В этом исследовании была разработана интегрированная стратегия, объединяющая UHPLC–MS/MS и HRMS для скрининга потенциально гепатотоксичных фурансодержащих соединений в Dioscorea bulbifera L.
Методическая статья
В этом исследовании была разработана интегрированная стратегия, объединяющая UHPLC–MS/MS и HRMS для скрининга потенциально гепатотоксичных фурансодержащих соединений в Dioscorea bulbifera L.
Dioscorea bulbifera L. (DBL), традиционное травяное средство, используемое для лечения заболеваний щитовидной железы и опухолей, вызвало значительные опасения по безопасности из-за возможных гепатотоксичных эффектов. Предыдущие исследования показывают, что это повреждение печени может быть связано с метаболической активацией соединений, содержащих фуран (FCC), присутствующих в DBL. Здесь мы систематически охарактеризовали FCC и их реактивные метаболиты в экстракте DBL с помощью интегрированного аналитического подхода, сочетающего сверхвысокоэффективную жидкостную хроматографию в сочетании с тандемной масс-спектрометрией (UHPLC-MS/MS) и сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографией в сочетании с тандемной высокоразрешающей масс-спектрометрией (UHPLC-HRMS). Используя как целевые, так и нетаргетные масс-спектрометрические анализы, мы выявили в общей сложности 849 компонентов в водном экстракте DBL, включая 10 фуранодитерпеноидов и 17 дополнительных FCC. Для разъяснения метаболических путей активации мы использовали глутатион (GSH) и 4-бромобензиламин (BBA) в качестве двойных задержителей в инкубационной системе микросомной печени мышей (MLM). Благодаря метаболизму, опосредованному P450, семь соответствующих аддуктов, полученных из диосбульбина B (DSB), C (DSC), D (DSD), E (DSE), L (DSL), N (DSN) и 2-пентилфурана, были успешно пойманы и охарактеризованы. Это исследование устанавливает чувствительный и специфический подход к комплексному профилированию потенциально гепатотоксичных фурановых соединений в DBL и предоставляет ценные сведения о формировании реактивных метаболитов и механизмах токсичности, связанных с фитосодержащим фураном.
Вопросы безопасности, связанные с традиционной китайской медициной (ТКМ), особенно лекарственно-индуцированными повреждениями печени (ДЛИ), препятствуют их широкой клинической эффективности имодернизации 1,2,3. Растущие данные свидетельствуют о том, что большинство компонентов ТКМ не являются по своей природе токсичными; Вместо этого их гепатотоксичность обусловлена метаболической активацией invivo 1,4,5. Фурансодержащие соединения (FCC) хорошо известны как значимые гепатотоксичные предшественники, проходя метаболическую активацию под влиянием P450 для образования высокореактивных электрофильных промежуточных веществ, в частности цис-энедиалов, которые играют ключевую роль в инициировании токсичности печени. Эти электрофильные метаболиты образуют ковалентные аддукты с цистеиновыми тиолами и аминогруппами незаменимых белков, тем самым способствуя прогрессированию токсичных эффектов 6,7,8.
При ТКМ Dioscorea bulbifera L. (DBL) широко используется для лечения заболеваний щитовидной железы, опухолей и кожныхзаболеваний 9,10. Всего из DBL выделено и охарактеризовано 152 химических компонента, включая 41 фуранодитерпеноид(11). Среди них диосбульбин B (DSB), основной биоактивный компонент, был продемонстрирован как индуцированный вред печени в мышиных моделях, что тесно связано с формированием цис-энедила (DDE), полученного из DSB12,13. Благодаря достижениям в аналитической инструментации, масс-спектрометрия стала важным инструментом для анализа сложных химических компонентов и метаболитовТКМ 14,15. Традиционно цис-энедиалы, образующиеся в результате метаболизма DSB, обнаруживают путём захвата электрофильных видов N-ацетил-L-лизином в сочетании с глутатионом или N-ацетил-L-цистеином, после чего проводится анализ LC-MS/MS химически устойчивых пирролныхпроизводных 16,17. Опираясь на этот подход, мы ранее разработали усовершенствованную стратегию с использованием одновременного захвата метаболических промежуточных веществ, полученных из фурана, с использованием GSH и BBA, а также анализа LC-MS/MS с использованием сканирования нейтральных потерь 129 Da и прекурсорного сканирования ионов m/z 272 для GSH-аддуктов, а также 1:1 прекурсорного ионного сканирования m/z 169 и 171, полученного из BBA для обнаружения пирролов (рисунок 1)18, 19. Хотя этот подход эффективен для известных фураноидов, он имеет заметные ограничения при применении к сложным смесям, особенно для FCC, не имеющих предварительной структурной информации. Поэтому сохраняется острая необходимость в комплексной аналитической стратегии, способной обеспечить тщательную химическую характеристику сложных матриц ТКМ и одновременно поддерживать эффективный скрининг гепатотоксических прекурсоров.
Здесь представлена интегрированная стратегия систематической характеристики потенциально гепатотоксичных FCC в DBL (рисунок 2). Стратегия включает три ключевых этапа: (i) комплексное химическое профилирование водного экстракта DBL с использованием широко таргетированных метаболомических методов (WTM) на основе UHPLC–MS/MS; (ii) захват реактивных промежуточных веществ, полученных FCC с использованием GSH и BBA; и (iii) обнаружение и структурное объяснение аддуктов GSH/BBA, формирующихся метаболической активацией потенциально токсичных компонентов с использованием HPLC–MS/MS и UHPLC–MS/MS. Такой интегрированный подход позволяет однозначно определить ключевые токсичные прекурсоры, ответственные за гепатотоксичность, вызванную DBL, из сложных матриц ТКМ, и обеспечивает высокочувствительную и специфическую основу для оценки безопасности ТКМ.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ПРИМЕЧАНИЕ: Реагенты и оборудование, использованные в этом исследовании, перечислены в Таблице материалов.
1. Подготовка решения для тестирования DBL
2. Химическая характеристика DBL
3. Характеристика сопряжённых GSH/BBA, созданных в инкубациях MLM
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Идентифицированные FCC в DBL
Для характеристики химического профиля DBL была использована комбинация тройного квадрупольного профилирования WTM и HRMS. Этот двойной подход позволил провести всесторонний анализ экстракцированных ионных пар, что позволило получить высокоинформативные экстракционные ионные хроматограммы (EICs, рисунок 3A) и тотальные ионные хроматограммы (TICs, рисунок 3B). При оптимизированных ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Предыдущие исследования гепатотоксичности DBL в основном были сосредоточены на метаболических промежуточных продуктах отдельных FCC с использованием таргетированных стратегийзахвата 9,22. Хотя эти подходы дают ценные механистические инсайты, их эффективность в сложных травяных матрицах часто ограничена плохой обнаружением биоактивированных промежуточных веществ с низким количеством. В настоящем исследовании мы разработали усоверш...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (No 82360759), Фондом естественных наук провинции Гуйчжоу (No ZK [2024]406, ZK [2024] 397, Postdoctoral Station [2021]007, BSH [2024]005) и Гуйчжоуский университет традиционной китайской медицины TD Hopes [2023]005.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 4-бромобензиламин | Jiuding Chemical (Shanghai) Technology Co., Ltd | X114214A | |
| Ацетонитрил | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd | 1000294000 | |
| Центрифуга | Wuxi BaiTaKe Biotechnology Co., Ltd | CR3180 | |
| Хроматография sample Бутылки | Чжэцзян ALWSCI Technology Co., Ltd | C0000008 | |
| диосбульбин B | Chengdu PufeiDe Biotech Co., Ltd | 18022603 | |
| Dioscorea bulbifera L. | - | DBL-1; DBL-2; DBL-3 | Растительные материалы были подтверждены профессором Вэйкэ Цзяном (Гуйчжоуский университет традиционной китайской медицины, Гуйян, Китай), а образцы ваучеров были размещены в Ключевой лаборатории базовой фармакологии провинции Гуйчжоу. |
| Электронный баланс | Шанхайский завод электронных приборов Антин | FA1004B | |
| Муравьиная кислота | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | 195715 | |
| Глутатион | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd | SLBX5462 | |
| Высокая скорость Crusher | Yongkang Biao Hardware Products Co., Ltd | XC-2000Y | |
| Куньминские мыши Микросомы печени (самцы) | Далянь Мэйлунь Биотехнология Ко., Лтд. | MB12496-1 | |
| Хлорид магния | Beijing Solarbio Science & Science Technology Co., Ltd | M8161 | |
| Метанол | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co., Ltd | 646377 | |
| Многопорный фильтр | Тяньцзинь Цзиньтэн Экспериментальное Оборудование Ко., Лтд | Nylon66 | |
| NADPH Na4 | Beijing Solarbio Science & Science Technology Co., Ltd | 102X022 | |
| Духовка | Тяньцзиньская лаборатория приборов и приборов Equipment Co., Ltd | GFL125 | |
| Фосфатно-буферный физиологический раствор | Beyotime Biotechnology Co., Ltd | C0221B | |
| Термостатические вода bath Осциллятор | Shanghai Zijia Instrument Co., Ltd | THZ-82A | |
| Ультра-морозильник | Thermo Fisher Scientific Co., Ltd | TDE60086FV-УЛЬТЫ | |
| Ультразвуковой очиститель | Shanghai Zijia Instrument Co., Ltd | L10-250A | |
| Вихревой миксер | Цзянсу Хаймэньский завод медицинских инструментов | VM-D |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение