Здесь мы показываем стандартный протокол, который сочетает многоступенчатые масс-спектрометрические деревья с процессом фрагментации на основе оральной жидкости Huosiang Zhengqi.
Method Article
Здесь мы показываем стандартный протокол, который сочетает многоступенчатые масс-спектрометрические деревья с процессом фрагментации на основе оральной жидкости Huosiang Zhengqi.
Китайские травяные соединения (КГК) играют незаменимую роль в китайской медицине, и выявление их сложных компонентов стало важным направлением исследований в последние годы. Внутренняя жидкость Хуосян Чжэнци — это классический китайский патентный препарат, химический состав которого требует дальнейших исследований на молекулярном уровне. Традиционные масс-спектрометры, такие как time-of-flight и Orbitrap, обычно предоставляют только вторичную фрагментационную информацию. На основе масс-спектрометра с линейными ионными ловушками соединения можно было более тщательно расщеплять, получая более глубокую информацию о фрагментах. В данной статье разрабатывается метод структурного исследования неизвестных соединений в CHC, включающий предварительную обработку образцов, сверхэффективную подготовку жидкостной хроматографии, масс-спектрометрию, тестирование полного спектра, вторичную масс-спектрометрию, многоуровневое масс-спектрометрическое тестирование и анализ результатов. Репрезентативные результаты демонстрируют процесс производного состава составной структуры. Мы обсуждаем факторы, влияющие на экспериментальный метод, такие как изомеры, полигидроксисоединения и разрешение приборов. Основываясь на выводе микроскопической молекулярной структуры неизвестных соединений посредством многоступенчатой масс-спектрометрической фрагментации, устоявшийся экспериментальный метод универсален и применим для структурной характеристики биоактивных малых молекул в традиционной китайской медицине и их связи с фармакологическими механизмами.
Китайские травяные соединения (КГК), являющиеся бесценным активом традиционной китайской медицины (ТКМ), накопили тысячелетний подтверждённый клиническийопыт 1. Они играют незаменимую роль в профилактике заболеваний, терапевтическом вмешательстве иреабилитации 2. Благодаря мультитравяной синергии CHC лечат человеческий организм комплексно, реализуя основные принципы холизма и терапии на основе дифференцировкисиндромов 3. В современных медицинских рамках CHC получили мировое признание благодаря своим полифармакологическим механизмам, охватывающим многоцелевыепути 4, с широким применением в области пищеварительных заболеваний, респираторных инфекций и иммуномодуляции5. Пероральная жидкость Huoxiang Zhengqi (HXZQ) является классическим формулированиемCHC 6. В его состав входят различные лекарственные травы, такие как пачули, лист периллы, анжелика дахурика, атрактилоды, пория и сушёная мандариновая кожура. Он известен своей способностью придавать дефоретические, теплоочищающие, устраняющие влажность и тонизирующие свойства селезёнкии желудка. HXZQ клинически применяется против синдромов, вызванных влагой, гриппоподобных синдромов, эпигастрального вздутия, рвоты и диареи8. Технологический прогресс сместил исследования CHC с феноменологического наблюдения на молекулярные, механистические и соединенные исследования9, такие как использование протеомики и метаболомических методов для идентификации активных компонентов, тем самым заложив научные основы для глобализации ТКМ. Следовательно, тщательный анализ химических компонентов и фармакодинамики HXZQ не только способствует стандартизации CHC, но и стимулирует инновационное открытиелекарств 10.
HXZQ — это многотравяная формула, химическая сложность которой обусловлена её составными ботаническимикомпонентами 11. HXZQ характеризуется разнообразными фитохимическими классами — включая летучие масла, кумарины, лигнаны, полисахариды и алкалоиды — содержит как хорошо охарактеризованные биоактивные соединения, так и значительный запас структурно неаннотированныхкомпонентов 12. Динамические колебания ключевых компонентов (например, летучих масел, флавоноидов, алкалоидов) могут возникать из-за различий в протоколах экстракции и условиях хранения, что подчёркивает критическую необходимость систематического химическогопрофилирования 6. В рамках модернизации традиционной китайской медицины (ТКМ) глубокий анализ состава классических препаратов, таких как HXZQ, не только выясняет материальную основу их терапевтической эффективности, но и обеспечивает эмпирическую поддержку для контроля качества, стандартизированного производства и мониторинга побочных событий10. Хотя соединения с высоким содержанием в HXZQ были подробно задокументированы, значительная часть его химического компонента остаётсянеохарактеризованной 13. Структурное разнообразие его компонентов, в сочетании с низким содержанием многих потенциально биоактивных молекул, создаёт серьёзные вызовы для комплексной идентификации с использованием традиционных аналитических методов, таких как хроматография испектроскопия 14. Примечательно, что изомерия широко распространена в различных фитохимических классах HXZQ, включая кумарины, лигнаны и полисахариды, что дополнительно усложняет структурнуюдифференцировку 15. Дополнительными препятствиями для точной аннотации соединений являются низкая концентрация анализируемых веществ и эффекты матричной интерференции. В совокупности эти факторы подчёркивают ключевой рубеж в исследованиях HXZQ: разработку надёжных аналитических стратегий для достижения точной и широкоохватной идентификации полного химического состава.
Современные платформы масс-спектрометрии (MS) сталкиваются с внутренними ограничениями при характеристике сложных матриц, включая артефакты ионных коэлюй и неполное покрытие спектральной базыданных 16. В этом контексте тандемная масс-спектрометрия (MS/MS) и многоступенчатая масс-спектрометрия (MSn) стали незаменимыми аналитическими стратегиями для de novo структурного объяснения неизвестныхсоединений 17. В то время как традиционные системы высокого разрешения MS, такие как квадрупольная система по времени полёта (Q-TOF) MS и Orbitrap MS, генерируют высококачественные фрагментные данные MS/MS, их полезность ограничена одноступенчатыми фрагментационными событиями. Несмотря на это ограничение, эти платформы предоставляют богатые структурные данные с исключительной чувствительностью и разрешением, особенно при анализе сложныхсмесей 18. В отличие от этого, линейная ионная ловушка (ЛИТ) использует многоступенчатый режим диссоциации, индуцированной столкновением (CID), который позволяет проводить последовательную, итеративную фрагментацию молекулярных ионов. Эта уникальная возможность позволяет поэтапно расчленять составные скелеты и функциональные группы, обеспечивая однозначную качественную идентификацию структурно разнообразных неизвестныханалитов 19. Для решения неудовлетворённой потребности в комплексной характеристике сложных матриц CHC в данном исследовании представлен аналитический рабочий процесс на основе LIT-MS, адаптированный для идентификации неизвестных соединений. Используя высокую эффективность захвата ионов и быструю скорость сканирования LIT, этот подход повышает пропускную способность и точность аннотаций de novo . Применение этого рабочего процесса к HXZQ направлено на то: (1) дополнение существующих методологий профилирования нехарактеризованных химических компонентов в HXZQ; (2) создать техническую основу для поддержки исследований стандартизации других формул CHC; и (3) ускорить перевод ТКМ из эмпирической практики в доказательную, точную медицину.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Предварительная обработка образца
2. Подготовка ультраэффективной жидкостной хроматографии (UPLC)
3. Подготовка к магистратуре
4. Полный тест MS
5. Тест MS/MS
6. Тест MSn
7. Оптимизация параметров
8. Анализ результатов
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Мы предложили сначала собрать всю m/z информацию, а затем вычислить значение разницы масс между родительским и фрагментным ионами. Нашёл соединение, которое было описано в базе данных или литературе, а затем вывел неизвестную структуру соединения обратно на основе этой известной структуры.
Все обнаруженные соединения и соответствующие им ионы фрагментов были представлены по m/z значениям. Подмножество этих ионов фрагментов можно было сопоставить с аутентифицированными эталонными
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Сочетание LIT-MS итехнологии фрагментации MS n обеспечивает метод идентификации неизвестных соединений в CHC. В отличие от традиционных тандемных MS режимов в Orbitrap и Q-TOF MS, линейный ионный ловушка может специально захватывать целевые ионы, эффективно избегая помех от ко-элюирующихионов 23. Этот метод достигает точности на молекулярном уровне, предоставляя относительно точную химическую структурную информацию, частично решая задачу квалификации не...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Авторы не заявляют о конкурирующих финансовых интересах.
Эта работа была профинансирована специальным проектом по стимулированию эффективности и руководству Чунцинским научно-исследовательским институтом (cstc2022jxjl120005). Научно-технический исследовательский проект Муниципальной комиссии по образованию Чунцина (KJZD-K202315102). Чунцинский медицинский научно-исследовательский проект (совместный проект Комиссии здравоохранения Чунцина и Бюро науки и технологий (2022DBXM007). Специальный стипендиат Синлин Университета Чэнду (TCM) (YYZX202160).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Ацетонитрил | Thermo Scientific | CAS 75-05-8 | Жидкое состояние |
| Муравьиная кислота | Thermo Scientific | CAS 64-18-6 | Жидкое состояние |
| Huoxiang Zhengqi пероральный раствор | Chongqing Taiji Industry (Group) Co., Ltd. | Код государственного стандарта лекарственного средства Z50020409 | Объект исследования |
| Линейный ионо-ловушечный масс-спектрометр | Thermo Scientific | LTQ XL | Прибор ИТ-МС |
| Жидкостный хроматограф | Thermo Scientific | U3000 | Прибор УПЛК |
| Xcalibur | Thermo Scientific | версия 2.0 | Операционное ПО УПЛК-ИТ-МС |
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