Hier tonen we een standaardprotocol dat multi-fase massaspectrometriebomen combineert met een fragmentatieproces gebaseerd op Huoxiang Zhengqi orale vloeistof.
Method Article
Hier tonen we een standaardprotocol dat multi-fase massaspectrometriebomen combineert met een fragmentatieproces gebaseerd op Huoxiang Zhengqi orale vloeistof.
Chinese kruidenverbindingen (CHC's) spelen een onvervangbare rol in de Chinese geneeskunde, en het identificeren van hun complexe bestanddelen is de afgelopen jaren een belangrijk onderzoeksaandachtspunt geweest. Huoxiang Zhengqi orale vloeistof is een klassiek Chinees patentmedicijn waarvan de chemische samenstelling verder onderzoek op moleculair niveau vereist. Traditionele massaspectrometers, zoals time-of-flight en Orbitrap, leveren doorgaans alleen secundaire fragmentatie-informatie. Op basis van een lineaire ionenval-massaspectrometer konden verbindingen grondiger worden afgebroken, waardoor diepere fragmentinformatie werd verkregen. Dit artikel ontwikkelt een structurele exploratietechniek voor onbekende verbindingen in CHC's, waaronder voorbehandeling van monsters, ultra-performance vloeistofchromatografiepreparatheid, massaspectrometrievoorbereiding, full-spectrum testen, secundaire massaspectrometrietesten, multi-niveau massaspectrometrietesten en resultaatanalyse. Representatieve resultaten tonen het afleidingsproces van de samengestelde structuur aan. We bespreken factoren die de experimentele techniek beïnvloeden, zoals isomeren, polyhydroxyverbindingen en instrumentresolutie. Gebaseerd op de afleiding van de microscopische moleculaire structuur van onbekende verbindingen via fragmentatie van multistadium massaspectrometrie, is de gevestigde experimentele methode veelzijdig en toepasbaar voor structurele karakterisering van bioactieve kleine moleculen in de traditionele Chinese geneeskunde en hun koppeling aan farmacologische mechanismen.
Chinese kruidenverbindingen (CHC's), als onschatbare bezittingen van de traditionele Chinese geneeskunde (TCM), hebben millennia aan gevalideerde klinische ervaring opgedaan1. Ze vervullen een onvervangbare rol in ziektepreventie, therapeutische interventie en revalidatie2. Door multi-kruidensynergisme behandelen CHC's het menselijk lichaam holistisch, waarbij de kernprincipes van holisme en op syndroomdifferentiatie gebaseerde therapieoperationeel worden toegepast 3. Binnen hedendaagse medische kaders krijgen CHC's wereldwijde erkenning voor hun polyfarmacologische mechanismen die multi-target routesbetrekken, met brede toepassingen die zich bevatten bij spijsverteringsstoornissen, luchtweginfecties en immunomodulatie5. Huoxiang Zhengqi orale vloeistof (HXZQ) belichaamt klassieke CHC-formuleringen6. De samenstelling omvat meerdere medicinale kruiden zoals patchouli, perillablad, angelica dahurica, atractylodes, poria en gedroogde mandarijnenschil. Het staat bekend om zijn vermogen om vochtige, warmteverlichtende, vochtverzachtende en maagversterkende eigenschappen te geven7. HXZQ wordt klinisch ingezet tegen vocht-geïnduceerde influenza-achtige syndromen, epigastrische uitzetting, braken en diarreeaandoeningen8. Technologische vooruitgang heeft het CHC-onderzoek verschoven van fenomenologische observatie naar moleculaire, mechanistische en verbindingsniveau-onderzoeken9, zoals het gebruik van proteomica en metabolomica-technieken om de actieve componenten te identificeren, waarmee de wetenschappelijke basis ligt voor de globalisering van TCM. Daardoor bevordert een rigoureuze analyse van de chemische bestanddelen en farmacodynamiek van HXZQ niet alleen de standaardisatie van de CHC, maar katalyseert het ook innovatieve geneesmiddelenontdekking.
De HXZQ is een multi-kruidenformulering waarvan de inherente chemische complexiteit voortkomt uit de samengestelde botanische bestanddelen11. Gekenmerkt door een diverse reeks fytochemische klassen—waaronder vluchtige oliën, coumarinen, lignanen, polysachariden en alkaloïden—bevat HXZQ zowel goed gekarakteriseerde bioactieve verbindingen als een aanzienlijke pool van structureel niet-geannoteerde bestanddelen12. Dynamische fluctuaties in belangrijke componenten (bijv. vluchtige oliën, flavonoïden, alkaloïden) kunnen optreden door variaties in extractieprotocollen en opslagomstandigheden, wat de cruciale noodzaak van systematische chemische profileringonderstreept 6. Binnen het kader van de modernisering van traditionele Chinese geneeskunde (TCM) verduidelijkt diepgaande compositieanalyse van klassieke formuleringen zoals HXZQ niet alleen de materiële basis achter hun therapeutische effectiviteit, maar biedt ook empirische ondersteuning voor kwaliteitscontrole, gestandaardiseerde productie en monitoring van bijwerkingen10. Hoewel verbindingen met hoge hoeveelheden in HXZQ uitgebreid zijn gedocumenteerd, blijft een aanzienlijk deel van de chemische component ongekarakteriseerd13. De structurele diversiteit van de bestanddelen, gecombineerd met de lage hoeveelheid potentieel bioactieve moleculen, vormt enorme uitdagingen voor een alomvattende identificatie met conventionele analytische technieken zoals chromatografie en spectroscopie14. Opmerkelijk is dat isomerie veel voorkomt in meerdere fytochemische klassen in HXZQ, waaronder coumarinen, lignanen en polysacchariden, wat structurele differentiatie verder bemoeilijkt15. Aanvullende barrières voor nauwkeurige compoundannotatie zijn onder meer een lage analytenabundantie en matrixinterferentie-effecten. Gezamenlijk benadrukken deze factoren een belangrijk grensgebied in HXZQ-onderzoek: de ontwikkeling van robuuste analytische strategieën om nauwkeurige, hoogdekkende identificatie van het volledige chemische complement te bereiken.
Hedendaagse massaspectrometrie (MS)-platforms ondervinden inherente beperkingen bij het karakteriseren van complexe matrices, waaronder ionenco-elutionartefacten en onvolledige spectrale databasedekking16. In deze context zijn tandemmassaspectrometrie (MS/MS) en multi-traps massaspectrometrie (MSn) naar voren gekomen als onmisbare analytische strategieën voor de novo structurele opheldering van onbekende verbindingen17. Hoewel conventionele hoogresolutie MS-systemen zoals quadrupole time-of-flight (Q-TOF) MS en Orbitrap MS hoogwaardige MS/MS-fragmentdata genereren, is hun nut beperkt tot enkelvoudige fragmentatiegebeurtenissen. Ondanks deze beperking leveren deze platforms rijke structurele inzichten met uitzonderlijke gevoeligheid en resolutie, vooral bij het analyseren van complexe mengsels18. Daarentegen maakt lineaire ionenval (LIT) MS gebruik van een meerfasige botsings-geïnduceerde dissociatiemodus (CID) die sequentiële, iteratieve fragmentatie van moleculaire ionen mogelijk maakt. Deze unieke mogelijkheid maakt stapsgewijze dissectie van samengestelde skeletten en functionele groepen mogelijk, waardoor de ondubbelzinnige kwalitatieve identificatie van structureel diverse onbekende analytenmogelijk wordt 19. Om in te spelen op de onvervulde behoefte aan een uitgebreide karakterisering van complexe CHC-matrices, presenteert deze studie een LIT-MS-gebaseerde analytische workflow die is afgestemd op de identificatie van onbekende verbindingen. Door gebruik te maken van de hoge ionenvangstefficiëntie en snelle scansnelheid van de LIT, verbetert deze aanpak de doorvoer en nauwkeurigheid van de novo structurele annotatie. De toepassing van deze workflow op HXZQ heeft als doel om: (1) bestaande methodologieën voor het profileren van niet-gekarakteriseerde chemische bestanddelen in HXZQ aan te vullen; (2) een technisch kader opzetten ter ondersteuning van standaardisatieonderzoek voor andere CHC-formuleringen; en (3) de vertaling van TCM van empirische praktijk naar evidence-based, precisiegeneeskunde te versnellen.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Voorbeeld van voorbehandeling
2. Ultra-performance vloeistofchromatografie (UPLC) voorbereiding
3. MS-voorbereiding
4. Volledige MS-test
5. MS/MS-test
6. MSn test
7. Parameteroptimalisatie
8. Resultaatanalyse
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
We stelden voor dat alle m/z-informatie eerst gecolleerd moest worden, en vervolgens de massaverschil tussen het moederion en het fragmention werd berekend. Ik vond de verbinding die in de database of literatuur werd gerapporteerd, en leidde vervolgens de onbekende verbindingsstructuur omgekeerd af op basis van deze bekende structuur.
Alle gedetecteerde verbindingen en hun bijbehorende fragmentionen werden gepresenteerd door m/z-waarden. Een subset van deze fragmentionen kon worden gekoppeld a...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De combinatie van LIT-MS en de MSn fragmentatietechnologie biedt een methode om onbekende verbindingen in CHC's te identificeren. In tegenstelling tot traditionele tandem MS-modi in Orbitrap en Q-TOF MS, kan lineaire ionenval specifiek doelionen opvangen, waardoor interferentie door co-eluerend ionen23 effectief wordt voorkomen. Deze methode bereikt moleculaire precisie en levert relatief nauwkeurige chemische structurele informatie, waarmee het gedeelt...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
De auteurs geven geen concurrerende financiële belangen aan.
Dit werk werd gefinancierd door een speciaal project voor prestatie-stimulans en begeleiding van het Chongqing Wetenschappelijk Onderzoeksinstituut (cstc2022jxjl120005). Wetenschappelijk en technologisch onderzoeksproject van de Chongqing Gemeentelijke Onderwijscommissie (KJZD-K202315102). Chongqing Medisch Wetenschappelijk Onderzoeksproject (Gezamenlijk project van de Chongqing Gezondheidscommissie en het Wetenschaps- en Technologiebureau (2022DBXM007)). Ziekenhuis Special van Xinglin Scholar van de Chengdu Universiteit van TCM (YYZX202160).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Acetonitrile | Thermo Scientific | CAS 75-05-8 | Vloeibare toestand |
| Mierenzuur | Thermo Scientific | CAS 64-18-6 | Vloeibare toestand |
| Huoxiang Zhengqi oraal vloeibaar | Chongqing Taiji Industry (Group) Co., Ltd. | Staat Drug Standaard Code Z50020409 | Object van studie |
| Lineaire ionenval massaspectrometer | Thermo Scientific | LTQ XL | IT-MS instrument |
| Vloeistofchromatograaf | Thermo Scientific | U3000 | UPLC instrument |
| Xcalibur | Thermo Scientific | versie 2.0 | UPLC-IT-MS operationele software |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission