Method Article

Approche technique pour l’analyse structurelle d’un composé inconnu dans le liquide oral Huoxiang Zhengqi basée sur la spectrométrie de masse linéaire par piège à ions

DOI:

10.3791/70672

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April 3rd, 2026

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1General Surgery, Chongqing Traditional Chinese Medicine Hospital, The First Affiliated Hospital of Chongqing College of Traditional Chinese Medicine, 2Department of Cardiology, Chongqing Traditional Chinese Medicine Hospital, The First Affiliated Hospital of Chongqing College of Traditional Chinese Medicine, 3Chongqing Taiji Industry, 4Chongqing Clinical Research Center for Dermatology, Department of Dermatology, Chongqing Traditional Chinese Medicine Hospital, The First Affiliated Hospital of Chongqing College of Traditional Chinese Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ici, nous montrons un protocole standard qui combine des arbres de spectrométrie de masse à plusieurs étapes avec un processus de fragmentation basé sur le liquide oral Huoxiang Zhengqi.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les composés à base de plantes chinois (CHC) jouent un rôle irremplaçable en médecine chinoise, et l’identification de leurs constituants complexes a été un axe de recherche majeur ces dernières années. Le liquide oral Huoxiang Zhengqi est un médicament breveté chinois classique dont la composition chimique nécessite une investigation supplémentaire au niveau moléculaire. Les spectromètres de masse traditionnels, tels que le temps de vol et Orbitrap, ne fournissent généralement que des informations secondaires sur la fragmentation. Sur la base d’un spectromètre de masse linéaire à piège à ions, les composés pouvaient être décomposés plus en profondeur, obtenant ainsi des informations fragmentaires plus profondes. Cet article développe une technique d’exploration structurelle pour des composés inconnus dans les CHC, englobant le prétraitement des échantillons, la préparation de chromatographie liquide ultra-performance, la préparation par spectrométrie de masse, les tests à spectre complet, les tests de spectrométrie de masse secondaire, les tests de spectrométrie de masse multi-niveaux et l’analyse des résultats. Les résultats représentatifs démontrent le processus de dérivation de la structure composée. Nous discutons des facteurs influençant la technique expérimentale, tels que les isomères, les composés polyhydroxylés et la résolution de l’instrument. Basée sur la dérivation de la structure moléculaire microscopique de composés inconnus par fragmentation par spectrométrie de masse à plusieurs étages, la méthode expérimentale établie est polyvalente et applicable à la caractérisation structurelle de petites molécules bioactives en médecine traditionnelle chinoise et à leur lien avec des mécanismes pharmacologiques.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Les composés à base de plantes chinois (CHC), en tant que ressources inestimables de la médecine traditionnelle chinoise (MTC), ont accumulé des millénaires d’expérience cliniquevalidée 1. Ils remplissent un rôle irremplaçable dans la prévention des maladies, l’intervention thérapeutique et la rééducation2. Grâce à la synergie multi-plantes, les CHC traitent le corps humain de manière holistique, en mettant en œuvre les principes fondamentaux de l’holisme et de la thérapie basée sur la différenciation dusyndrome 3. Dans les cadres médicaux contemporains, les CHC sont reconnus mondialement pour leurs mécanismes polypharmacologiques impliquant des voiesmulti-cibles 4, avec des applications larges couvrant les troubles digestifs, les infections respiratoires et l’immunomodulation5. Le liquide oral Huoxiang Zhengqi (HXZQ) incarne les formulations classiques duCHC 6. Sa composition intègre plusieurs plantes médicinales telles que le patchouli, la feuille de pérille, l’angélica dahurica, les atractylodes, la poria et l’écorce de mandarine séchée. Il est réputé pour sa capacité à conférer des propriétés diaphorétiques, dégageantes de la chaleur, résolutions de l’humidité et tonifiantes de l’estomacde la rate 7. Le HXZQ est utilisé cliniquement contre les syndromes grippaux induits par l’humidité, la distension épigastrique, les vomis et les affectionsdiarrhéiques 8. Les avancées technologiques ont fait passer la recherche en CCT de l’observation phénoménologique vers des investigations moléculaires, mécanistiques etcomposées 9, telles que l’utilisation de techniques de protéomique et de métabolomique pour identifier les composants actifs, établissant ainsi les bases scientifiques de la mondialisation de la MTC. Par conséquent, une analyse rigoureuse des constituants chimiques et de la pharmacodynamique du HXZQ fait non seulement progresser la normalisation des CHC, mais catalyse également la découverte de médicamentsinnovants 10.

Le HXZQ est une formulation multi-herbes dont la complexité chimique inhérente provient de ses constituants botaniquescomposites 11. Caractérisé par une grande diversité de classes phytochimiques — incluant les huiles volatiles, les coumarines, les lignanes, les polysaccharides et les alcaloïdes — HXZQ contient à la fois des composés bioactifs bien caractérisés et un important réservoir de constituants structurellementnon annotés 12. Des fluctuations dynamiques dans des composants clés (par exemple, huiles volatiles, flavonoïdes, alcaloïdes) peuvent survenir en raison de variations dans les protocoles d’extraction et les conditions de stockage, soulignant la nécessité cruciale d’un profilage chimiquesystématique 6. Dans le cadre de la modernisation de la médecine traditionnelle chinoise (MTC), une analyse compositionnelle approfondie des formulations classiques comme HXZQ éclaire non seulement la base matérielle sous-jacente à leur efficacité thérapeutique, mais fournit également un soutien empirique au contrôle qualité, à la fabrication standardisée et au suivi des événementsindésirables 10. Bien que les composés à forte abondance dans HXZQ aient été largement documentés, une part significative de sa composante chimique reste noncaractérisée 13. La diversité structurelle de ses constituants, combinée à la faible abondance de nombreuses molécules potentiellement bioactives, pose des défis considérables à une identification complète utilisant uniquement des techniques analytiques conventionnelles telles que la chromatographie et la spectroscopie14. Notamment, l’isomérie est répandue dans plusieurs classes phytochimiques dans HXZQ, notamment les coumarines, les lignanes et les polysaccharides, compliquant encore la différenciationstructurelle 15. D’autres obstacles à une annotation composée précise incluent une faible abondance d’analytes et des effets d’interférence matricielle. Collectivement, ces facteurs mettent en lumière une frontière clé de la recherche sur le HXZQ : le développement de stratégies analytiques robustes permettant d’identifier précisément et à haute couverture l’ensemble de son ensemble chimique.

Les plateformes contemporaines de spectrométrie de masse (EM) rencontrent des limites inhérentes à la caractérisation de matrices complexes, notamment les artefacts de co-élution ionique et une couverture incomplète de bases de donnéesspectrales 16. Dans ce contexte, la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) et la spectrométrie de masse à plusieurs étages (MSn) sont apparues comme des stratégies analytiques indispensables pour l’élucidation structurale de novo de composésinconnus 17. Alors que les systèmes MS conventionnels à haute résolution tels que le quadrupôle de temps de vol (Q-TOF) MS et Orbitrap MS génèrent des données de fragments MS/MS de haute qualité, leur utilité est limitée aux événements de fragmentation à un seul étage. Malgré cette limitation, ces plateformes offrent des connaissances structurelles riches avec une sensibilité et une résolution exceptionnelles, notamment lors de l’analyse de mélangescomplexes 18. En revanche, la sécréticulité par piège linéaire d’ions (LIT) utilise un mode de dissociation induite par collision (CID) à plusieurs étapes qui permet la fragmentation séquentielle et itérative des ions moléculaires. Cette capacité unique permet une dissection étape par étapes de squelettes composés et de groupes fonctionnels, facilitant l’identification qualitative sans ambiguïté d’analytes inconnusstructurellement divers 19. Pour répondre au besoin non satisfait de caractérisation complète des matrices CHC complexes, cette étude présente un flux de travail analytique basé sur LIT-MS, adapté à l’identification de composés inconnus. En tirant parti de la grande efficacité de capture d’ions et de la rapidité de balayage du LIT, cette approche améliore le débit et la précision de l’annotation structurelle de novo . L’application de ce flux de travail à HXZQ vise à : (1) compléter les méthodologies existantes pour le profilage des constituants chimiques non caractérisés dans HXZQ ; (2) établir un cadre technique pour soutenir la recherche de normalisation pour d’autres formulations de CHC ; et (3) accélérer la traduction de la MTC de la pratique empirique vers la médecine de précision fondée sur des preuves.

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Protocol

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1. Prétraitement par exemple

  1. Ouvrez l’emballage du HXZQ commercial. Transférez avec précision 0,1 mL de HXZQ dans une bouteille d’échantillon de 2 mL, puis ajoutez 0,9 mL d’eau. Secouez la solution jusqu’à ce qu’elle soit bien mélangée.
  2. Préparez une seringue d’injection (1 mL) et un filtre à membrane microporeuse (0,22 μm). Filtrez la solution dans une nouvelle bouteille d’échantillon de 2 mL.
    REMARQUE : Prenez les précautions personnelles appropriées lors des procédures expérimentales.

2. Préparation à la chromatographie liquide ultra-performance (UPLC)

  1. Double-cliquez sur le logiciel Xcalibur . Cliquez sur Prêt à télécharger, puis sur le bouton Contrôle Direct . Cliquez sur la colonne Module de pompe dans la fenêtre contextuelle, réglez %B à 50, %C à 0 et %D à 0 (Figure 1).
  2. Cliquez sur le bouton Moteur pour passer en état On. Cliquez sur le bouton Plus d’options , réglez le Flux à 5 [mL/min] et le Temps à 180 [s] dans la fenêtre contextuelle. Cliquez sur le bouton Purger , puis sur le bouton OK dans la fenêtre contextuelle.
    REMARQUE : La phase mobile est constante à 0,3 mL/min avec 50 % d’A (0,1 % de solution formique) et 50 % de B (acétonitrule) sans température de colonne en l’absence de colonne chromatographique. Le volume d’injection par défaut est généralement de 1 μL.

3. Préparation à la maîtrise

  1. Retournez à la fenêtre principale du logiciel, cliquez sur le bouton Vue de configuration de séquence . Cliquez sur le bouton Ouvrir pour importer le modèle déjà modifié, puis cliquez droit sur le Nom de la méthode et cliquez sur le bouton Ouvrir le fichier pour ouvrir le fichier de méthode.
  2. Dans la fenêtre contextuelle Installation d’instrument, réglez la première messe (m/z) à 100 et la dernière messe (m/z) à 1200. Cliquez sur le bouton Enregistrer pour enregistrer la méthode.
    REMARQUE : Les conditions par défaut de la EM comprenaient une température de source d’ions à 350 °C, une plage initiale de MS entre 80 et 1200 Da, le mode collision à la dissociation induite par la collision (CID), et l’énergie de collision à 35.

4. Test complet de la SEP

  1. Cliquez sur le bouton Séquence de Course , puis sur le bouton OK dans la fenêtre contextuelle. Attendez que l’injection de l’échantillon soit terminée (Figure 2).
    REMARQUE : Avant le test, veuillez placer la bouteille d’échantillon de 2 mL dans le bac d’échantillons de l’instrument.
  2. Cliquez sur le bouton Vue de la feuille de route , puis sur l’icône Navigateur de qualification pour ouvrir la fenêtre du Navigateur de Qualitat. Cliquez sur le bouton Ouvrir , sélectionnez le fichier de données avec .raw format dans le dossier, puis double-cliquez dessus pour ouvrir le fichier.
  3. Faites un clic droit sur la fenêtre du chromatogramme, puis cliquez sur le bouton Ranges . Dans la section Filtre de balayage, sélectionnez ESI Full MS. Dans la section Type de parcelle, choisissez TIC. Cliquez sur le bouton OK , puis la fenêtre affichera le chromatogramme ionique total de l’échantillon.
  4. Cliquez sur le bouton Poussoir en haut à droite de la fenêtre du spectre de masse.
  5. Dans la fenêtre du chromatogramme, cliquez et glissez pour sélectionner une région temporelle avec l’abondance relative la plus forte. La fenêtre du spectre de masse affichera les ions correspondants du spectre de masse. Enregistrez les valeurs m/z pour le niveau suivant de spectrométrie de masse.

5. Test MS/MS

  1. Retour à la fenêtre de configuration des instruments. Dans la colonne Masse Parent de la ligne n=2, entrez la valeur m/z du composé enregistrée à l’étape précédente. Cliquez sur le bouton Enregistrer pour enregistrer la méthode.
  2. Retournez à la fenêtre logicielle. Cliquez sur le bouton Vue de configuration de séquence , modifiez le nom du fichier, puis cliquez sur le bouton Enregistrer pour enregistrer la séquence.
  3. Cliquez sur le bouton Séquence de Course , puis sur le bouton OK dans la fenêtre contextuelle. Attendez que l’injection de l’échantillon soit terminée.
  4. Retourner à la fenêtre du Navigateur de qualification. Cliquez sur le bouton Ouvrir , sélectionnez le fichier de données avec .raw format dans le dossier, puis double-cliquez dessus pour ouvrir le fichier
  5. Faites un clic droit sur la fenêtre du chromatogramme, puis cliquez sur le bouton Ranges . Dans la section Filtre de balayage, sélectionnez ESI Full MS. Dans la section Type de parcelle, choisissez TIC. Cliquez sur le bouton OK , puis la fenêtre affichera le chromatogramme ionique total de l’échantillon.
  6. Cliquez sur le bouton Poussoir en haut à droite de la fenêtre du spectre de masse.
  7. Dans la fenêtre du chromatogramme, cliquez et glissez pour sélectionner une région temporelle avec l’abondance relative la plus forte. La fenêtre du spectre de masse affichera les ions correspondants du spectre de masse. Enregistrez les valeurs m/z pour le niveau suivant de spectrométrie de masse.

6. TestMS n

  1. Retour à la fenêtre de configuration des instruments. Dans la colonne Masse Parent de la ligne n=3, entrez la valeur m/z du composé enregistrée à l’étape précédente. Cliquez sur le bouton Enregistrer pour enregistrer la méthode.
  2. Répétez les étapes 4.2 à 4.5 pour compléter l’injection d’échantillons et la visualisation des données. Arrêtez l’analyseMSN dès qu’aucun ion fragment stable n’est observé.

7. Optimisation des paramètres

  1. Retour à la fenêtre de configuration des instruments. Dans la colonne type d’acte, cliquez sur CID puis sélectionnez PQD ou ETD pour changer le mode collision.
  2. Dans la colonne énergie de collision normalisée, cliquez sur 35 puis réglez sur 20 ou 50 pour modifier l’énergie de collision.
    REMARQUE : Mélangez tous les résidus chimiques et solvants dans le contenant de déchets organiques.

8. Analyse des résultats

  1. Dessinez manuellement l’ion parent et l’ion de fragmentation dans le logiciel de dessin, incluant la structure de l’ion parent, le nom du composé et la valeur du rapport masse/charge (m/z).
  2. Par exemple, pour le composé inconnu avec m/z=623,21, observez la fragmentation résultante. Ici, le fragment intermédiaire avait un m/z=461,15 à MS/MS. La différence de masse était de 162,06 Da, correspondant à une structure hexose.
  3. En analysant cela plus en détail, le fragment intermédiaire avec m/z=461.15 s’est à nouveau fragmenté pour former un néobyakangelicol avec m/z=315.09 à MS3. La différence de masse était de 146,06 Da, correspondant à une structure désoxyhexaméthylose. C’est-à-dire que l’intermédiaire avec m/z=461,15 avait une unité désoxyhexaméthylose de plus que le néobayakangélique.
  4. Dans la structure de Neobyakangelicol, analysez la position de liaison. Ici, le groupe hydroxyle exposé était la position la plus susceptible d’être connecté à un désoxyhexaméthylose. De même, le groupe hydroxyle en C1 sur l’unité désoxyhexaméthylose était le plus susceptible d’être connecté à un hexose. Enfin, obtenir la structure du composé inconnu avec m/z=623,21.

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Results

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Nous avons suggéré que toutes les informations m/z devaient d’abord être collectées, puis la différence de masse entre l’ion parent et l’ion fragment était calculée. J’ai trouvé le composé rapporté dans la base de données ou la littérature, puis j’ai déduit la structure du composé inconnu inversement à partir de cette structure connue.

Tous les composés détectés et leurs ions fragments correspondants étaient présentés par des valeurs m/z. Un sous-ensemble de ces ions fragments pouvait être ass...

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Discussion

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La combinaison de LIT-MS et de sa technologiede fragmentation MS n fournit une méthode pour identifier les composés inconnus dans les CHC. Contrairement aux modes traditionnels en tandem MS dans Orbitrap et le MS Q-TOF, le piège linéaire à ions peut capturer spécifiquement les ions cibles, évitant ainsi efficacement les interférences dues aux ions23 coéluants. Cette méthode atteint une précision au niveau moléculaire, fournissant des informations struct...

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Disclosures

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Les auteurs ne déclarent aucun intérêt financier concurrent.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce travail a été financé par un projet spécial d’incitation à la performance et d’orientation de l’Institut de Recherche Scientifique de Chongqing (cstc2022jxjl120005). Projet de recherche scientifique et technologique de la Commission municipale de l’éducation de Chongqing (KJZD-K202315102). Projet de recherche scientifique médicale de Chongqing (projet conjoint de la Commission de la santé de Chongqing et du Bureau des sciences et technologies (2022DBXM007). Boursier spécial de l’Hôpital Xinglin de l’Université de Chengdu de la MTC (YYZX202160).

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AcétonitrileThermo ScientificCAS 75-05-8État liquide
Acide formiqueThermo ScientificCAS 64-18-6État liquide
Huoxiang Zhengqi Liquide OralChongqing Taiji Industry (Group) Co., Ltd.Code de la Norme Pharmaceutique d'État Z50020409Objet d'étude
Spectromètre de masse à piège ionique linéaireThermo ScientificLTQ XLInstrument IT-MS
Chromatographe liquideThermo ScientificU3000Instrument UPLC
XcaliburThermo Scientificversion 2.0Logiciel opérationnel UPLC-IT-MS

References

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