W niniejszym badaniu opracowano zintegrowaną strategię łączącą UHPLC–MS/MS i HRMS, aby wykryć potencjalnie hepatotoksyczne związki zawierające furan w Dioscorea bulbifera L.
Artykuł metodologiczny
W niniejszym badaniu opracowano zintegrowaną strategię łączącą UHPLC–MS/MS i HRMS, aby wykryć potencjalnie hepatotoksyczne związki zawierające furan w Dioscorea bulbifera L.
Dioscorea bulbifera L. (DBL), tradycyjny ziołolek stosowany w leczeniu chorób tarczycy i guzów, wzbudził poważne obawy dotyczące bezpieczeństwa ze względu na potencjalne działanie hepatotoksyjne. Wcześniejsze badania sugerują, że to uszkodzenie wątroby może być związane z metabolicznym aktywowaniem związków zawierających furan (FCC) obecnych w DBL. Systematycznie scharakteryzowaliśmy FCC i ich reaktywne metabolity w ekstrakcie DBL za pomocą zintegrowanego podejścia analitycznego łączącego ultrawydajną chromatografię cieczową w połączeniu z tandemografią mas (UHPLC-MS/MS) oraz ultrawysokowydajną chromatografią cieczową połączoną z tandemową spektrometrią mas wysokiej rozdzielczości (UHPLC-HRMS). Stosując zarówno ukierunkowaną, jak i nieukierunkowaną spektrometrię mas, zidentyfikowaliśmy łącznie 849 składników w wodnistym ekstrakcie DBL, w tym 10 furanoditerpenoidów oraz 17 dodatkowych FCC. Aby wyjaśnić szlaki aktywacji metabolicznej, użyliśmy glutationu (GSH) i 4-bromobenzylaminy (BBA) jako podwójnych środków pułapkowych w systemie inkubacji wątroby myszy (MLM). Dzięki metabolizmowi podleganemu P450 udało się skutecznie uwięzić i scharakteryzować siedem odpowiadających adduktów pochodzących z diosbulbiny B (DSB), C (DSC), D (DSD), E (DSE), L (DSL), N (DSN) oraz 2-pentylfuranu. Niniejsze badanie ustanawia wrażliwe i konkretne podejście do kompleksowego profilowania potencjalnie hepatotoksycznych związków furanu w DBL oraz dostarcza cennych informacji na temat powstawania reaktywnych metabolitów i mechanizmów toksyczności związanych z ziołowym lekiem zawierającym furan.
Obawy dotyczące bezpieczeństwa związane z tradycyjną medycyną chińską (TCM), zwłaszcza uszkodzenia wątroby wywołane lekami (DILI), utrudniają ich szeroką użyteczność kliniczną i modernizację 1,2,3. Rosnące dowody sugerują, że większość składników TCM nie jest z natury toksyczna; Zamiast tego ich hepatotoksyczność wynika z aktywacji metabolicznej in vivo 1,4,5. Związki zawierające furan (FCC) są dobrze znane jako znaczące prekursory hepatotoksyczne, podlegające metabolicznej aktywacji podlegającej P450, co prowadzi do produkcji wysoce reaktywnych elektrofilowych pośredników, w szczególności cis-enedialnych, które są kluczowe w inicjowaniu toksyczności wątroby. Te elektrofilowe metabolity tworzą kowalencyjne adukty z cysteinowymi tiolami oraz aminogrupami niezbędnych białek, co ułatwia postęp toksycznych efektów 6,7,8.
W TCM Dioscorea bulbifera L. (DBL) była szeroko stosowana w leczeniu chorób tarczycy, guzów i chorób skóry 9,10. Łącznie wyizolowano i scharakteryzowano 152 składniki chemiczne z DBL, w tym 41 furanoditerpenoidów11. Wśród nich wykazano, że diosbulbina B (DSB), główny bioaktywny składnik, wywołuje uszkodzenia wątroby w modelach myszych, efekt ściśle powiązany z powstaniem DSB-pochodnej cis-enedial (DDE)12,13. Dzięki postępom w instrumentacji analitycznej, spektrometria mas stała się ważnym narzędziem do analizy złożonych składników chemicznych i metabolitów TCM14,15. Tradycyjnie cis-enediale produkowane przez metabolizm DSB wykrywa się poprzez uwięzienie elektrofilowych substancji z N-acetylo-L-lizyną w połączeniu z glutationem lub N-acetylo-L-cysteiną, a następnie analizą LC-MS/MS uzyskanych chemicznie stabilnych pochodnych pirrolowych16,17. Bazując na tym podejściu, wcześniej opracowaliśmy ulepszoną strategię wykorzystującą jednoczesne pułapki metabolicznych pośredników pochodzących z furanu z GSH i BBA, połączoną z analizą LC-MS/MS za pomocą neutralnego skanu strat 129 Da oraz skanu jonów prekursorowych m/z 272 dla aduktów GSH, wraz ze skanem jonów prekursorowych 1:1 m/z 169 i 171 pochodzącym z połowy BBA do wykrywania pirrolu (Rysunek 1)18, 19. Choć skuteczne dla znanych furanoidów, to podejście wykazuje wyraźne ograniczenia stosowane w złożonych mieszaninach, szczególnie w przypadku FCC pozbawionych wcześniejszych informacji strukturalnych. Dlatego nadal istnieje pilna potrzeba kompleksowej strategii analitycznej, która umożliwi dokładną charakterystykę chemiczną złożonych macierzy TCM, jednocześnie wspierając efektywne przesiewowe badania prekursorów hepatotoksycznych.
Przedstawiamy tutaj zintegrowaną strategię systematycznej charakterystyki potencjalnie hepatotoksycznych FCC w DBL (Rysunek 2). Strategia obejmuje trzy kluczowe etapy: (i) kompleksowe profilowanie chemiczne wodnego ekstraktu DBL z wykorzystaniem szeroko ukierunkowanej metabolomiki (WTM) na podstawie UHPLC–MS/MS; (ii) łapanie reaktywnych pośredników generowanych przez FCC z GSH i BBA; oraz (iii) wykrywanie i wyjaśnianie strukturalne adduktów GSH/BBA powstałych w wyniku metabolicznej aktywacji potencjalnie toksycznych składników przy użyciu HPLC–MS/MS oraz UHPLC–MS/MS. To zintegrowane podejście umożliwia jednoznaczną identyfikację kluczowych toksycznych prekursorów odpowiedzialnych za hepatotoksyczność indukowaną przez DBL z złożonych macierzy TCM i zapewnia wysoce wrażliwe i szczegółowe ramy oceny bezpieczeństwa TCM.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Odczynniki i sprzęt użyty w tym badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.
1. Przygotowanie rozwiązania testowego DBL
2. Charakterystyka chemiczna DBL
3. Charakterystyka sprzężeń GSH/BBA generowanych w inkubacjach MLM
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Zidentyfikowane FCC w DBL
Do scharakteryzowania profilu chemicznego DBL zastosowano kombinację potrójnych kwadrupolów WTM i profilowania HRMS. To podwójne podejście umożliwiło kompleksową analizę wyekstrahowanych par jonów, generując bardzo pouczające chromatogramy jonów ekstrahowanych (EIC, rysunek 3A) oraz całkowite chromatogramy jonowe (TICs, rysunek 3B). W zoptymalizowanych warunkach chromatograficznych i detekcyjnych zidentyfikowano łą...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wcześniejsze badania nad jatrzotoksycznością DBL koncentrowały się głównie na metabolicznych pośrednikach poszczególnych FCC z wykorzystaniem strategii ukierunkowanego wychwytywania 9,22. Chociaż te podejścia dostarczają cennych mechanistycznych informacji, ich skuteczność w złożonych macierzach ziołowych często jest ograniczona przez słabą wykrywalność niskolicznych bioaktywowanych pośredników. W niniejszym badaniu opracowaliśmy ulepszony workflow analityczny do...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Prace te były wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (nr 82360759), Fundację Nauk Przyrodniczych prowincji Guizhou (nr ZK [2024]406, ZK [2024] 397, Postdoctoral Station [2021]007, BSH [2024]005) oraz Guizhou University of Traditional Chinese Medicine TD Hopes [2023]005.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 4-bromobenzylamina | Jiuding Chemical (Szanghaj) Technology Co., Ltd | X114214A | |
| Acetonitryl | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd | 1000294000 | |
| Wirówka | Wuxi BaiTaKe Biotechnology Co., Ltd | CR3180 | |
| Chromatografia sample Butelki | Zhejiang ALWSCI Technology Co., Ltd | C0000008 | |
| diosbulbin B | Chengdu PufeiDe Biotech Co., Ltd | 18022603 | |
| Dioscorea bulbifera L. | - | DBL-1; DBL-2; DBL-3 | Materiały roślinne zostały potwierdzone przez prof. Weike Jianga (Uniwersytet Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Guizhou, Guiyang, Chiny), a próbki na podstawie certyfikatów zostały zdeponowane w Kluczowym Laboratorium Farmakologii Podstawowej prowincji Guizhou. |
| Elektroniczna waga | Fabryka Elektronicznych Instrumentów Anting w Szanghaju | FA1004B | |
| Kwas mrówkowy | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | 195715 | |
| Glutation | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd | SLBX5462 | |
| Wysoka prędkość Crusher | Yongkang Biao Hardware Products Co., Ltd | XC-2000Y | |
| Myszy Kunming Mikrosomy wątroby (męskie) | Dalian Meilun Biotechnology Co., Ltd. | MB12496-1 | |
| Chlorek magnezu | Pekin Solarbio Science & Technology Co., Ltd | M8161 | |
| Metanol | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd | 646377 | |
| Filtr miliporowy | Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., Ltd | Nylon66 | |
| NADPH Na4 | Pekin Solarbio Science & Technology Co., Ltd | 102X022 | |
| Piekarnik | Instrument Laboratorium Tianjin & Equipment Co., Ltd | GFL125 | |
| Sól fizjologiczna z buforem fosforanowym | Beyotime Biotechnology Co., Ltd | C0221B | |
| Termostatic water bath Oscylator | Shanghai Zijia Instrument Co., Ltd | THZ-82A | |
| Ultra-zamrażarka | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | TDE60086FV-ULTI | |
| Czyścicielka ultradźwiękowa | Shanghai Zijia Instrument Co., Ltd | L10-250A | |
| Vortex Mixer | Fabryka Narzędzi Medycznych Jiangsu Haimen | VM-D |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie