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多细胞生物的出现是进化过程的一个里程碑事件，器官大小的精密调控对于多细胞动物的发育和再生过程都非常重要。Hippo 信号通路是多细胞动物体内调节细胞增殖和凋亡的主要信号通路之一，在组织稳态维持和器官大小调控中起着关键作用 [1] 。
Hippo信号通路由一系列蛋白激酶及转录共激活因子组成，可调节细胞增殖和凋亡[2-3]，在胚胎发育和组织器官生长发育中至关重要[4]。以哺乳动物为例，当Hippo信号通路激活的时候，在上游信号输入因子的作用下，MST1/2被磷酸化后与SAV结合，进一步激活LATS1/2以及MOB1A/B，两者结合后将下游的转录辅因子YAP/TAZ磷酸化，随后与14-3-3蛋白结合，最后被降解或隔离在细胞质中，无法进入细胞核进行转录，从而阻止细胞增殖。当Hippo信号通路被阻断或失活时，YAP/TAZ进入细胞核，与TEAD形成功能杂交转录因子，启动促增殖和促生存基因，促进细胞增殖（图1）[5-7]。
图 1 Hippo信号通路模式图
作为转录共激活因子，YAP/TAZ不具有DNA结合域，它们通过与转录因子TEAD1-4相互作用促进下游，如CTGF、CYR61、ANKRD1等靶基因的表达，从而启动YAP/TAZ的促增殖和抗凋亡功能，激活细胞周期和细胞存活基因的转录，促进器官的生长发育[8]。
当Hippo信号通路各组分处于相对平衡状态时，机体可保持正常生理功能，严格控制细胞的增殖与凋亡，进而调控器官的形状与大小。最近研究表明， Hippo 信号通路在心脏、肝脏、肌肉等多种组织器官的发育与再生中发挥重要作用。然而大多数哺乳动物的再生潜力有限，只有少数器官具有一定的再生能力。本文简要概述Hippo信号通路在器官再生中的作用机制，阐明其在器官发育、再生重塑中的作用，总结靶向 Hippo信号通路的小分子及多肽抑制剂，为临床治疗器官损伤等疾病提供理论依据。
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研究表明，Hippo 信号通路通过调节心肌细胞增殖与分化调控心脏大小与功能，维持心脏正常的生长发育 [9-10]。Hippo信号通路的主要效应因子YAP对心脏发育和出生后心肌细胞增殖都很重要。YAP 激活不但可以调控心脏在胚胎期的形态发生与发育[11]，促进新生和成年心肌细胞的增殖[12-14] ，而且可以提高新生小鼠心脏的再生能力[13,15]。
在小鼠心脏干细胞中，早期YAP缺失会引起细胞增殖减少，形成异常薄的心肌，导致心肌发育不良和收缩功能不全 [12]。同理，胎儿心肌细胞中YAP缺失会导致心肌细胞增殖下降和心脏发育不全[8]。YAP过表达可以使得成年哺乳动物的心肌细胞重新进入细胞周期，增强心肌细胞增殖，导致心肌异常增厚和小梁层扩张[11]。YAP的激活刺激了新生儿和成人心肌细胞的增殖，延长心脏再生窗口，增强损伤后的心脏修复能力[13]。
Heallen等[9,15]采用基因敲除的方法敲除胚胎小鼠心脏中的 SAV1、MST1/2 和Lats2，发现心肌细胞数量增加、小梁扩张和心肌增厚，心脏异常增大。Xiang等[16]发现转录因子Tbx20 在成年心肌细胞中过表达可降低 YAP 的磷酸化，激活多种心脏增殖途径，促进心肌细胞增殖和心脏修复并改善心功能。Li等[17]发现出生后特异性的敲除小鼠 α-连环蛋白可提高成年心肌细胞增殖能力。
Tian等 [18]证实MicroRNA簇miR302-367可以有效抑制Hippo通路，促进 YAP入核，诱导成年心肌细胞增殖并促进心脏再生。实验表明基于MicroRNA的治疗方法能够通过心肌细胞增殖，促进哺乳动物心脏修复和再生。Gabisonia及其团队[19]用 miRNA-199a 干扰 Hippo通路，证实使心肌再生并改善了猪心脏的收缩功能，但在这项研究中，心肌细胞失控，导致大多数动物在治疗2个月内死亡。
Li等[20]发现抑菌素M (OSM)是新生儿心脏再生过程中的调控因子，糖蛋白130（GP130）作为OSM的共受体，通过Y357磷酸化激活 YAP 来促进心肌细胞的增殖，改善心肌损伤后再生。该研究表明， GP130是改善心脏损伤、促进心肌再生的潜在治疗靶点。Hara等[21]和Ito等[22]发现新型含氟化合物TT-10（C11H10FN3OS2）可以增强YAP-TEAD活性，进而保护心脏免受缺血性损伤、促进心肌细胞增殖、改善小鼠心肌梗死后的心功能。
Lin等[23]在研究影响YAP有丝分裂活性的因素时发现，VGLL4的乙酰化可调节VGLL4对TEAD1-YAP的拮抗作用，影响新生儿心脏生长。研究表明，VGLL4的K225位点乙酰化降低了新生儿心脏中VGLL4与TEAD的相互作用， TEAD1-YAP相互作用促进心肌生长。通过K225R突变降低VGLL4乙酰化作用，促进TEAD1-VGLL4相互作用，抑制了TEAD1-YAP相互作用，促进TEAD1降解，从而使心肌细胞增殖减少（图2）。
图 2 VGLL4调节心脏生长模型
Hélène Adihou等[24]报道了一种基于VGLL4-TEAD复合物晶体结构设计的高透膜性的蛋白模拟物，该蛋白模拟物4E以转录辅助因子VGLL4的螺旋片段（203–256）为模板进行环化得到。4E与TEAD共晶结构表明其以预期的方式与TEAD结合，从而抑制TEAD-VGLL4相互作用。实验发现Tat标记的拟蛋白(peptide 7)促进人心肌细胞中TEAD靶基因的表达，并促进幼年大鼠心肌细胞中YAP核易位和细胞周期活动，这是心肌细胞增殖所需的重要特征。
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肝的再生能力极强，在正常情况下99%的肝细胞处于G0期，在急性肝损伤或肝大部分切除后肝再生能力出众。研究表明Hippo 信号通路在肝脏发育、再生、肝细胞生长和肝癌发生发展等过程中都发挥了非常重要的作用。
肝细胞增殖受到Hippo通路活性的调控。在肝再生早期Hippo 通路信号受到抑制， YAP 活性增加；当肝再生终止后，MST1/2、LATS1/2 和非磷酸化 YAP 恢复到正常水平。YAP过表达可导致肝细胞增殖增加、肝细胞过度生长和肝癌的发展，肝体积在几周内增加约4倍；在缺乏Yap/Taz的情况下，肝再生严重受损，肝星状细胞的增殖扩张被阻断[25-26]。
Hippo通路上游调控因子MST1/2 、LATS1/2、Nf2和SAV1的急性缺失会导致YAP水平升高，肝细胞增殖，肝质量增加，进而引起肝肿大并可能导致肝癌[27-29]。LATS1/2敲除会导致未成熟的胆管上皮细胞的急速扩增、肝肿大并最终导致小鼠死亡。MST1/2活性调节YAP水平， MST1/2急性失活后YAP蛋白水平升高，敲除MST1/2对对乙酰氨基酚诱导的肝损伤有明显的保护作用 [30]。
Fan等[31]发现使用MST1/2抑制剂XMUMP-1(图3)，可激活下游效应YAP相关蛋白，促进细胞生长；也可以防止MST2过表达引起的细胞死亡，并导致核YAP募集增加，显著改善PHx（70％肝脏部分切除术）后小鼠的肝再生。因此利用XMUMP-1对Hippo信号通路进行调控，可能为肝再生研究和组织修复提供新的治疗选择。
图 3 MST1/2抑制剂和TAZ调节剂的化学结构
Zhou等[32]根据YAP-TEAD相互作用特点，以YAP为模板肽设计了一种环肽(17mer) (图4)，直接靶向TEAD来阻断YAP-TEAD复合物的形成，提示开发YAP-TEAD相互作用抑制剂是一种有前途的抗增殖策略。Liu等[33] 通过筛选发现卟啉类化合物维替泊芬(verteporfin, VP)可以影响YAP的表达，VP能够与YAP选择性结合并改变其构象，抑制YAP-TEAD相互作用，从而抑制下游靶基因转录。VP不仅对 YAP过表达或内源性YAP激活导致的肝过度生长有抑制作用，还对NF2缺失造成的小鼠肝癌也有一定治疗作用。
图 4 17mer环合示意图
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肌肉再生是依赖于干细胞并涉及几个步骤的复杂过程，肌肉组织再生主要通过肌肉干细胞的自我更新来实现[34]。研究发现，Hippo信号通路可以促进骨骼肌肉卫星细胞和成肌细胞增殖，调控成肌细胞分化，并促进骨骼肌蛋白合成。
骨骼肌的形成受到肌形成调节因子的精密调控。成肌细胞决定蛋白D (MyoD)是重要的生肌决定因子，成肌细胞决定蛋白G(MyoG)控制成肌细胞分化形成肌纤维。在YAP敲除的小鼠中，YAP的靶基因CTGF、ANKRD1均下调，肌肉蛋白合成速率下降，肌肉比重明显下降，小鼠的肌纤维变细[35]。YAP/TAZ表达增加可以使骨骼肌蛋白合成增加，促进肌肉卫星细胞和成肌细胞增殖；过表达YAP会明显地抑制成肌细胞的分化，而肌纤维面积变大，小鼠体重增加[36]。在成肌细胞中TAZ通过与TEAD4相互作用发挥作用，单独敲除TEAD4可显著降低MyoD的表达，导致肌管变短变薄[37]。
Park等[35]发现使用新型TAZ调节剂 TM-53和TM-54(图3)，可增加TAZ核定位，促进MyoD诱导的肌源性基因表达，从而增强成肌细胞的分化。此外，TM-53和TM-54还能减轻损伤后小鼠体外肌纤维损伤，显著增强肌肉再生，改善肌肉活性并提高小鼠的运动能力，提示TM-53和TM-54在治疗肌肉功能障碍方面具有一定作用。
Feng等[38]研究表明，VGLL4在不同阶段以YAP依赖或者不依赖的方式调控肌肉再生。肌肉干细胞中特异性地敲除VGLL4能够显著促进其增殖，抑制分化，导致肌肉卫星细胞增殖增加，成肌细胞分化受损，最终使得肌肉再生过程延迟。在肌肉再生早期，失活VGLL4可以使YAP-TEAD4复合物稳定存在，促进成肌细胞增殖。在肌肉再生后期，VGLL4作为MyoD的共激活剂，通过稳定MyoD-TEAD4的相互作用，在促进肌肉干细胞分化启动过程中发挥重要作用(图5)。研究发现VGLL4是一种调控分化阶段肌肉再生的新型激动剂，这为研究VGLL4对肌肉再生作用提供了新的思路并打开新的治疗前景。
图 5 VGLL4调节成肌细胞增殖和分化的模型
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皮肤是保护机体免受外部损伤的最大器官，通过基底膜分为表皮层及真皮层。表皮通过不断更新来维持皮肤的动态平衡，表皮组织的自我更新和伤口愈合主要依赖于表皮干细胞[39]。
YAP主要分布于皮肤基底细胞的细胞核中，是表皮干细胞增殖和组织扩张的关键调节剂，对表皮稳态的维持和伤口愈合都特别重要[40-41]。在小鼠皮肤表皮干细胞中，敲除YAP会导致严重的表皮发育不全，小鼠的表皮变薄，角质层减少，导致表皮组织形成不足，无法维持表皮形态[42]。在成年小鼠皮肤中缺失YAP和TAZ可轻微影响基底层细胞的增殖，并引起毛发脱落[41]。相反，Sav1突变体中YAP的过度激活导致基底干细胞过度增殖，从而导致皮肤增厚，皮肤过度增生并伴有不成熟分化，最终导致鳞状细胞癌[43]。
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综上所述，Hippo 信号通路与人类组织器官大小调控与再生密切相关。近年来，关于Hippo 信号通路在器官再生过程中的作用机制研究取得了一些进展，同时也确认了一些影响Hippo信号通路的相关靶点，但是人们对 Hippo 信号通路的认识还不够完善，比如需进一步探究如何精细调节 Hippo 通路信号及影响因子等。另外，Hippo 信号通路与其他信号通路在调控器官再生相关机制中既有交叉又有重合，将来的研究需要考虑这些信号通路的参与所带来的干扰。
近期研究发现了很多潜在化合物能够调节Hippo信号通路的活性，但是大部分药物的研究局限于动物试验阶段，进入临床试验的药物比较少。同时也产生了很多新的问题，很多药物的作用靶点缺乏特异性，可能会带来其他不良反应，因此有必要进行进一步的研究。
Research progress on the mechanism of Hippo signaling pathway in organ regeneration
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摘要: Hippo 信号通路是多细胞动物体内调节细胞增殖和凋亡的主要信号通路之一，在组织稳态维持和器官生长调控中都发挥着非常重要的功能。大多数哺乳动物的再生潜力有限，近年来研究表明 Hippo 信号通路在多种组织器官的再生中至关重要。该综述主要介绍Hippo信号通路在器官再生中的作用以及相关靶点和抑制剂的研究进展，分析Hippo信号通路促进再生的机制，为器官再生相关疾病的治疗提供理论参考。
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关键词:
- Hippo 信号通路 /
- 器官再生 /
- 靶点 /
- 抑制剂
Abstract: Hippo signal pathway is one of the main signal pathways regulating cell proliferation and apoptosis in multicellular animals, which plays a vital role in the maintenance of tissue homeostasis and the regulation of organ growth. Most mammals have limited regenerative potential, and recent studies have shown that Hippo signal pathway is critical in the regeneration of various tissues and organs. The role of Hippo signaling pathway in organ regeneration and the research progress of related targets were introduced, the mechanism of Hippo signaling pathway promoting regeneration analyzes were aralyzed in this review, which provide theoretical reference for the treatment of diseases related to organ regeneration.-
Key words:
- Hippo signaling pathway /
- organ regeneration /
- target /
- inhibitor
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花椒为芸香科植物红花椒Zanthoxylum bungeanum Maxim.或青花椒Zanthoxylum schinifolium Sieb.et Zucc.的干燥成熟果皮，味辛，性温，具有温中止痛、杀虫止痒的功效，主治脘腹冷痛、呕吐泄泻、虫积腹痛[1]。生物碱是花椒的主要特征性成分，组成丰富、结构多样，具有抗炎、镇痛、抗菌、抗氧化、降脂和抗肿瘤等多种药理活性[2-8]。其中，不饱和脂肪酰胺类生物碱如羟基-α-山椒素（HAS）、羟基-β-山椒素（HBS）已经被证实能够调节脂质代谢，对非酒精性脂肪肝病等代谢性疾病的预防具有潜在效果[9]。然而，对花椒生物碱的制备、富集纯化工艺优化的研究较少。花椒生物碱高效提取与纯化是其后续活性评价和产品开发的基础，有利于花椒药用价值的深度开发，因此优化花椒生物碱的富集纯化工艺具有重要意义。
大孔吸附树脂法是最常用的富集纯化手段，具有选择性好、吸附能力强、富集效果好、环保绿色等优点，在中药材、中药制剂方面应用广泛[10-11]。因此，本实验以HAS、HBS的得率为指标，筛选适宜纯化花椒生物碱的大孔树脂类型，采用单因素实验和正交试验确定树脂的最佳吸附、除杂、洗脱条件，建立大孔树脂富集纯化花椒生物碱的最佳工艺。采用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MSE）技术鉴定成分，以期为花椒生物碱的物质基础研究和进一步的综合开发利用提供科学依据。
1. 材料
1.1 样品
花椒药材（批号：20220705-2，购于陕西省渭南韩城市），经海军军医大学张成中副教授鉴定为芸香科花椒属红花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim）的干燥果皮。
1.2 仪器与试剂
1260型高效液相色谱仪（美国安捷伦公司）；Acquity I-CLASSTM UPLC 超高效液相色谱系统、Xevo G2-XS 四级杆串联飞行时间质谱（美国沃特世科技有限公司）；R-100型旋转蒸发仪（瑞士步琦有限公司）；DZF-6050型真空干燥箱（巩义市予华仪器有限责任公司）；XS205DU电子分析天平（梅特勒托利多科技公司）。
HAS对照品（纯度≥98%，批号：P2834270，源叶）；HBS对照品（纯度≥98%，批号：P2832664，诗丹德）；95%乙醇（分析纯，上海泰坦科技股份有限公司）；甲酸、甲醇、乙腈（色谱纯，赛默飞世尔科技公司）；APS-17型、NKA-9型、HP-20型、AB-8型大孔吸附树脂（沧州宝恩吸附材料科技有限公司）；HPD-400型大孔吸附树脂（上海一飞生物科技有限公司）；HP-20型大孔吸附树脂（日本三菱化学株式会社）。
2. 方法
2.1 花椒中生物碱成分含量测定方法的建立
2.1.1 溶液的配制
称取50 g花椒于圆底烧瓶中，加入500 ml的50%乙醇，95℃水浴加热，回流提取1 h，共提取3次。过滤后合并滤液，45℃减压浓缩至无醇味，过滤，加水分散至250 ml，即得上样液。
取216 ml上样液，上样于直径为2.7 cm、高度为18.9 cm的三菱HP-20型大孔树脂柱，动态吸附30 min，静置1 h后，取216 ml 20%乙醇除杂24 min；540 ml 80%乙醇洗脱1 h。收集洗脱液，45℃减压浓缩并干燥，即得提取物粉末。
对照品溶液：精密称定HAS、HBS对照品适量，加50%乙醇定容，分别制成0.61 mg/ml、0.11 mg/ml的对照品溶液。
供试品溶液：精密称定适量提取物粉末，加50%乙醇定容后，0.45 μm微孔滤膜过滤，即为供试品溶液。
2.1.2 色谱条件
色谱柱：Agilent ZORBAX Eclipse Plus-C18柱（2.1 mm×100 mm, 1.8 μm）；流速：0.3 ml/min；检测波长：270 nm；柱温：30℃；进样量：5 μl。流动相：乙腈（A）-0.1%三乙胺（B）；洗脱梯度：0~18 min，10%→35%A；18~30 min，35%→50%A；30~36 min，50%→90%A，36~39 min，90%A，39~40 min，90%→10%A。
2.1.3 线性关系
取HAS对照品溶液、HBS对照品溶液0.2、0.5、1.0、2.0、4.0 ml置于5个5 ml容量瓶中，50%乙醇定容至刻度，摇匀后得到系列梯度浓度的标准工作溶液，0.45 μm微孔滤膜过滤，在“2.1.2”项下色谱条件下进样。
2.1.4 精密度
取“2.1.1”项下对照品溶液2.0 ml置于5 ml容量瓶中，50%乙醇定容至刻度，混匀后0.45 μm微孔滤膜过滤，连续进样6次。
2.1.5 稳定性
取“2.1.1”项下的供试品溶液，于0、1、2、4、8、24 h分别进样。
2.1.6 重复性
按照“2.1.1”项方法平行制备供试品溶液 6 份，在“2.1.2”项下色谱条件进样测定。
2.1.7 加样回收率
精密称取已知HAS、HBS含量的花椒生物碱粉末适量, 共取9份，分别准确加入HAS、HBS对照品适量，按“2.1.1”项下方法制备供试品溶液，进样分析并计算加样回收率。
2.2 大孔树脂纯化富集工艺优化
2.2.1 树脂类型
95%乙醇浸泡树脂24 h，充分溶胀后湿法装柱，95%乙醇淋至洗脱液澄清透明，水洗至洗脱液无醇味，备用。取预处理后的不同类型的大孔树脂，按“2.1.1”项下方法制备供试品溶液并进样，计算HAS、HBS的总得率。
2.2.2 上样量
湿法装柱，取“2.1.1”项下制备的上样液450 ml，以2 BV/h上样，流出液每30 ml收集1份。按“2.1.2”项下色谱条件进样，以累计上样体积（V/ml）为横坐标（X），以HAS、HBS的总泄漏率（%）为纵坐标（Y），绘制泄漏曲线。
2.2.3 单因素实验考察上样条件
除变量外固定其他工艺条件（树脂类型、上样量与树脂体积比、除杂溶剂、除杂体积、除杂流速、洗脱溶剂、洗脱体积及洗脱流速分别为三菱HP-20型、1 g∶2.5 ml、10%乙醇，2 BV、5 BV/h、70%乙醇、5 BV及5 BV/h）不变的情况下，分别考察上样液浓度（0.1、0.2、0.4 g生药/ml）、树脂柱径高比（1∶5、1∶7、1∶9）及吸附流速（1、2、4 BV/h）对花椒生物碱中HAS、HBS总得率的影响。
2.2.4 正交试验考察除杂、洗脱条件
在单因素实验的基础上，采用L9（33）正交试验进一步分析除杂条件（除杂溶剂、体积、流速）、洗脱条件（洗脱溶剂、体积、流速）对花椒生物碱中HAS、HBS总得率的影响（表1），总结最佳工艺并进行验证。统计分析使用SPSS 26.0 软件。
表 1 除杂、洗脱条件正交试验因素水平表条件 水平 因素 A因素溶剂 B因素体积（BV） C因素流速（BV/h） 除杂 1 蒸馏水 1 2 2 10%乙醇 2 3 3 20%乙醇 3 5 洗脱 1 55%乙醇 3 2 2 70%乙醇 5 3 3 80%乙醇 8 5 2.3 花椒生物碱的化学成分分析
2.3.1 样品制备
精密称定“2.2.4”项下以最佳工艺制备的花椒生物碱粉末5.0 mg，50%甲醇定容至25 ml，0.45 μm微孔滤膜过滤备用。
2.3.2 色谱条件
色谱柱：Waters ACQUITY HSS T3柱（2.1×100 mm, 1.7 μm）；检测波长：270 nm；流速：0.3 ml/min；柱温：30℃；进样量：3 μl。流动相：乙腈（A）-0.1%甲酸水（B），洗脱梯度：0~18 min，10%→35%A；18~24 min，35%→46%A；24~30 min，46%→90%A；30~32 min，90%A；32~33 min，90%~10%A；33~36 min，10%A。
2.3.3 质谱条件
电喷雾离子源（ESI），正离子模式扫描。离子源温度120℃，雾化气流速为800 L/h，毛细管电压为3.0 kV。锥孔电压40 V，补偿电压80 V。低能量扫描电压6 eV，高能量扫描电压30~60 eV；喷雾器压力为6.5×105 Pa，气帘气体积流量为50 L/h，扫描范围m/z为50~
1500 。亮氨酸-脑啡肽（m/z∶ 554.261 5 [M-H]−）和（m/z∶ 556.277 1[M+H]+）作为外标进行质量实时校正，体积流量设为5 μl/min。MassLynx V4.1工作站使用MSE模式采集质谱数据。
3. 结果与分析
3.1 HPLC图与方法学实验结果
3.1.1 花椒生物碱的HPLC图
供试品HPLC图如图1所示，该色谱条件下，HAS与HBS色谱峰分离度大于1.5、理论塔板数均大于
30000 、峰形稳定、无干扰，能够满足样品分析检测要求。3.1.2 线性关系考察结果
以对照品溶液的浓度为横坐标（X），峰面积为纵坐标（Y），得到HAS的回归方程Y=
3312.7 X−8.887，r=0.999；HBS的回归方程Y=33030 X+12.061，r=0.999。即HAS、HBS分别在进样浓度为24.4~488 μg/ml、4.4~88 μg/ml范围内呈良好的线性关系。3.1.3 精密度实验结果
HAS、HBS峰面积的RSD分别为0.94%、0.34%，仪器精密度良好，符合定量测定要求。
3.1.4 稳定性实验结果
HAS、HBS峰面积的RSD分别为0.20%、0.43%，表明供试品溶液在室温条件下24 h内稳定。
3.1.5 重复性实验结果
HAS、HBS峰面积的RSD分别为0.26% 和0.26%，表明方法重复性良好。
3.1.6 加样回收率实验结果
计算得到HAS低、中、高浓度的加样回收率分别为（103.66±0.62）%、（100.22±3.10）%、（102.47±1.24）%；HBS的低、中、高浓度的加样回收率分别为（101.35±0.89）%、（98.58±2.48）%、（98.86±1.02）%。结果表明该测定方法准确性好，可用于样品中HAS、HBS的含量测定。
3.2 大孔树脂纯化富集工艺
3.2.1 树脂类型的确定
使用三菱HP-20型树脂富集花椒生物碱类成分时，HAS、HBS两成分的总含量（X）最高且结果稳定，结果见表2。因此，优选三菱HP-20型大孔吸附树脂进行后续实验。
表 2 不同类型树脂对HAS、HBS总得率的影响（n=3）树脂类型 HAS、HBS
总浓度（mg/ml）HAS、HBS
总含量（%）$ \bar{X} $±SD（%） APS-17 2.42 4.06 4.06±2.17 NKA-9 2.08 3.50 3.50±1.76 宝恩HP-20 3.68 6.19 6.19±1.09 AB-8 3.58 6.02 6.02±1.28 HPD-400 3.59 6.03 6.03±0.98 三菱HP-20 4.10 6.89 6.89±0.62 3.2.2 上样量的确定
由图2可知，当上样液体积为90 ml时，花椒生物碱开始少量泄漏；随着上样体积增加，流出液中生物碱浓度呈现上升趋势；当上样液为210 ml时，累计泄漏率为9.61%，接近上样液中HAS、HBS总浓度的10%[12]。因此确定最大上样量为210 ml，即上样生药量与树脂体积比约为1 g∶2.5 ml。
3.2.3 上样条件的确定
由图3可知，当上样液浓度为0.2 g生药/ml时，HAS和HBS的得率最高；随着浓度升高，杂质增多，与生物碱竞争吸附活性位点，得率下降；此外高浓度上样液在静置吸附过程中较容易发生絮凝和沉淀现象[13-14]。故优选上样液浓度为0.2 g生药/ml。树脂径高比为1∶7、吸附流速为4 BV/h时，HAS和HBS的总得率最高。故选用树脂径高比为1∶7的三菱HP-20型树脂柱，动态吸附流速为4 BV/h。
3.2.4 除杂、洗脱条件的确定
如表3所示，以HAS、HBS总得率为指标时，影响三菱HP-20型大孔树脂纯化花椒总生物碱的除杂因素依次为除杂溶剂（A）>除杂流速（C）>除杂体积（B）。除杂的最佳条件为20%乙醇、流速为5 BV/h。除杂体积由2 BV提升到3 BV，结果差异并不明显，为节约溶剂、提高效率，优选2 BV为除杂体积。
表 3 除杂条件L9（33）正交设计及结果编号 因素 总得率（%） 除杂溶剂（A） 除杂体积（B） 除杂流速（C） 1 1 1 1 7.87 2 1 2 2 9.09 3 1 3 3 9.31 4 2 1 2 10.33 5 2 2 3 10.42 6 2 3 1 10.67 7 3 1 3 11.82 8 3 2 1 10.73 9 3 3 2 11.66 k1 8.75 10.06 9.71 − k2 10.44 10.07 10.34 − k3 11.37 10.48 10.52 − R 2.62 0.64 0.81 − 由表4可知，洗脱因素对HAS、HBS总得率的影响次序依次为洗脱溶剂（A）>洗脱流速（C）>洗脱体积（B）；最佳组合条件为洗脱溶剂80%乙醇，洗脱体积为5 BV，洗脱流速5 BV/h。
表 4 洗脱条件L9（33）正交设计及结果编号 因素 总得率
（%）洗脱溶剂（A） 洗脱体积（B） 洗脱流速（C） 1 1 1 1 2.55 2 1 2 2 5.38 3 1 3 3 7.15 4 2 1 2 5.75 5 2 2 3 8.11 6 2 3 1 9.57 7 3 1 3 9.20 8 3 2 1 8.28 9 3 3 2 6.36 k1 5.03 5.83 6.80 − k2 7.81 7.26 5.83 − k3 7.95 7.69 8.15 − R 2.92 1.86 2.32 − 3.2.5 花椒生物碱富集纯化最佳工艺及验证
实验确立花椒生物碱制备的最佳工艺为料液比1∶10，溶剂为50%乙醇，95℃水浴加热，每次回流提取1 h，提取3次，过滤后合并滤液；45℃减压浓缩至无醇味，纱布过滤，加水分散至生药浓度相当于0.2 g/ml的上样液；按上样生药量与大孔吸附树脂的体积比1 g∶2.5 ml，上样于三菱HP-20型大孔树脂，树脂柱径高比1∶7，动态吸附流速4 BV/h，静置1 h后，2 BV、20%乙醇以5 BV/h除杂；80%乙醇洗脱，体积5 BV，流速5 BV/h。收集洗脱液，45℃减压浓缩并干燥，即得花椒生物碱提取物。
由表5可知，三次重复实验花椒生物碱得膏率相近，富集纯化后HAS、HBS总含量的RSD为0.87%，证明本方法确定的大孔树脂富集纯化花椒生物碱的工艺稳定可靠，重复性高。此外，经纯化后花椒生物碱中HAS、HBS的含量分别为4.71%、1.02%，与富集纯化前相比，花椒生物碱的含量得到明显升高。
表 5 最佳工艺验证结果编号 得膏率
（%）富集前
总含量（%）富集后
总含量（%）富集后
总含量RSD（%）1 6.88 0.82 5.73 0.87 2 6.91 0.81 5.72 0.87 3 6.95 0.82 5.64 0.87 3.3 生物碱类化合物的鉴定
通过中药系统药理学数据库与分析平台、PubChem、Web of science等数据库和国内外文献，收集花椒的化学成分信息，包括绘制化学结构、整理化合物名称与分子式、利用MasslynxV4.1计算化合物精确质量等，建立共包含95种生物碱的花椒化学成分数据库。
由图4可知，在正离子模式下，生物碱类化合物得到了较好的分离。结合质谱数据、相关文献对照品的裂解规律和紫外吸收，并与自建的花椒化学成分数据库进行对比分析，共识别鉴定或推导出20种生物碱类化合物，包括木兰花碱、茵芋碱、HAS、HBS等（见表6）。
表 6 正离子模式下花椒生物碱类成分碎片离子及鉴定结果峰号 保留时
间（t/min）化合物 分子式 离子模式 理论值
（m/z）实测值
（m/z）误差
（ppm）碎片离子
（m/z）参考
文献1 4.716 木兰花碱 C20H24NO4+ [M]+ 342.170 5 342.169 0 −4.38 342.169 0[M]+, 297.110 6[M-C2H7N]+, 282.088 2[M-C2H7N-CH3]+, 265.085 2[C17H13O3]+, 222.065 3[C15H10O2]+, 191.084 6[C15H11]+, 194.071 4[C14H10O]+, 165.069 3[C13H9]+ [17] 2 5.483 ZP-amide D C16H27NO4 [M+Na]+ 320.183 8 320.182 5 −4.06 321.186 4[M+H+Na]+, 320.182 5[M+Na]+ [18] 3 5.877 ZP-amide E C16H27NO4 [M+Na]+ 320.183 8 320.182 5 −4.06 320.182 5[M+Na]+ [18] 4 6.043 ZP-amide A C16H25NO4 [M+Na]+ 318.168 1 318.168 5 1.26 613.338 5[2M+Na]+, 319.169 2[M+H+Na]+, 318.168 5[M+Na]+, 296.183 8[M+H]+, 278.175 6[M-OH]+ [18-19] 5 6.724 ZP-amide B C16H25NO4 [M+Na]+ 318.168 1 318.168 5 1.26 613.338 5[2M+Na]+, 319.169 2[M+H+Na]+, 318.168 5[M+Na]+, 296.183 8[M+H]+, 278.175 6[M-OH]+ [18-19] 6 6.793 ZP-amide C C16H27NO4 [M+Na]+ 320.183 8 320.182 5 −4.06 321.186 4[M+H+Na]+, 320.182 5[M+Na]+ [18, 20] 7 7.222 ZP-amide L C16H27NO4 [M+Na]+ 320.183 8 320.182 5 −4.06 321.186 4[M+H+Na]+, 320.182 5[M+Na]+ [18] 8 7.902 ZP-amide K C16H27NO4 [M+Na]+ 320.183 8 320.182 5 −4.06 321.186 4[M+H+Na]+, 320.182 5[M+Na]+ [18] 9 12.427 ZP-amide N C18H31NO4 [M+Na]+ 348.215 1 348.213 0 −6.03 349.217 7[M+H+Na]+, 348.213 0[M+Na]+ [18] 10 16.168 茵芋碱 C14H13NO4 [M+H]+ 260.092 3 260.092 3 0.00 229.037 0[M-2CH3]+, 227.056 6[C13H9NO3]+, 202.046 8[C11H8NO3]+, 199.062 5[C12H9NO2], 184.037 9[C11H6NO2]+, 156.043 4[C10H6NO]+, 77.037 7[C6H5]+ [21] 11 22.312 羟基-ε-山椒素 C16H25NO2 [M+Na]+ 286.178 3 286.178 3 0.00 302.171 4[M+K]+, 286.178 3[M+Na]+, 246.184 4[M-OH]+ [22] 12* 22.701 羟基-α−
山椒素C16H25NO2 [M+Na]+ 286.178 3 286.178 3 0.00 287.179 5[M+H+Na]+, 286.178 3[M+Na]+, 246.184 4[M-OH]+ [23] 13* 23.113 羟基-β−
山椒素C16H25NO2 [M+Na]+ 286.178 3 286.178 3 0.00 287.179 5[M+H+Na]+, 286.178 3[M+Na]+, 246.187 5[M-OH]+ [23] 14 23.605 Zanthoamides A C18H27NO4 [M-OH]+ 304.191 3 304.191 3 0.00 345.184 4[M+H+Na]+, 344.181 6[M+Na]+ [24] 15 26.156 羟基-γ−山椒素 C18H27NO2 [M+Na]+ 312.193 9 312.193 5 −1.28 601.398 7[2M+Na]+, 313.164 8[M+H+Na]+, 312.193 5[M+Na]+, 272.200 9[M-OH]+ [22] 16 26.379 羟基-γ−
异山椒素C18H27NO2 [M+Na]+ 312.193 9 312.193 5 −1.28 601.398 7[2M+Na]+, 313.164 8[M+H+Na]+, 312.193 5[M+Na]+, 272.200 9[M-OH]+ [22] 17 26.786 bungeanool C18H29NO2 [M-OH]+ 274.217 1 274.216 5 −2.19 565.363 6[2M-OH]+, 314.210 3[M+Na]+ [15] 18 26.957 isobungeanool C18H29NO2 [M-OH]+ 274.217 1 274.216 5 −2.19 565.363 6[2M-OH]+, 314.210 3[M+Na]+ [15] 19 27.586 α−山椒素 C16H25NO [M+H]+ 248.201 4 248.201 2 −0.81 286.178 3[M+K]+ [23] 20 29.068 四氢花椒素 C18H33NO2 [M+H]+ 296.259 0 296.257 7 −4.39 318.237 8[M+Na]+, 279.137 4[M+H-OH]+ [25] *：为与对照品比对的化合物。 4. 讨论
实验前期，考察了酸提碱沉法与乙醇回流提取法，经比较发现两方法制备得到的花椒生物碱中HAS、HBS含量差别不显著。但以酸性溶液浸提生物碱时，耗时长、水溶性杂质较多，而且酸性溶液可能会使部分生物碱吸收氢离子导致质子化从而发生重排反应，破坏分子结构，综合考虑下本实验选择乙醇回流提取法。
HAS、HBS是花椒的代表性酰胺类生物碱，具有降脂、抗氧化、麻醉、神经营养等多种活性，受到研究者的广泛关注[15-16]。本实验确立的工艺能够有效富集花椒生物碱，显著提高HAS、HBS含量，为后续HAS、HBS单体化合物的制备提供了基础。实验过程中尝试通过优化除杂条件、分段收集乙醇洗脱液等方法分离黄酮与生物碱类成分，但UPLC-Q-TOF-MSE得到的BPI图中，8~11 min仍存在着部分响应较高的黄酮类物质无法完全分离，后续还需要探索其他有效的方法进一步去除黄酮类成分。
本实验在单因素实验基础上采用正交设计考察了花椒生物碱的最佳纯化工艺，利用UPLC-Q-TOF-MSE对生物碱成分进行分析鉴定，使用HPLC对制备得到的花椒生物碱中的HAS、HBS进行含量测定。本纯化工艺简单可行、稳定有效，可为花椒生物碱的综合开发利用及工业化生产提供科学依据，对提升花椒的综合经济价值具有深远意义。
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