王君明,李金花,蔡泓,李金洋,張?jiān)略?,陳榮幸,李軍,崔瑛,2
雷公藤(LGT)防治類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、癌癥、腎病等療效卓著但毒性甚大[1],嚴(yán)重限制了其卓越療效的發(fā)揮及應(yīng)用。中藥學(xué)理論認(rèn)為,金錢草(JQC)殺LGT毒,LGT與JQC配伍屬于中藥相殺配伍范疇[2]。然而,迄今為止,LGT 與JQC配伍相殺減毒的科學(xué)依據(jù)依然未知,一定程度上限制了二者配伍的廣泛、合理應(yīng)用。近年來,主成分分析(PCA)[3-6]
和灰色關(guān)聯(lián)分析(GCA)[7-10]方法已廣泛應(yīng)用于中藥研究。本課題組前期研究已證實(shí)LGT與JQC配伍具有抗癌增效作用[11-12],但二者配伍的相殺減毒作用至今缺乏科學(xué)依據(jù)。本研究基于PCA和GCA分析方法初步評價(jià)LGT與JQC配伍相殺減毒作用,以期為二者配伍的安全性提供臨床前初步的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.1研究時間 2015年10月。
1.2藥物 LGT:采自福建省泰寧縣,經(jīng)河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生藥學(xué)科陳隨清教授鑒定為衛(wèi)矛科植物雷公藤的干燥根。JQC:購自河南本草國藥館連鎖有限公司(產(chǎn)地四川,批號150801),經(jīng)河南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生藥學(xué)科陳隨清教授鑒定為報(bào)春花科植物過路黃的干燥全草。雷公藤甲素(TP):成都曼斯特生物科技有限公司〔批號MUST-15081405,純度99.78%,高效液相色譜法(HPLC)〕。雷公藤紅素(CEL):成都曼斯特生物科技有限公司〔批號MUST-15082610,純度99.79%,HPLC〕。乙酸乙酯(分析純):天津市富宇精細(xì)化工有限公司(批號20150314)。甲醇(色譜純):USA,批號150905104。乙腈(色譜純):USA,批號013880。
1.3主要儀器 高效液相色譜儀:Waters e2695,美國Waters公司。紫外檢測器:Waters 2489,美國Waters公司。色譜柱:Reprosil-Pur Basic C18 (5 μm,250.0 mm×4.6 mm),德國邁克(Dr.Maisch)公司。十萬分之一分析天平:AB145S,上海??惦娮觾x器廠。
1.4方法
1.4.1供試品溶液的制備 分別取適量LGT及LGT/JQC不同質(zhì)量配比組合物(LGT/JQC=4/1、2/1、1/1、1/2、1/4),加10倍量乙酸乙酯(1∶10),浸泡1 h后,回流提取3次,每次2 h,以4 000 r/min離心10 min(離心半徑9 cm),合并離心上清液,回收乙酸乙酯,減壓干燥,分別得乙酸乙酯提取 物(EAE)、4/1 EAE、2/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE、1/4 EAE的干浸膏。分別精密稱取各干浸膏適量,加甲醇配置一定濃度(約20.9 mg/ml)的供試品溶液,0.22 μm微孔濾膜過濾,取續(xù)濾液,即得配伍前后各提取物干浸膏的供試品進(jìn)樣液。
1.4.2TP和CEL含量測定、化學(xué)差異、差異特征峰指認(rèn)及化學(xué)得分獲得 測定TP的流動相由乙腈和水組成,乙腈/水=35/65,流速1 ml/min,柱溫35 ℃,檢測波長218 nm,進(jìn)樣體積20 μl。測定CEL的流動相由甲醇(A)和5%醋酸(B)組成,0~20 min:A/B=90/10,20~30 min:A/B=90/10~100/0梯度洗脫,流速0.8 ml/min,柱溫35 ℃,檢測波長422 nm,進(jìn)樣體積20 μl。
用甲醇分別配置TP和CEL對照品溶液,濃度分別為65、240 mg/ml。分別用甲醇等比倍比稀釋(倍比1/2)5個不同濃度的對照品溶液,按照以上液相測定條件分別進(jìn)樣,以進(jìn)樣量(μg)為橫坐標(biāo),峰面積積分值(Y)為縱坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,TP的標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=2 361 360X-652 716,r=0.999 5;CEL標(biāo)準(zhǔn)曲線為Y=2 000 000X-57 818,r=0.999 7。表明TP和CEL的線性關(guān)系均良好。
分別精密稱取各提取物適量,用甲醇配置一定濃度的供試品溶液,0.22 μm微孔濾膜過濾,取續(xù)濾液,即得各提取物的供試品溶液。按以上測定條件,連續(xù)進(jìn)樣5次對照品溶液,根據(jù)峰面積積分值計(jì)算,TP的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)=0.59%,CEL的RSD=0.17%,均<3%,表明儀器的精密度良好;取EAE供試品溶液,分別在0、3、6、9、12、24 h進(jìn)樣,根據(jù)峰面積積分值計(jì)算,TP的RSD=1.27%,CEL的RSD=1.73%,均<3%,表明該供試品溶液在24 h內(nèi)穩(wěn)定;取同一批次的LGT,按提取物制備到供試品溶液配置,平行操作制備6份供試品溶液,按以上色譜條件進(jìn)行分別測定,TP的RSD為1.91%,CEL的RSD=1.28%,均<3%,表明該方法重復(fù)性良好。
在確定線性、精密度、穩(wěn)定性和重復(fù)性良好的基礎(chǔ)上,各提取物平行制備3份供試品溶液,按以上測定條件分別注入HPLC,記錄峰面積積分值,帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線,計(jì)算TP和CEL含量;并根據(jù)配伍前后HPLC圖譜比對,尋找配伍前后的化學(xué)差異特征峰,并記錄差異特征峰峰面積積分值。
將配伍前后各組的TP和CEL含量以及未知差異特征峰峰面積積分值,經(jīng)過PCA方法計(jì)算化學(xué)得分Z值,該得分可從較多成分的角度總體反映配伍前后的化學(xué)差異,較常用一兩個指標(biāo)性成分的評價(jià)模式具有信息量大/更全面等優(yōu)勢。根據(jù)提取的信息量即公因子方差對TP和CEL含量進(jìn)行加權(quán),可得二者的加權(quán)含量(TP-CEL)。經(jīng)PCA分析,得各提取物(n=3)的F1和F2,按照F1和F2解釋的方差換算,得各提取物的化學(xué)得分Z值?;瘜W(xué)得分Z值=F1×47.980%+F2×46.881%。
1.4.3差異特征峰與化學(xué)得分的灰色關(guān)聯(lián)分析 采用GCA方法,將TP、CEL及其他化學(xué)差異特征峰均與化學(xué)得分Z值進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,并按照灰色關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序,比較各化學(xué)差異特征峰對化學(xué)得分的影響程度。
1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)量資料以(x± s)表示,經(jīng)方差齊性檢驗(yàn),方差齊時采用LSD法,方差不齊時采用Dunnett T3檢驗(yàn);以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。采用DPS 16.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行GCA分析。
2.1化學(xué)差異特征峰識別 LGT與JQC配伍前后各提取物在TP測定條件下,共產(chǎn)生7個差異特征峰,分別為TP、1~6號峰(見圖1)。在CEL測定條件下,產(chǎn)生CEL、7~10號共計(jì)5個差異特征峰,其中,7~10號峰是LGT單用提取物EAE中所未檢測到的,經(jīng)配伍JQC后才出現(xiàn)的(見圖2)。綜合結(jié)果可知,TP和CEL測定條件下差異特征峰共有12個,分別為 TP、CEL、1~10號峰。
2.2化學(xué)差異特征峰主成分分析結(jié)果
2.2.1差異特征峰的公因子方差 對12個化學(xué)差異特征峰進(jìn)行PCA分析,經(jīng)適應(yīng)性檢驗(yàn),Kaiser-Meyer-Olkin (KMO)值=0.763>0.5,且Bartlett's球形檢驗(yàn)P=0.000<0.05,說明數(shù)據(jù)適合PCA分析。經(jīng)PCA分析,各差異特征峰的公因子方差為0.896~0.986,平均值0.949,提示12個差異特征峰被提取的信息平均在94.9%,僅有大約5.1%的信息損失(見表1)。
圖1 雷公藤甲素測定條件下HPLC指紋圖譜及配伍前后化學(xué)差異特征峰Figure 1 HPLC fingerprints and characteristic differences in chemistry before and after compatibility under TP-determined conditions
圖2 雷公藤紅素測定條件下HPLC指紋圖譜及配伍前后化學(xué)差異特征峰Figure 2 HPLC fingerprints and characteristic differences in chemistry before and after compatibility under CEL-determined conditions
表1 差異特征峰的公因子方差Table 1 Common factor variance of differential characteristic peaks
2.2.2主成分特征根及解釋的方差 進(jìn)一步PCA分析,12個差異特征峰被降維,產(chǎn)生2個主成分F1和F2,二者解釋的總方差為94.861%,提示F1和F2累計(jì)解釋了配伍前后94.861%的化學(xué)差異信息。2個主成分的特征根及解釋的方差見表2。
表2 主成分特征根及解釋的方差Table 2 Principal component eigenvalue and variance of interpretation
2.2.3旋轉(zhuǎn)后成分矩陣 最大方差法旋轉(zhuǎn)分析,可知F1由TP、1~6號成分組成,F(xiàn)2由CEL、7~10號成分組成。旋轉(zhuǎn)后的成分矩陣絕對值均>0.700(見表3)。
表3 旋轉(zhuǎn)后成分矩陣Table 3 The rotated component matrix
2.3TP和CEL加權(quán)含量及化學(xué)得分Z值比較 將各提取物加權(quán)含量進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn),得P=0.002<0.05,提示方差不齊,采用方差不齊常采用的Dunnett T3檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩比較分析。4/1 EAE、2/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE、1/4 EAE 加權(quán)含量(TP-CEL)均低于EAE,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);2/1 EAE TP-CEL低于4/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);1/4 EAE TP-CEL低于4/1 EAE、2/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,見表4)。
將各提取物化學(xué)得分Z值進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn),得P=0.094>0.05,提示方差齊,采用LSD-t進(jìn)行兩兩比較分析。4/1 EAE、2/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE、1/4 EAE化學(xué)得分Z值低于EAE,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);2/1 EAE化學(xué)得分Z值低于4/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);1/4 EAE組化學(xué)得分Z值低于4/1 EAE、2/1 EAE、1/1 EAE、1/2 EAE,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,見表4)。
表4 配伍前后TP和CEL加權(quán)含量及化學(xué)得分Z值的比較(n=3)Table 4 Comparison of TP and CEL weighted content and chemical score Z value before and after compatibility
2.4差異特征峰與化學(xué)得分Z值的灰色關(guān)聯(lián)分析 將差異特征峰與化學(xué)得分Z值進(jìn)行GCA分析,得各差異特征峰的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù),并按灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)進(jìn)行排序。排在第1的是3號特征峰,TP和CEL分別排在12個特征峰中的第8和第9(見表5)。
表5 差異特征峰與化學(xué)得分Z值的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)及排序Table 5 Sorting of the gray correlation coefficients between differential characteristic peaks and chemistry scores
LGT與JQC配伍屬于中藥相殺配伍的范疇,然而,其相殺減毒的化學(xué)基礎(chǔ)依然未知。本研究通過采用PCA和GCA分析方法闡釋了LGT配伍JQC相殺減毒的化學(xué)基礎(chǔ),并據(jù)此初步評價(jià)了二者配伍的相殺減毒作用。結(jié)果表明,LGT配伍JQC后產(chǎn)生的12個差異化學(xué)成分(特征峰)為二者配伍相殺減毒作用重要的化學(xué)基礎(chǔ);將12個差異化學(xué)成分經(jīng)PCA降維,獲得2個主成分,進(jìn)而獲得化學(xué)總得分Z值,并將各提取物化學(xué)總得分Z值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以闡釋二者配伍的相殺減毒作用,結(jié)果顯示,二者在質(zhì)量配比為4/1~1/4時,化學(xué)總得分均顯著降低,其中尤以1/4時為最低,且1/4配比下與其他各配比比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,提示從化學(xué)角度來說,LGT/JQC在質(zhì)量配比4/1~1/4均有相殺減毒作用,而且最佳配比為1/4。
PCA分析中各成分解釋的公因子方差,反應(yīng)該成分在PCA分析中提取的有效信息量和損失的信息量,一般要求公因子方差在0.6以上,也就是提取的信息需在60%以上,相應(yīng)損失的信息量需在40%以下。在本研究中,所有特征峰的公因子方差均在0.896及以上,提示提取信息均在89.6%及以上,損失信息均僅在10.4%及以下,很好地滿足了PCA分析的基本要求。經(jīng)PCA分析后,降維生成的主成分解釋的總方差須在85%以上,本研究降維生成的2類主成分解釋的總方差為94.861%,說明本研究PCA分析結(jié)果良好。
此外,考慮到TP和CEL均為LGT主要有效成分之一,本研究應(yīng)用TP和CEL解釋的公因子方差數(shù)值,對二者含量進(jìn)行加權(quán),形成加權(quán)含量TP-CEL,從TP-CEL角度闡釋LGT配伍JQC的相殺減毒作用,結(jié)果與通過化學(xué)總得分Z值的分析基本一致,只是僅從TP-CEL角度分析,配伍后成分降幅低于通過化學(xué)總得分Z值分析后的降幅,這可能與通過12個多成分PCA分析比僅從TP-CEL兩個成分的加權(quán)分析反映的信息更全面、得到的結(jié)果更準(zhǔn)確有關(guān)。
進(jìn)一步通過GCA分析方法對12個差異化學(xué)成分與其化學(xué)總得分進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析,由灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)大小判斷差異化學(xué)成分對化學(xué)總得分的貢獻(xiàn)程度,并據(jù)此評價(jià)12個差異化學(xué)成分對LGT配伍JQC相殺減毒的重要程度,從化學(xué)方面初步證實(shí)3號特征峰為二者配伍相殺減毒最為關(guān)鍵的成分,其次為6號特征峰,而TP和CEL僅排在第8和第9,提示緊靠目前主要以TP和CEL為主要化學(xué)成分來評價(jià)LGT質(zhì)量不全面更不可取,而從一定程度上,以本研究發(fā)現(xiàn)的12個差異化學(xué)成分來綜合評價(jià)則更全面更可取。然而,本研究未能對未知差異特征峰(尤其是貢獻(xiàn)最大的3號和6號未知特征峰)進(jìn)行定性辨識,是本研究的不足之處。
作者貢獻(xiàn):李金花、蔡泓、李金洋、陳榮幸參與了實(shí)驗(yàn)研究;張?jiān)略聟⑴c了文獻(xiàn)資料的收集;李軍和崔瑛參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);李金花、李金洋參與文章初稿撰寫;王君明負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、研究經(jīng)費(fèi)支持、文章質(zhì)量控制及審核,對文章整體負(fù)責(zé)。
本文無利益沖突。