基于LC-MS代謝組學技術(shù)在中藥化學成分中的應用

江美芳 高崎 王丹丹

[摘要] 代謝組學作為系統(tǒng)生物學的重要分支，近年來在中藥研究領域受到廣泛關(guān)注，并取得了重要進展。本文總結(jié)了近幾年基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）代謝組學技術(shù)在中藥化學成分中的應用。代謝組學技術(shù)具有高通量、整體、客觀等特性，在多組分、多靶點的中藥研究中具有顯著的優(yōu)越性。本文介紹了LC-MS代謝組學技術(shù)的發(fā)展及特點、分析流程與方法，以及在中藥研究中的應用，主要包括在中藥真?zhèn)舞b別、基源鑒別、道地性研究、質(zhì)量控制及藥效機制研究等方面的應用。本文主要為中藥化學成分研究提供一個新思路，為中藥鑒別、質(zhì)量評價、藥效機制研究等提供參考。

[關(guān)鍵詞] 代謝組學;液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用;真?zhèn)舞b別;基源鑒別;道地性;質(zhì)量控制;藥效機制

[中圖分類號] R282? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）09（a）-0133-04

[Abstract] Metabonomics， as an important branch of system biology， has attracted extensive attention and made great progress in the field of traditional Chinese medicine in recent years. This paper summarizes the application of liquid chromatograph-mass spectrometer （LC-MS） metabonomics technology in the chemical composition of traditional Chinese medicine in recent years. Metabonomics technology has the characteristics of high throughput， integrity and objectivity. It has remarkable advantages in the research of multi-component and multi-target traditional Chinese medicine. This paper introduces the development and characteristics of LC-MS metabonomics technology， analysis process and method， as well as its application in the research of traditional Chinese medicine， mainly including the application in the identification of authenticity， origin， authenticity， quality control and pharmacodynamic mechanism of traditional Chinese medicine. This paper mainly provides a new idea for the study of chemical constituents of traditional Chinese medicine， and provides reference for the identification， quality evaluation and pharmacodynamic mechanism of traditional Chinese medicine.

[Key words] Metabolomics; Liquid chromatograph-mass spectrometer; Authenticity identification; Source identification; Genuineness; Quality control; Pharmacodynamic mechanism

中藥化學成分是中藥發(fā)揮藥效作用的物質(zhì)基礎，其種類繁多、結(jié)構(gòu)多樣、含量差異大，面對中藥化學成分復雜多樣的特點，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）技術(shù)由于其快速、高分辨、高靈敏度等特點已普遍應用于中藥成分分析研究。

代謝組學技術(shù)是近10年發(fā)展起來的新型組學技術(shù)，目前研究中將代謝組學技術(shù)應用于植物代謝研究中[1-2]，如分析隨著環(huán)境的改變植物代謝物的變化，植物各部位或各時期代謝物種類和含量變化等。代謝組學技術(shù)不僅能客觀、準確地評價不同類型樣本的均一性，而且能篩選不同類型樣本間的差異特征代謝成分，同時可對未知樣本進行歸屬判別分析。本文就近年來基于LC-MS聯(lián)合植物代謝組學技術(shù)在中藥化學成分中的應用進行介紹，為中藥化學成分研究提供參考。

1 LC-MS代謝組學技術(shù)的發(fā)展

代謝組學是后基因組時代的新興學科，它與基因組學、轉(zhuǎn)錄組學和蛋白質(zhì)組學一起，共同構(gòu)成“系統(tǒng)生物學”[3-4]。將代謝組學技術(shù)應用于中藥植物中主要是研究植物受到內(nèi)部或外部的刺激（如基因的改變或環(huán)境變化）后，其體內(nèi)代謝物種類、數(shù)量及其變化規(guī)律的相互關(guān)系，并結(jié)合模式識別、高通量信息處理技術(shù)和多元統(tǒng)計學分析技術(shù)，對植物中化學成分進行定性和定量分析，從整體上探討植物各化學成分的特征和規(guī)律[5]。隨著分析技術(shù)的發(fā)展與應用，核磁共振（NMR）[6]、LC-MS技術(shù)[7]、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）技術(shù)[8]普遍應用于代謝組學研究，三類分析技術(shù)各有優(yōu)缺點，具體見表1[9]。

LC-MS為代謝組學研究提供了一個整體、宏觀的分析平臺，適用于絕大多數(shù)代謝產(chǎn)物檢測分析，不但能最大程度地檢測分析中藥化學物質(zhì)的信息，而且有利于明晰中藥整體代謝物群體輪廓，便于建立具有中藥整體性的質(zhì)控方法和模式，確保中藥整體質(zhì)量穩(wěn)定可控。

4 小結(jié)

隨著科技的發(fā)展，LC-MS高通量分析技術(shù)為研究復雜多樣的中藥化學成分整體輪廓提供了可能，將多維海量數(shù)據(jù)通過代謝組學技術(shù)中多元統(tǒng)計分析方法降維、篩選，使結(jié)果更易于可視化和分類[26]。LC-MS代謝組學技術(shù)在中藥真?zhèn)舞b別、基源鑒別、道地性、質(zhì)量控制、藥效機制等研究中，主要圍繞代謝組學技術(shù)的3個功能：①不同組別樣本均一性評價，利用代謝組學技術(shù)判別區(qū)分不同產(chǎn)地、不同品種等中藥;②篩選差異特征代謝物，篩選組間差異化學成分，尋找潛在質(zhì)量標志物;③新樣本的歸屬判別分析，根據(jù)不同組別中藥的分組建模和差異特征代謝物，判別未知樣本組別歸屬。

同時，該技術(shù)還存在一些問題：①樣品預處理的復雜性，中藥提取分離步驟較繁瑣，且預處理越多，引入誤差的概率就越高;②液質(zhì)數(shù)據(jù)庫的不完整，目前沒有類似GC-MS的標準譜圖庫，化合物鑒定耗時耗力，且效率低;③數(shù)據(jù)處理軟件多，不同軟件處理結(jié)果存在差異，缺乏可靠性，目前沒有規(guī)范的數(shù)據(jù)預處理流程和軟件，造成研究結(jié)果的差異性和重現(xiàn)性;④代謝組學缺乏與其他組學間的融合，植物代謝組學主要停留在化學成分層面的研究，缺乏與藥理藥效間的聯(lián)用。現(xiàn)今，應建立通用、可靠、嚴謹、規(guī)范的代謝組學研究，保證研究結(jié)果的可靠性和可重現(xiàn)性。

LC-MS聯(lián)合代謝組學技術(shù)為中藥研究提供了新思路，該技術(shù)與其他多學科的融合是今后中藥發(fā)展趨勢，如何建立一套系統(tǒng)、通用、可靠、規(guī)范化的中藥代謝組學是當前首要任務，讓該技術(shù)在中藥現(xiàn)代化進程中發(fā)揮更加積極的作用。

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（收稿日期：2019-01-10）