持續(xù)時(shí)間,因?yàn)榘凑战y(tǒng)計(jì)矩理論恒速靜滴時(shí)MRT靜滴=MRT靜注+T/2(式中T為輸液時(shí)間)[15]。
3.5TOC的分子機(jī)制探討 TOC給心肌細(xì)胞帶來的益處毋庸置疑,雖然目前關(guān)于其作用分子機(jī)制研究較少。有研究表明TOC可以抑制磷酸二酯酶4(PDE4)的活性[16-17]。由于PDE4參與細(xì)胞環(huán)磷酸腺苷(cAMP)的調(diào)節(jié)過程,因此PDE4與血小板聚集活化、免疫性炎癥反應(yīng)、血管平滑肌細(xì)胞增殖、血管舒張及心肌收縮調(diào)節(jié)等過程有關(guān)。又有研究表明[2]氧化樟腦注射液能升高大鼠心肌組織中一氧化氮(NO)含量和一氧化氮合酶(iNOS)活性,對(duì)內(nèi)皮功能具有較明顯保護(hù)作用,這可能是其改善心肌缺血癥狀、避免心肌纖維化發(fā)生的又一機(jī)制。硝酸甘油治療充血性心衰的機(jī)制就是通過釋放NO,激活鳥苷酸環(huán)化酶,使平滑肌和其他組織內(nèi)的環(huán)鳥甘酸(cGMP)增多,導(dǎo)致肌球蛋白去磷酸化,調(diào)節(jié)平滑肌收縮狀態(tài),而引起血管擴(kuò)張的。另外,硝酸甘油舌下給藥后,t1/2為1~4 min,作用持續(xù)時(shí)間卻達(dá)10~30 min。至于TOC是否像硝酸甘油一樣能夠產(chǎn)生活性較弱但半衰期更長(zhǎng)的活性代謝產(chǎn)物,仍需要進(jìn)一步研究。
綜上,對(duì)本文建立的GC-MS測(cè)定大鼠血漿中的反式氧化樟腦分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)的方法學(xué)驗(yàn)證,結(jié)果表明本分析方法可靠,能夠快速、準(zhǔn)確地測(cè)定大鼠血漿中TOC的濃度,可為TOC的人體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)研究提供參考,進(jìn)而指導(dǎo)臨床合理用藥。