生物质谱技术在中药研究中的应用

2013年1月第3卷第1期制剂与技术生物质谱技术在中药研究中的应用董培智2°吴贤波岑国栋高永翔1成都中医药大学基础医学院四川成都610075;2.山西省食品药品检验所山西太原030001摘要]生物质谱技术为中药研究尤其是大分子药物的研究提供大量的结构信息因而近几年发展比较快速。本资料从生物质谱技术在中药药学研究、中药作用相关蛋白研究、中药与生物大分子的相互作用研究、中药治疗的蛋白质组学研究以及代谢组学研究等几个方面综述了近几年生物质谱技术在中药研究中的进展,以供同行参考。关键词]生物质谱;中药;电噴雾质谱;基质辅助激光解吸电离质谱;飞行时间质谱中图分类号]R84[文献标识码]B[文章编号]2095-0616(201301-81-0Application of biomass spectrum technology in research oftraditional Chinese medicineDoNG PeizhWU Xianbo CEN Guodong GAo Yongxiang1. Chengdu University of Traditional Chinese Medicine School of Basic Medical Sciences, Chengdu 610075, China; 2. ShanxiInstitute for Food and Drug Control, Taiyuan 030001, China[Abstract] Biomass spectrum technology develops quickly in recent years because it provides a large number ofstructure information for Chinese traditional medicine research, especially macromolecular drugs research. In thisarticle, it was reviewed some progresses of biomass spectrum technology in the traditional Chinese medicine researchin recent years including traditional Chinese medicine pharmaceutical research, traditional Chinese medicinepharmacodynamics related protein research, interaction research of traditional Chinese medicine and biologicalmacromolecules, proteomics research of Chinese medicine treatment and metabolomics research[Key words] Biomass spectrum; Traditional Chinese medicine; Electrospray ionization mass spectrometry; Matrixassisted laser desorption ionization mass spectrometry: Time of flight mass spectrometry质谱技术能够通过测定离子化后分子的质荷比得到相龟甲胶的蛋白质肽分子量分布及其相对分子质量,发现不关分子的质量。近年来质谱技术已经广泛用于各学科研究同质量浓度稳定获得的有意义蛋白肽。如将蛋白进一步中。20世纪80年代电喷雾电离(EI)和软激光解吸(SLD)分析鉴定,可以形成中药材蛋白质,肽成分质量指纹图可电离技术的发展则使得质谱技术应用于高分子量分子的研为数字化质控标准提供依据。但是,由于中药材地域来源究中。这些新的质谱技术在生命科学中的应用,逐步形成不同,大分子物质的指纹图谱也不尽相同,此项T作未对不了独具特色的生物质谱技术( biological mass spectrometry)。同来源的中药材进一步考察,故还需要进一步完善。生物质谱技术是将质谱技术用于精确测量生物大分子如蛋2中药作用相关蛋白研究研究中药的作用机制必须清楚中药作用后的物质变化技术叫。近年来,生物质谱已经广泛用于中药研究领域,推生物质谱可以用来对中药作用后的相关蛋白等大分子物质动了中药现代化及中药作用机制等更深层次的研究,本资进行分析。刘鹏等采用腹腔注射内毒素(LPS)复制内料综述了近几年生物质谱技术在中药研究中的进展现报毒素肝损伤模型,清热解毒凉血化瘀中药干预,用 SELDI--道如下。TOF-MSs技术分析大鼠血清差异表达蛋白,共获得与芯片结1中药的药学研究合的11个有效蛋白质峰各组大鼠的血清内存在的差异表质谱技术应用于中药单体化合物的结构鉴定与解析的达蛋白,有助于内毒素肝损伤的进一步研究。此项T作需更基本思路和做法与用于小分子化学药物相同,此方面已有大进一步对产生差异的蛋白进行鉴定,才可揭示此类蛋白在中量的文献报道。本资料重点介绍生物质谱用于动物药材药十预机制中的意义或作用中大分子蛋白和多肽测定。王若光等B“采用饱和硫酸胺3中药与生物大分子的相互作用沉淀,透析脱盐冻干法获得中药阿胶、地龙龟甲胶羚羊角研究中药化学成分与生物大分子的相互作用可以找到的蛋白/肽,利用蛋白质芯片为载体激光解析-离子化中药与靶分子的作用机制进一步阐明中药的作用机制。生飞行时间质谱技术(SELD-TOF-MS)技术,分析阿胶、地龙物质谱的软电离技术可以测得中药小分子与蛋白等大分子相互作用的化学计笪二老方问的结合强度、确定药[基金项目]国家自然科学基金资助项目(8113627物的结合位中国煤化工面的信息。主要成都中医药大学基础医学系2010级在读博土研究生有两种思路CNMHG度比较中药小分通讯作者子与蛋白等大分子的相对作用强度;(2)通过比较中药小分cH| NA MEDICINE AND PHARMACY中匪两呼学81制剂与技术2013年1月第3卷第1期子药物浓度加入蛋白等大分子前后的变化来推断两者的相变化对作用强度,目前,已应用生物质谱测定中药小分子与核酸综上所述,生物质谱在中药研究中的广泛应用为中药如DNA、蛋白或多肽等大分子之间相互作用的研究。例的药学研究及中药作用机制的研究提供了更为深入的研究如, Zhang H等刚利用ESI-MS研究了人参皂苷与细胞色素手段。但是,需要注意的是用生物质谱对于中药结合大分子C之间的相互作用,获得K(D雁。郑州大学陈晓岚等的鉴定还需要用标准蛋白对比,否则需要用其他辅助手段鉴对一些磷酰化修饰的黄酮类中药与溶菌酶和a-乳白蛋白定;另外,在方法学建立方面还需要慎重考虑,除了考虑阴之间的相互作用进行了研究,计算出结合常数推算出两者性与阳性对照以外还需要考虑方法的专属性、精密度和重的结合力类型。尽管生物质谱为中药小分子与生物大分子之复性避免假阳性和假阴性结果的出现。间的相互作用提供了很好的研究手段但应该看到,由于中药[参考文献]的复杂性以及研究环境与体内有很大的差异,许多研究结果邹丽敏李博刘文英.生物质谱技术的发展及在蛋白质结构研究中的还需要体内实验的验证。应用药学进展,2008,32(8):49-554中药治疗的蛋白质组学研究2]董巍孙文军,王喜军,中药生物碱类成分的质谱裂解规律研究进展蛋白质组学是近年医药和生命科学领域研究的热点之世界中西医结合杂志,2011,6(9):812-815。蛋白质组学的含义是:一个基因组、一种生物或一种细3]王若光,尤昭玲,刘小丽.基于激光解析/离子化一飞行时间质谱技术胞/组织所表达的全套蛋白。蛋白质组学的核心在于大规的中药阿胶蛋白质组分析U中国组织T程研究与临床康复,2007,11模地对蛋白质进行综合分析,通过对某种物种、个体、器官(13):2518-2521组织或细胞的全部蛋白质性质(包括表达水平、结构、翻译王若光,李春梅,王陆颖以蛋白质芯片为中药蛋白质/肽相互作用载后修饰、细胞内定位蛋白质相互作用等)的研究对蛋白质体分析中药地龙生干品和炮制品的生物学特征中国组织T程研究所执行的生理性病理性生命活动做出最精细、最准确、最本与临床康复,2008,12(13):2489-2492质的阐述2S李春梅,王若光,王陆颖.基于激光解析/离子化飞行时间质谱技术中药治疗的蛋白质组学研究的基本研究思路是,首先造的中药龟甲胶蛋白质组分析俱湖南中医药大学学报2007,27(6):模,确定造模成功后提取总蛋白质,2-DE电泳技术分离总蛋2l-24白建立蛋白质组图谱,用图像分析软件寻找模型组、对照组张烨,王若光王陆颖.以蛋白质芯片为中药蛋白质/肽相互作用载及中药治疗组各组间差异蛋白点,MALD-TOF/MS分析差体分析羚羊角的生物学特征门湖南中医药大学学报00,29(6)异蛋白点,并结合蛋白质生物信息库,初步鉴定差异蛋白质15-18.在此方面国内学者进行了一些探索,有学者研究了单体刘朋,文海花王开正应用 I SELDI-TOF-MS技术分析清热解毒凉血人参皂苷对人肺巨细胞癌高转移细胞株蛋白质组的表达的化瘀对内毒素肝损伤大鼠蛋白质表达的影响[时珍国医国药2011影响还有报道研究松果菊苷对小鼠帕金森病模型黑质纹状22(7):1686-1687体组织蛋白表达的影响,再如研究中药复方强骨宝1号对8]王兆伏,宋风瑞刘志强.质谱技术在中药小分子与生物大分子相互作去卵巢骨质疏松大鼠皮质骨蛋白质组表达的影响等。以上用研究中的应用质谱学报,2010,31(3):129-1研究结果找到一些差异蛋白,为中药作用机制的研究提供了19/Zhang H, Ding L, Qu C, et al. Study on the noncovalent complexes依据。of ginsenoside and cytochrome c by electrospray ionization massspectrometry]Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectres, 2007, 68(2)5代谢组学研究312-316.生物质谱用于中药代谢组学研究是通过比较不同剂量10陈晓岚,于斐屈凌波等荧光及ES质谱法研究溶菌酶与磷酰化黄中药小分子对机体干预后代谢谱的异同,找到生物标志物酮的相互作用U化学学报,2004,62(2):188-193( biomarker)或生物标志模式( biomarker patterns),.为中药吴建丽,陈晓岚,屈凌波,等,a-乳白蛋白与磷酰化黄酮弱相互作用对不同证候的作用提供系统的支持。戴伟东等用代谢FSI质谱研究[分析测试学报,2006,25(3):22-26组学方法评价了中药通心络和人参对过度疲劳大鼠的干预121 Blackstock W, Mann M. Ahoundless future for proteomics(].Trend作用。通过构造大鼠过度疲劳模型,并分别用通心络和人Biolerhnol. 2001, 19( suppl ):s1-s2参进行十预,采用快速液相色谱-离子阱-飞行时间质谱13]钟卫干蛋白质组学技术在中药作用机理研究中的应用中医药(UPLC-T-TOF-MS)获取大鼠血浆代谢轮廓,并用正交偏导报,2009,15(9):74最小二乘法(OPS)进行多变量统计分析,分别找出用于14|苏友新李远志郑良朴强骨宝1号对去卵巢骨质筑松大鼠皮质骨区分通心络和人参干预组大鼠同正常对照大鼠、过度疲劳蛋闩质组的影响建中医药,201,42(1):1-3.大鼠的重要差异代谢物。结果显示过度疲劳大鼠体内的色151戴伟东,张风霞,振华.基于液相色谱-质谱联用技术的代谢组学氨酸、胆汁酸、溶血磷脂酰胆碱等代谢通路发生较大变化方法川于中药通心络和人参对过度疲劳大鼠干预作川的评价色经通心络或人参干预的大鼠整体代谢轮廓趋向正常水平,谱,2011,29(11):1049-1054.并能够部分调节上述发生变化的代谢通路使之往正常方向(收稿日期:2012-10-22)中国煤化工CNMHG82中圆医剥手 CHINA MEDICINE AND PHARMACY