生物质谱技术在中药研究中的应用

生物质谱技术在中药研究中的应用[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；电喷雾质谱；基质辅助激光解吸电离质谱；飞行时间质谱

[中图分类号] r284 [文献标识码] b [文章编号] 2095-0616（2013）01-81-02

质谱技术能够通过测定离子化后分子的质荷比得到相关分子的质量。近年来，质谱技术已经广泛用于各学科研究中。20世纪80年代，电喷雾电离（esi）和软激光解吸（sld）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究中。这些新的质谱技术在生命科学中的应用，逐步形成了独具特色的生物质谱技术（biological mass spectrometry）。生物质谱技术是将质谱技术用于精确测量生物大分子，如蛋白质、核苷酸和糖类等的分子量，并提供分子结构信息的新技术[1]。近年来，生物质谱已经广泛用于中药研究领域，推动了中药现代化及中药作用机制等更深层次的研究，本资料综述了近几年生物质谱技术在中药研究中的进展，现

报道如下。

1 中药的药学研究

质谱技术应用于中药单体化合物的结构鉴定与解析的基本思路和做法与用于小分子化学药物相同，此方面已有大量的文献报道[2]。本资料重点介绍生物质谱用于动物药材中大分子蛋白和多肽测定。王若光等[3-6]采用饱和硫酸胺沉淀，透析脱盐冻干法获得中药阿胶、地龙、龟甲胶、羚羊角的蛋白/肽，利用蛋白质芯片为载体，激光解析-离子化-飞行时间质谱技术（seldi-tof-ms）技术，分析阿胶、地龙、龟甲胶的蛋白质、肽分子量分布及其相对分子质量，发现不同质量浓度稳定获得的有意义蛋白、肽。如将蛋白进一步分析鉴定，可以形成中药材蛋白质，肽成分质量指纹图，可为数字化质控标准提供依据。但是，由于中药材地域来源不同，大分子物质的指纹图谱也不尽相同，此项工作未对不同来源的中药材进一步考察，故还需要进一步完善。

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，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进行分析。刘鹏等[7]采用腹腔注射内毒素（lps）复制内毒素肝损伤模型，清热解毒凉血化瘀中药干预，用seldi-tof-ms技术分析大鼠血清差异表达蛋白，共获得与芯片结合的11个有效蛋白质峰，各组大鼠的血清内存在的差异表达蛋白，有助于内毒素肝损伤的进一步研究。

此项工作需更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药干预机制中的意义或作用。

3 中药与生物大分子的相互作用

研究中药化学成分与生物大分子的相互作用可以找到中药与靶分子的作用机制，进一步阐明中药的作用机制。生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量比，计算二者之间的结合强度、确定药物的结合位点以及获得反应动力学等多方面的信息。主要有两种思路：（1）通过测定复合物的相对丰度比较中药小分子与蛋白等大分子的相对作用强度；（2）通过比较中药小分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对作用强度，目前，已应用生物质谱测定中药小分子与核酸如dna、蛋白或多肽等大分子之间相互作用的研究[8]。例如，zhang h 等[9]利用esi-ms研究了人参皂苷与细胞色素c之间的相互作用，获得k（d）值。郑州大学陈晓岚等[10-11]对一些磷酰化修饰的黄酮类中药与溶菌酶和α-乳白蛋白之间的相互作用进行了研究，计算出结合常数，推算出两者的结合力类型。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，许多研究结果还需要体内实验的验证。

4 中药治疗的蛋白质组学研究

蛋白质组学是近年医药和生命科学领域研究的热点之一。蛋白

质组学的含义是：一个基因组、一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白。蛋白质组学的核心在于大规模地对蛋白质进行综合分析，通过对某种物种、个体、器官、组织或细胞的全部蛋白质性质（包括表达水平、结构、翻译后修饰、细胞内定位、蛋白质相互作用等）的研究，对蛋白质所执行的生理性、病理性生命活动做出最精细、最准确、最本质的阐述[12]。

中药治疗的蛋白质组学研究的基本研究思路是，首先造模，确定造模成功后提取总蛋白质，2-de电泳技术分离总蛋白建立蛋白质组图谱，用图像分析软件寻找模型组、对照组及中药治疗组各组间差异蛋白点，maldi-tof/ms分析差异蛋白点，并结合蛋白质生物信息库，初步鉴定差异蛋白质。在此方面国内学者进行了一些探索[13-14]，有学者研究了单体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体组织蛋白表达的影响，再如研究中药复方强骨宝1号对去卵巢骨质疏松大鼠皮质骨蛋白质组表达的影响等。以上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依据。

5 代谢组学研究

生物质谱用于中药代谢组学研究是通过比较不同剂量中药小分子对机体干预后代谢谱的异同，找到生物标志物（ biomarker）或生物标志模式（ biomarker patterns），为中药对不同证候的作用提供系统的支持。戴伟东等[15]用代谢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作用。通过构造大鼠过度疲劳模型，并分别用通心络和人参进行干预，采用快速液相色谱-离子阱-飞行时间质谱（uplc-it-tof-ms）获取大鼠血浆代谢轮廓，并用正交偏最小二乘法（opls）进行多变量统计分析，分别找出用于区分通心络和人参干预组大鼠同正常对照大鼠、过度疲劳大鼠的重要差异代谢物。结果显示过度疲劳大鼠体内的色氨酸、胆汁酸、溶血磷脂酰胆碱等代谢通路发生较大变化，经通心络或人参干预的大鼠整体代谢轮廓趋向正常水平，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变化。

综上所述，生物质谱在中药研究中的广泛应用为中药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手段。但是，需要注意的是用生物质谱对于中药结合大分子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定；另外，在方法学建立方面，还需要慎重考虑，除了考虑阴性与阳性对照以外，还需要考虑方法的专属性、精密度和重复性，避免假阳性和假阴性结果的出现。

[参考文献]

[1] 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应用[j].药学进展，2008，32（8）：49-55.

[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[j].世界中西医结合杂志，2011，6（9）：812-815.

[3] 王若光，尤昭玲，刘小丽.基于激光解析/离子化-飞行时间