Analysis of chemical ingredients of modified Shenqi Dihuang decoction by UPLC-LTQ-Orbitrap-MS

LTQ-orbitrap高分辨质谱仪、电喷雾离子源(ESI)及Xcalibur2.1数据处理系统、Ultimate 3000超高效液相色谱仪（Thermo Fisher公司）；Eppendorf Centrifuge 5424R高速离心机(艾本德中国有限公司)；MS104S型分析天平(梅特勒公司)。

党参(批号：2021042350，上海上药华宇药业有限公司)；茯苓(批号：2021110104，上药余天成医药有限公司)；淮山药(批号：2021090301，上海德华国药制品有限公司)；熟地黄(批号：210816)、菟丝子(批号：210906)、牡丹皮(批号：210926)均购自上海虹桥中药饮片有限公司；制首乌(批号：20211112-1)、黄芪(批号：20211024-1)，泽泻(批号：20210924-2)均购自上海万仕诚国药制品有限公司；丹参(批号：2107089，上海雷允上中药饮片厂有地黄苷D(批号：J02GB153517)、限公司)；山萸肉(批号：21060201，上海德大堂国药有限公司)；甘草（批号：21072209，上海蔡同德药业有限公司）。上述药材经上海虹桥饮片有限公司陈燕军药师鉴定，均符合2020版《中国药典》规定。对照品：5-羟甲基糠醛(批号：H12M9Z61023)、党参炔苷(批号：J30GB153014)、紫丁香苷(批号：Y14N11H131195)、茯苓新酸B(批号：J10GB150678)，槲皮素(批号：C09S8Y43412)均购自上海源叶生物有限公司，对照品纯度均>98%。乙腈和甲醇为色谱纯，其他试剂均为分析纯，购自Thermo Fisher Scientific。

依据加味参芪地黄汤各味药材，在TCMSP数据库 (http://lsp.nwu.edu.cn/tcmsp search.php)、中科院上海有机研究所化学专业数据库(http://www.organchem.csdb.cn)及中医药活性成分数据库HIT (http://lifecenter.sgst.cn/hit/)、中医药活性成分数据库TCMID (www.megabionet.org/tcmid/)中搜索，收集加味参芪地黄汤各味药材的化合物信息，共建立包含786种成分数据库。

取党参6 g、黄芪15 g、熟地黄15 g、制首乌15 g、菟丝子15 g、山药15 g、泽泻10 g、丹参10 g、茯苓9 g、牡丹皮9 g、山萸肉9 g、炙甘草5 g，加入8倍量水浸泡2 h，煎煮2次，每次煎煮30 min，过滤药渣，浓缩至1 g/ml，精密移取该样品5.00 ml，加70%甲醇定容至50 ml，摇匀，离心15 min (12 000 r/min)，取上清液，通过0.22 μm微孔滤膜滤过，即得供试品溶液。

分别称取各个对照品槲皮素、5-羟甲基糠醛、党参炔苷、紫丁香苷、地黄苷D、茯苓新酸B 1.0 mg，至5 ml容量瓶中，加甲醇适量，超声，溶解，加甲醇定容，作为对照品溶液。

采用Warters ACQUITY UPLC HSS T₃色谱柱 (2.1 mm ×100 mm，1.8 μm)，流动相： 0.1%甲酸水(A)-0.1%甲酸乙腈(B)，梯度洗脱(0～1 min，5%B；1～2 min，5%B→40%B；2～7 min，40%B→80%B；7～15.0 min，80%B→95%B；15.0～19.5 min，95%B→5%B)，流速0.3 ml/min，柱温35 ℃，进样量10 μl。

质谱的离子源方式为电喷雾，正离子毛细管喷雾电压为3.8 kV，负离子毛细管喷雾电压为4.0 kV，离子源温度为100 ℃，毛细管温度为350 ℃，鞘气流速为45 arb，辅助气体流速15 arb，扫描分辨率(R)为60 000，质谱采集范围为m/z 50～1 000，以动态数据依赖性扫描作为二级质谱扫描模式，其分辨率为15 000，高能碰撞解离模式(high energy collision dissociation，HCD)。

采用Thermo Xcalibur 2.2对质谱数据进行分析处理。根据建立的数据库，采用对照品比对、文献报道及Thermo Xcalibur 2.2 workstation软件预测分析相结合，对峰强度>10 000的峰进行研究分析，从而鉴定化合物。采用Mass Frontier (Thermo Scientific, Bremen, Germany)用于分析和预测化合物的碎片信息及裂解规律。

采用UPLC-LTQ-Orbitrap-MS/MS技术分析加味参芪地黄汤化学成分，在正、负离子模式下采集数据（图1），通过质谱软件Thermo Xcalibur 2.2 workstation分析可能的碎片信息，确定每个离子峰的质谱裂解规律，结合对照品及文献报道进行比对分析，从而进行化合物的鉴定。本次研究从加味参芪地黄汤共鉴定出62个化合物，包括13个芳香酸类、9个黄酮类、8个皂苷类成分、5个芳香胺类、3个酮酸类、2个酚类、1个芳香醌类及其他成分，具体结果见表1。

黄酮类化合物具有抗炎、抗肿瘤活性，研究发现其具有良好的抗糖尿病肾病的作用^[9-10]。本次研究采用UPLC–LTQ–Orbitrap MS共鉴定出9个黄酮类成分。以化合物35为例分析黄酮类化合物的裂解规律，化合物35在正离子模式下，形成准分子离子峰[M+H]⁺ m/z 303.04283，该离子峰进行碰撞诱导解离，进而色原酮母核发生i裂解，失去-C₇H₆O₄形成m/z 149.06碎片峰，此外，准分子离子峰[M+H]⁺ m/z 303.04283色原酮母核可直接裂解失去-C₆H₆O₂，形成m/z 195.03碎片峰，进而失去-CO，形成m/z 167.07碎片峰，结合对照品比对，化合物35鉴定为槲皮素，其可能的质谱裂解途径见图2。

炔类化合物是党参中重要的活性成分，本次鉴定出党参中党参炔苷这一化合物，文献报道显示其具有抗炎、抗氧化的活性^[11]。根据多级碎片信息，为其他炔类的裂解规律提供依据。31号峰在HCD碰撞模式下，形成准分子离子峰[M-H]⁻ m/z 395.09272，该离子峰进行碰撞诱导解离，失去侧链的炔基-C₇H₆，形成碎片峰m/z 305.10，有碎片离子m/z 215.12，与准分子离子峰分子量相差179 Da，推测可能丢失1个葡萄糖基，失去-C₆H₁₁O₆，形成碎片峰m/z 215.12，进一步失去侧链的CH₂O、C₂H₄形成碎片峰m/z 185.09和m/z 159.09，结合对照品比对，化合物31鉴定为党参炔苷，其可能的质谱裂解途径见图3。

糠醛类化合物具有抗氧化、改善学习记忆、抗过敏、抗炎症反应等作用^[12]。17号峰在HCD碰撞模式下，形成准分子离子峰[M+H]⁺ m/z 127.03532该离子峰，进而进行碰撞诱导解离，失去侧链的-H₂O，形成m/z 109.03碎片峰，进一步失去侧链-CO，最终保留呋喃母核结构，形成碎m/z 81.03片峰，结合文献报道^[13]和对照品比对，17号化合物鉴定为5-羟甲基糠醛，其可能的质谱裂解途径见图4。

三萜类化合物是茯苓中重要的活性成分，研究发现其对慢性肾小球肾炎具有保护作用^[14]。本次鉴定出茯苓新酸B为三萜类化合物，分析其裂解规律。53号峰在HCD碰撞模式下，形成准分子离子峰[M-H]⁻ m/z 483.32191，该离子峰进一步裂解形成的碎片峰有m/z 465.02、m/z 409.03、m/z 365.03，根据其化学结构和二级碎片信息，推断m/z 465.02离子碎片峰是由准分子离子峰[M-H]⁻ m/z 483.32191，裂解失去-H₂O所形成，m/z 409.03碎片峰是由准分子离子峰[M-H]⁻ m/z 483.32191失去1个侧链的丙酸基-C₃H₆O₂所形成的，而m/z 365.03离子碎片峰是由m/z 409.03碎片峰进一步失去1分子CO₂所形成。结合文献报道^[15]和对照品比对，化合物53鉴定为茯苓新酸B，其可能的质谱裂解途径见图5。

加味参芪地黄汤作为经典方剂，在临床广泛应用于治疗慢性肾病、肾小球肾炎及前列腺疾病等^[16-17]，现代药理学研究发现其具有抑制炎症反应、抗病毒、抗肿瘤等活性^[18-19]，其药理方面的文献报道较多，而药效物质基础研究较少。

　　本研究发现在超高效液相色谱分离上，虽然成分色谱峰没有完全分离开，但借助于LTQ-Orbitrap-MS/MS的高效分离、高选择性的特点，其可提供的准确的质量数信息^[20]，并结合特征碎片离子鉴别的分析策略，质谱数据采集采用正、负离子模式，在相对误差小于10 ppm的条件下，根据一级、多级质谱碎片及化合物精确质量数信息，ESI属于软电离，碎片较少，依据MS/MS图谱可获取有效的结构信息^[21]，同时结合对照品比对及文献报道，从而更为准确地鉴定加味参芪地黄汤中的化学成分。本次研究从加味参芪地黄汤中共鉴定出62个化学成分，包括13个芳香酸类、9个黄酮类、8个皂苷类成分、5个芳香胺类、3个酮酸类、2个酚类、1个芳香醌类及其他成分。对黄酮类、三萜苷类、糖醛类等代表性化合物的裂解规律进行了研究。黄酮类化合物的裂解方式多以失去侧链基团，最终形成保留色原酮母核的[M+H]⁺峰。本研究鉴定分析出5-羟甲基糠醛这一成分，是党参中重要的活性成分，文献报道显示5-羟甲基糠醛具有抗肿瘤活性，可降低细胞内ROS的含量，进而诱导细胞停滞在G0/G1期，激活DNA损伤介导的P53磷酸化、AKT通路和MAPKs通路，导致细胞凋亡，从而抑制肿瘤细胞的增殖^[22]。鉴定出党参标志性成分党 参炔苷这一化合物，文献报道研究显示党参炔苷具有抗肿瘤活性，此外，党参提取物能提高前列腺素的表达水平^[23]。鉴定出三萜类化合物茯苓新酸B，作为茯苓中重要的活性成分，茯苓酸可减轻微血管内皮细胞氧化损伤的作用，还可抗细胞凋亡及促进细胞增殖^[24]。

本研究采用UPLC-LTQ-Orbitrap-MS/MS方法鉴定加味参芪地黄汤化学成分尚属首次，为后续的抗慢性肾病、肾小球肾炎及前列腺疾病的药效物质基础及作用机制提供重要的实验数据。