《Journal of Chromatography B》:Identification of novel bioactive constituents from traditional decoction of jiao-tai-Wan based on “co-decoction reaction” and comparative analysis with formula granules
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本研究以Jiao-Tai-Wan(加味桃仁方)为模型,通过UPLC-QE-Orbitrap-MS、16S rRNA测序及分子对接技术,系统比较了配方颗粒、混合单味煎剂与传统合剂煎煮的降糖效果及物质基础差异。发现共煎产生29种新化合物,降糖效果呈现共煎>混合煎>颗粒剂的梯度差异,各制剂显著调控肠道菌群,且主要活性成分(黄连素、肉桂酸)与苦味受体(TAS2R46)、热痛觉受体(TRPV1)存在强结合(≤-5.0 kcal/mol)。该研究揭示了传统合剂共煎反应产物的药效物质基础及作用机制,为中药配方颗粒的合理性提供了科学依据。
Ping Sun|Shuang Li|Jinyan Teng|Wei Zhang|Chenxia Li|Chenning Zhang
武汉科技大学医学院湘阳第一人民医院内分泌科,研究生联合会培训基地,中国湖北省湘阳441000
摘要
目的:配方颗粒与传统煎剂之间的治疗等效性仍是一个主要的临床争议点。本研究旨在利用Jiao-Tai-Wan糖尿病小鼠模型,探讨配方颗粒与草药碎片煎剂之间等效性的科学依据。
方法:本研究采用db/db糖尿病小鼠作为疾病模型,通过多维度方法研究配方颗粒与草药碎片煎剂之间的等效性。利用UPLC-QE-Orbitrap-MS技术鉴定出共同煎煮过程中产生的新化合物。随后,系统比较了配方颗粒、混合单味煎剂及组合煎剂在db/db小鼠中的降糖效果,并通过16S rRNA测序分析肠道微生物群,以及生物活性化合物与味觉受体的分子对接实验进行验证。
结果:共检测到29种新的共同煎煮相关化合物。所有Jiao-Tai-Wan组与二甲双胍组相比,空腹血糖降低更为显著(p<0.05),其疗效依次为:组合煎剂 > 混合煎剂 > 配方颗粒。各组均显著调节了肠道微生物群。主要成分(如小檗碱、肉桂酸)与受体(TAS2R46、TRPV1)之间表现出强结合能力(≤ ?5.0 kcal/mol)。
结论:本研究通过UPLC-QE-Orbitrap-MS技术鉴定出Jiao-Tai-Wan共同煎煮过程中产生的新化合物。通过疗效比较、肠道微生物群调节及分子对接等多维度分析,初步阐明这些共同煎煮产物可能是配方颗粒与传统组合煎剂疗效差异的物质基础和潜在机制。这些发现为共同煎煮反应提供了重要的机制见解,并验证了颗粒制剂的潜在临床应用价值。
引言
中药方剂是中医治疗的核心。2023年《中医重大科学问题与工程挑战》指出,阐明经典中药方剂的药效物质基础对于揭示其科学本质至关重要[1]。虽然传统的植物化学技术有助于分离和鉴定中药中的活性成分,但往往难以解析中药方剂的复杂化学组成及低丰度生物活性化合物。新兴学科和技术的快速发展显著拓宽了理解中医的视角和方法,发现了新的生物活性物质及其作用机制,这些发现与传统研究范式不同,但仍能有效体现中药方剂的治疗效果[2][3][4][5][6]。
超分子化学、生物物理学、纳米生物学的发展,以及电子显微镜、成像和光谱分析技术的突破,揭示了中药煎剂中许多先前未被认识的物理相和特性,大大扩展了我们对药效物质基础的认识[7][8]。例如,葛根中的主要代谢物淀粉与活性小分子小檗碱形成超分子复合物,提高了其溶解度和溶性。此外,中药煎煮过程中形成的絮凝物或沉淀物(如小檗碱和肉桂酸的自组装纳米结构)对耐药金黄色葡萄球菌具有更强的抗菌效果[9][10][11][12]。近年来,液相色谱-质谱(LC-MS)因其高效的分离能力和灵敏度,成为现代中医研究的关键工具,为中药化学成分的定性和定量分析提供了有力支持[13]。其在中医研究中的应用主要包括化学成分分析、体内和体外代谢物鉴定以及生物活性成分筛选[14]。先前采用化学组学分析策略的研究发现,在经典中药组合(如双溪汤[16]、左金汤[18]、白合二黄汤[17]及智子后朴汤[15])的共同煎煮过程中检测到多种水溶性未知化合物。这些化合物的多阶段质谱碎片模式与单独煎煮的草药不同,表明它们可能具有新颖性。这些发现支持了共同煎煮过程中产生新化合物的普遍现象。
然而,仍存在关键问题未得到解决:配方颗粒的出现和使用方式是否符合中医的配伍理论,以及它们是否可以科学替代传统的水煎草药[19][20][21][22]。草药配伍作为中药方剂的基本要素,是最简单的配伍形式。与大型复杂方剂相比,研究草药组合提供了更易管理的途径,有助于更广泛的应用。因此,本研究选用了著名的中药方剂Jiao-Tai-Wan(由黄连根和肉桂皮组成,源自明代医学文献《汉氏医通》)作为模型。基于其对抗2型糖尿病的积极作用[23][24][25][26],并结合“共同煎煮反应”概念,我们利用UPLC-QE-Orbitrap-MS、16S核糖体RNA基因测序(16S rRNA)等技术,评估了Jiao-Tai-Wan在db/db糖尿病小鼠中的降糖效果及潜在机制。进一步通过分子对接模拟,研究了寒性草药黄连根的主要活性成分与苦味受体(TAS2R46)以及辛热性草药肉桂皮的主要活性成分与辛味受体(TRP通道)之间的相互作用机制。本研究旨在深入探讨中药配方颗粒与传统煎剂在药效物质基础上的相似性和差异性,为其他配方颗粒的研究提供新的视角,并为临床医生和患者提供使用建议,具有重要的临床意义。
化学物质、试剂和仪器
实验使用了Thermo Scientific Q Exactive和Xcalibur质谱仪,搭配Thermo Scientific Vanquish Duo UHPLC系统(配备Waters BEH UPLC C18柱,1.7 μm,2.1 × 150 mm;美国马萨诸塞州米尔福德市),辅助设备包括SARTORIUS CPA225D电子天平、Kunshan Shumei KQ5200DA超声波清洗器和Thermo Scientific Pico 17高速离心机。测试材料包括SDQC(批号2310100;广西玉林制药集团有限公司)和ICR
Jiao-Tai-Wan原料药和配方颗粒共同煎煮产物的分析
本研究采用UPLC-QE-Orbitrap-MS技术,分析了黄连根和肉桂皮单独煎煮样品以及完整Jiao-Tai-Wan方剂的样品,采用正负离子模式进行检测。通过对比分析这两种样品类型,筛选出共同煎煮过程中产生的新化合物
讨论
中药一直是疾病预防和治疗的重要治疗手段。传统上,对中药方剂药效物质基础的研究主要集中在已鉴定的单个草药成分上。中药方剂通常以煎剂形式服用,众多研究证实了草药组合的协同效应(“1 + 1 > 2”)。
结论
本研究以Jiao-Tai-Wan的降糖效果为研究重点,利用UPLC-QE-Orbitrap-MS技术分析了其共同煎煮的质谱谱图,鉴定出29种新化合物。通过比较Jiao-Tai-Wan共同煎煮提取物、单独煎煮混合物及黄连根和肉桂皮单味提取物颗粒的降糖效果,评估了它们的抗糖尿病效果
CRediT作者贡献声明
Ping Sun:撰写初稿、数据整理、概念构建。Shuang Li:实验研究、数据分析、概念构建。Jinyan Teng:方法设计、实验研究。Wei Zhang:数据整理、概念构建。Chenxia Li:撰写、审稿与编辑、监督。Chenning Zhang:撰写、审稿与编辑、实验研究、资金筹集、概念构建。
资助
本研究得到了湖北省自然科学基金和湘阳市(2025AFD091)的支持,以及湖北省中医药管理局的中药科学研究项目(ZY2025D019)和国家卫生健康委员会能力建设与继续教育中心(GWJJZX20251001064)的专项研究项目的资助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。