張慧杰 任曉亮 孫浩 王雅琦 梁穎
摘 要 目的:建立何首烏為核心的32個(gè)配伍藥對(duì)的超高效液相色譜(UPLC)指紋圖譜,并進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析。方法:采用UPLC法,以何首烏及配伍藥物的單味飲片為參照,繪制32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)的UPLC指紋圖譜;采用相對(duì)保留時(shí)間及色譜峰紫外吸收光譜確定共有峰。采用SPSS 19.0軟件和SIMCA 13.0軟件進(jìn)行無(wú)監(jiān)督的主成分分析(PCA)和有監(jiān)督的正交偏最小二乘法-判別分析(OPLS-DA)。結(jié)果:32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)的UPLC圖譜有12個(gè)共有峰。無(wú)監(jiān)督的PCA分析結(jié)果顯示,前6個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為84.633%;PCA綜合評(píng)分的聚類(lèi)分析結(jié)果顯示,何首烏單味飲片以及何首烏與枸杞子、熟地黃、白芍、黨參、墨旱蓮、當(dāng)歸、甘草、黃芪、麥冬的配伍藥對(duì)聚為一類(lèi),其余聚為一類(lèi)。有監(jiān)督的OPLS-DA分析結(jié)果顯示,4個(gè)主成分特征值分別為2.32、2.61、1.58、0.90;在配伍過(guò)程中,何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)、非補(bǔ)虛類(lèi)藥物的12個(gè)共有成分含量存在差異,且與補(bǔ)虛藥配伍后的成分含量變化具有相似性;共有峰7、4、6、3是引起差異的主要原因(變量重要性投影值均大于1)。結(jié)論:所建指紋圖譜操作簡(jiǎn)便,結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析可用于評(píng)價(jià)以何首烏為核心的32個(gè)配伍藥對(duì)共有成分的含量變化。
關(guān)鍵詞 何首烏;配伍藥對(duì);超高效液相色譜法;指紋圖譜;主成分分析;正交偏最小二乘法-判別分析
中圖分類(lèi)號(hào) R284.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1001-0408(2020)20-2486-06
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2020.20.10
ABSTRACT? ?OBJECTIVE: To establish UPLC fingerprint of 32 compatible herb pairs with Polygonum multiflorum as the core, and to conduct multivariate statistical analysis. METHODS: UPLC method was adopted. Using P. multiflorum and single decoction pieces of compatible herb as reference, UPLC fingerprints of 32 compatible herb pairs of P. multiflorum were drawn. Common peaks were confirmed by relative retention time and UV absorption spectrum. Non-supervised PCA and supervised OPLS-DA were conducted by using SPSS 19.0 software and SIMCA 13.0 software. RESULTS: There were totally 12 common peaks in UPLC fingerprints of 32 compatible herb pairs of P. multiflorum. The results of non-supervised PCA showed that the accumulative variance contribution rate of primary 6 principal components was 84.633%. The results of cluster analysis of PCA comprehensive score showed that single decoction piece of P. multiflorum, compatible herb pairs of P. multiflorum with Lycium barbarum, Rehmannia glutinosa, Paeonia lactiflora, Codonopsis pilosula, Eclipta prostrate, Angelica sinensis, Glycyrrhiza uralensis, Astragalus membranaceus and Ophiopogon japonicus were clustered into one category; others were clustered into one category. Results of supervised OPLS-DA analysis showed that eigen values of 4 principal components were 2.32, 2.61, 1.58 and 0.90, respectively. There were differences in the contents of 12 common components in the compatibility of P. multiflorum with tonic medicine and non-tonic medicine. The changes of the content of the components after compatibility with tonic medicine were similar. Common peak 7, 4, 6, 3 were main reasons for the differences (variable importance projection value were all higher than 1).CONCLUSIONS: Established fingerprint is simple in operation, and can be combined with multivariate statistical analysis to evaluate the content changes of common components of 32 compatible herb pairs with P. multiflorum as the core.
KEYWORDS? ?Polygonum multiflorum; Compatible herb pairs; UPLC; Fingerprint; PCA; OPLS-DA
中藥復(fù)方是在中醫(yī)理論指導(dǎo)下,依據(jù)“七情”及“君臣佐使”原則,由兩味或兩味以上的中藥配伍而成[1]。復(fù)方是中藥臨床應(yīng)用的主要形式,由于時(shí)、地、人、病、癥的不同,中藥組方形式多樣,且配伍而成的化學(xué)成分體系十分復(fù)雜[2-3],因此有必要對(duì)配伍機(jī)理進(jìn)行深入研究。隨著分析技術(shù)的不斷發(fā)展,采用現(xiàn)代研究手段對(duì)中藥配伍過(guò)程中成分及含量變化進(jìn)行分析已成為配伍機(jī)理研究的重要內(nèi)容之一,其中指紋圖譜技術(shù)及多元統(tǒng)計(jì)分析方法已被廣泛應(yīng)用于中藥多成分分析等領(lǐng)域中[4-5]。
何首烏又名首烏、地精,為蓼科植物何首烏Polygonum multiflorum Thunb.的干燥塊根[6]。該藥始載于北宋《開(kāi)寶本草》[7],其炮制品為中醫(yī)臨床常用的滋補(bǔ)名藥,具有補(bǔ)肝腎、益精血、烏髭發(fā)的功效,常與牛膝、當(dāng)歸、枸杞子、山楂、澤瀉等中藥配伍應(yīng)用,治療肝腎兩虛、精血不足引起的頭暈眼花、脫發(fā)白發(fā)以及高脂血癥、白癜風(fēng)等疾病,療效顯著[8]。然而,近年來(lái)何首烏所導(dǎo)致的肝毒性引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn),不同質(zhì)量的茯苓、甘草、三七與何首烏配伍后,可顯著減輕何首烏對(duì)肝竇內(nèi)皮的損傷作用[9]。這提示,配伍得當(dāng)可能是減輕何首烏致肝損傷的途徑之一。但若配伍不當(dāng)亦可導(dǎo)致某些不良反應(yīng)的發(fā)生,如萊菔子與何首烏同用可引發(fā)頭暈、神志恍惚等癥狀[10]。因此,配伍研究對(duì)于保障何首烏的有效性及安全性具有重要意義[8,11]。目前,少見(jiàn)有關(guān)首烏配伍研究的報(bào)道,且也未見(jiàn)有關(guān)何首烏在復(fù)方配伍過(guò)程中化學(xué)成分變化的相關(guān)研究。
藥對(duì)是指經(jīng)過(guò)臨床應(yīng)用并被證明行之有效的、具有一定理論依據(jù)的、符合一定組合法度的兩味相對(duì)固定的藥物配對(duì),是中醫(yī)臨床遣藥組方常用的配伍形式,其組成簡(jiǎn)單且兼具中藥配伍的基本特征[12-13]。本課題組前期對(duì)2015年版《中國(guó)藥典》(一部)中含有何首烏的61種成方制劑進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析,經(jīng)Apriori算法關(guān)聯(lián)得到36個(gè)何首烏藥對(duì),配伍藥物包括32個(gè)植物來(lái)源中藥以及4個(gè)動(dòng)物來(lái)源中藥[14]?;谏鲜鲅芯?,本文擬通過(guò)建立32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)(植物來(lái)源)的超高效液相色譜(UPLC)指紋圖譜,同時(shí)采用無(wú)監(jiān)督的主成分分析(PCA)、有監(jiān)督的正交偏最小二乘法-判別分析(OPLS-DA),評(píng)價(jià)何首烏與32個(gè)配伍藥物在共煎過(guò)程中的成分含量變化,旨在為何首烏配伍機(jī)理研究和安全用藥提供參考。
1 材料
1.1 儀器
ACQUITY 型UPLC系統(tǒng),包括二元溶劑管理系統(tǒng)、樣品管理器、二極管陣列檢測(cè)器(美國(guó)Waters公司);BT125D型十萬(wàn)分之一天平(德國(guó)Sartorius公司);JA31002型萬(wàn)分之一電子天平(上海精天電子儀器有限公司);KDM型調(diào)溫電熱套(山東省鄄城永興儀器廠);TG16-WS型臺(tái)式高速離心機(jī)(湖南省湘儀離心機(jī)儀器有限公司);KH3200B型超聲波清洗器(江蘇省昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司)。
1.2 藥品與試劑
何首烏飲片(批號(hào):150802,四川新荷花中藥飲片有限公司)、32個(gè)單味飲片均經(jīng)天津市中醫(yī)藥研究院附屬醫(yī)院藥學(xué)部孫浩副主任藥師鑒定分別為蓼科植物何首烏P. multiflorum Thunb.的干燥塊根以及相應(yīng)藥材的真品。單味飲片信息見(jiàn)表1,藥對(duì)配伍信息見(jiàn)表2。甲醇、甲酸均為色譜純,水為蒸餾水。
2 方法與結(jié)果
2.1 UPLC指紋圖譜分析
2.1.1 色譜條件 色譜柱:Acquity UPLC BEH Shield RP18(100 mm×2.1 mm,1.7 μm);流動(dòng)相:乙腈(A)-0.1%甲酸水溶液(B),梯度洗脫(0~1 min,5%A;1~5 min,5%A→15%A;5~10 min,15%A→22%A;10~16 min,22%A→45%A);流速:0.4 mL/min;柱溫:45 ℃;檢測(cè)波長(zhǎng):254 nm;進(jìn)樣量:5 μL。
2.1.2 樣品溶液的制備 分別稱(chēng)取何首烏飲片、32個(gè)單味飲片及32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)樣品(1 ∶ 1,m/m,下同)約10 g,加水200 mL浸泡1 h,回流提取1 h,趁熱以三層紗布濾過(guò),濾液冷卻后,用水定容至200 mL,即得何首烏飲片樣品、32個(gè)單味飲片樣品及32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)樣品溶液。上述溶液均置于4 ℃冰箱保存,備用。
2.1.3 供試品溶液的制備 取何首烏飲片樣品4 mL,置于10 mL量瓶中,放至室溫,加入50%甲醇稀釋至刻度,渦旋混勻,以0.22 μm微孔濾膜濾過(guò),取續(xù)濾液,即得何首烏飲片供試品溶液。同法操作制得32個(gè)單味飲片及32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)的供試品溶液。
2.1.4 精密度試驗(yàn) 取“2.1.3”項(xiàng)下何首烏飲片供試品溶液適量,按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件連續(xù)進(jìn)樣測(cè)定6次,以8號(hào)峰(響應(yīng)較強(qiáng)且峰形好)為參照,記錄各共有峰的相對(duì)保留時(shí)間和相對(duì)峰面積。結(jié)果,12個(gè)共有峰相對(duì)峰面積的RSD均不高于1.52%(n=6),相對(duì)保留時(shí)間的RSD均不高于1.04%(n=6),表明方法精密度良好。
2.1.5 穩(wěn)定性試驗(yàn) 取“2.1.3”項(xiàng)下何首烏飲片供試品溶液適量,分別于室溫下放置0、2、4、8、12、24 h時(shí)按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測(cè)定,以8號(hào)峰為參照,記錄各共有峰的相對(duì)保留時(shí)間和相對(duì)峰面積。結(jié)果,12個(gè)共有峰相對(duì)峰面積的RSD均不高于1.44%(n=6),相對(duì)保留時(shí)間的RSD均不高于1.15%(n=6),表明供試品溶液于室溫下放置24 h內(nèi)穩(wěn)定性良好。
2.1.6 重復(fù)性試驗(yàn) 取何首烏飲片樣品溶液適量,共6份,按“2.1.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液,再按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測(cè)定,以8號(hào)峰為參照,記錄各共有峰的相對(duì)保留時(shí)間和相對(duì)峰面積。結(jié)果,12個(gè)共有峰相對(duì)峰面積的RSD均不高于1.95%(n=6),相對(duì)保留時(shí)間的RSD均不高于1.79%(n=6),表明方法重復(fù)性良好。
2.1.7 UPLC指紋圖譜的建立 取32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)樣品,按“2.1.2”“2.1.3”項(xiàng)下方法制備供試品溶液,再按“2.1.1”項(xiàng)下色譜條件進(jìn)樣測(cè)定,記錄色譜圖。以何首烏飲片為參照,32個(gè)單味飲片為陰性對(duì)照,建立32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)的UPLC指紋圖譜,采用相對(duì)保留時(shí)間及色譜峰紫外吸收光譜確定共有峰,詳見(jiàn)圖1、圖2。由圖1、圖2可知,32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)中共有12個(gè)共有峰。
2.2 PCA
以12個(gè)共有峰峰面積為變量,采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行無(wú)監(jiān)督的PCA分析,結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,前6個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率為84.63%,表明其可反映樣品的基本信息。
2.3 OPLS-DA
“2.2”項(xiàng)下研究結(jié)果顯示,大部分與補(bǔ)虛類(lèi)藥物配伍的何首烏藥對(duì)的成分與何首烏飲片相似,提示何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)及非補(bǔ)虛類(lèi)藥物配伍后其成分變化可能不同。故將32個(gè)何首烏配伍藥對(duì)分為補(bǔ)虛類(lèi)與非補(bǔ)虛類(lèi)兩類(lèi),每種藥對(duì)樣品平行3次,采用SIMCA 13.0軟件進(jìn)行有監(jiān)督的OPLS-DA分析。結(jié)果顯示,共得到4個(gè)主成分,特征值分別為2.32、2.61、1.58、0.90,模型決定系數(shù)(R 2)為0.752、預(yù)測(cè)優(yōu)度參數(shù)(Q 2)為0.712,均大于0.5,表明所建模型具有良好的識(shí)別與預(yù)測(cè)能力[16],詳見(jiàn)圖4。由圖4可知,何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)配伍藥對(duì)分布在得分圖的左側(cè),何首烏與非補(bǔ)虛類(lèi)配伍藥對(duì)分布在得分圖的右側(cè)。這提示,何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)、非補(bǔ)虛類(lèi)藥物在配伍過(guò)程中,12個(gè)共有峰對(duì)應(yīng)成分的含量變化存在差異,而何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)藥物配伍后的成分含量變化與何首烏飲片具有相似性。
進(jìn)一步對(duì)樣品的差異性進(jìn)行整體分析,得到變量重要性投影值(VIP值,VIP值可反映模型擬合的貢獻(xiàn)水平,該值越大表明該變量對(duì)結(jié)果擬合具有顯著意義)[5],以VIP值>1[16]為標(biāo)準(zhǔn)篩選造成差異的成分。結(jié)果顯示,共得到貢獻(xiàn)相對(duì)較大的4個(gè)變量色譜峰,VIP值由大到小依次為7、4、6、3號(hào)峰,詳見(jiàn)圖5。
3 討論
本研究建立了以何首烏為核心配伍藥對(duì)的UPLC指紋圖譜。經(jīng)方法學(xué)驗(yàn)證,所建方法的精密度、穩(wěn)定性、重復(fù)性均符合中國(guó)藥典要求;同時(shí),以何首烏飲片為參照,32個(gè)配伍藥對(duì)樣品共有12個(gè)共有峰。由于配伍藥對(duì)樣品較多,需在建立色譜條件方法過(guò)程中通過(guò)不斷調(diào)整梯度洗脫程序來(lái)保證32個(gè)配伍藥對(duì)中何首烏的12個(gè)共有峰與其他色譜峰的有效分離。但因部分配伍藥物存在與何首烏相同的化學(xué)成分或者結(jié)構(gòu)類(lèi)型相似的化學(xué)成分,而難以通過(guò)調(diào)整梯度洗脫程序?qū)⑸V峰完全分離,若采用指紋圖譜相似度評(píng)價(jià)軟件進(jìn)行相似度分析,就會(huì)使得有些成分的峰面積存在較大誤差,故本研究未進(jìn)行相似度分析。此外,對(duì)上述未達(dá)到基線分離色譜峰的峰面積進(jìn)行預(yù)處理:當(dāng)何首烏及單味飲片在同一保留時(shí)間處均有色譜峰時(shí),以何首烏飲片溶液中該色譜峰峰面積為a,單味飲片溶液中該色譜峰峰面積為b,何首烏與單味飲片配伍藥對(duì)溶液中該色譜峰峰面積為c,由于本研究的共有峰均來(lái)源于何首烏,假設(shè)藥對(duì)配伍溶液中該色譜峰峰面積的變化為何首烏中該成分的變化,故該色譜峰的峰面積為c-b,如果該值為負(fù)數(shù),則以0表示。
PCA可對(duì)原始數(shù)據(jù)所包含的多個(gè)變量(即多指標(biāo))進(jìn)行擬合,以新的低維度變量(即主成分)代替原始高維度變量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)樣本多指標(biāo)數(shù)據(jù)的降維,體現(xiàn)不同中藥樣品聚類(lèi)的相似性、中藥樣品與指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)信息等[4,17]。PCA結(jié)果顯示,何首烏單味飲片以及何首烏與枸杞子、熟地黃、白芍、黨參、墨旱蓮、當(dāng)歸、甘草、黃芪、麥冬的配伍藥對(duì)聚為一類(lèi),配伍藥物均為補(bǔ)虛類(lèi)藥物,提示何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)藥物配伍后的成分含量變化具有相似性。
OPLS-DA可在有監(jiān)督的情況下提取利于樣品分類(lèi)的變量信息,能較大程度地降低系統(tǒng)噪聲的干擾,提高分類(lèi)效能,具有較好的樣本分組能力[18]。OPLS-DA結(jié)果顯示,何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)、非補(bǔ)虛類(lèi)藥物在配伍過(guò)程中,其成分分散在兩個(gè)不同區(qū)域,具有明顯的差異。筆者曾嘗試采用液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)VIP值>1的成分(7、4、6、3號(hào)峰)進(jìn)行鑒定,但4、6號(hào)峰對(duì)應(yīng)的成分在正負(fù)離子下均無(wú)響應(yīng),7、3號(hào)峰的分子質(zhì)量分別為406、246,由于試驗(yàn)條件有限未能獲得二級(jí)質(zhì)譜圖,故暫無(wú)法根據(jù)一級(jí)質(zhì)譜推斷其成分結(jié)構(gòu)。雖然8號(hào)峰的質(zhì)譜信息顯示其結(jié)構(gòu)為2,3,5,4′-四羥基二苯乙烯-2-O-β-D-葡萄糖苷,但該成分的VIP值小于0.5,提示該成分不是引起何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)、非補(bǔ)虛類(lèi)藥物配伍后含量差異的主要原因。
《神農(nóng)本草經(jīng)》中將藥物的配伍關(guān)系歸納為“七情”,其中“相須”是指兩種功效類(lèi)似的藥物配合應(yīng)用,以增強(qiáng)原有藥物的功效[19]。本研究前期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),何首烏多與補(bǔ)虛類(lèi)藥物“相須”配伍入藥[14]。何首烏與補(bǔ)虛類(lèi)藥物在“相須”配伍過(guò)程中其成分含量變化具有相似性,這為何首烏“相須”配伍機(jī)理研究提供了新的思路。此外,本研究中,何首烏與配伍藥材均以質(zhì)量比1 ∶ 1進(jìn)行配伍共煎,而臨床實(shí)際應(yīng)用中藥配伍的比例較為多樣。有研究認(rèn)為,不同比例的何首烏-牛膝配伍對(duì)何首烏所含成分的影響有所差異[20]。因此,不同配伍比例下的含量變化規(guī)律還有待后續(xù)研究進(jìn)一步探討。
綜上所述,所建指紋圖譜操作簡(jiǎn)便,結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析可用于評(píng)價(jià)以何首烏為核心的32個(gè)配伍藥對(duì)共有成分的含量變化。
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(收稿日期:2020-05-15 修回日期:2020-09-01)
(編輯:陳 宏)