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       最近,由郑州大学第一附属医院孙志团队等基于融智生物科技(青岛)有限公司QuanIMAGE II成像质谱仪对中药材黄芩的多种代谢产物进行分析,从而提示了新的对黄芩有效药用部位的理解和有效药用成分的合成途径,相关研究(Unraveling spatial metabolome of the aerial and underground parts of Scutellaria baicalensis by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging)由JCR 1Q、中科院1区杂志《PHYTOMEDICINE》发表于2024年第一期(详情参见https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0944711323006177)。

       孙志团队通过质谱成像技术,在10微米空间分辨率,300像素/秒测试条件下对黄芩的根、茎和叶中的各种代谢产物,如黄酮苷、黄酮代谢产物和酚酸进行了系统的表征。包括黄芩根中的9种糖苷、18种黄酮类化合物、1种有机酸和其他4种代谢产物;黄芩茎中的9个糖苷、9个黄酮、1个有机酸;对黄芩叶中的7种黄酮类化合物和7种糖苷类化合物。

 

图1:黄芩根部的光学图像(A)和代表性代谢物质谱成像(B)结果

 

图2:黄芩茎光学(A)和代表性代谢物质谱成像(B)结果

 

图3:黄芩叶片中代表性代谢物质谱成像结果

 

图4:质谱成像技术揭示了黄芩的两种黄酮生物合成途径

 

       结果显示,黄芩地下部分,黄芩苷、黄芩素、黄芩苷和白杨素分布广泛,而地上部分的空间位置较少;黄芩苷、c-土酰胺/异土酰胺、黄芩苷、红花苷/异土胺-7-O-葡萄糖醛酸苷在黄芩地上部分有较高的分布;研究还成功地定位和可视化了黄芩地上和地下部分重要黄酮类代谢产物生物合成的生物合成途径。

       团队认为,传统中药要求中,黄芩的入药部位是地下部分(根),而黄芩的地上生物量部分(茎、叶等)利用率过低。本研究通过MALDI-MSI技术为研究黄芩代谢产物的空间分布和有效利用提供了良好的途径。详细的空间化学信息不仅可以提高我们对黄芩类代谢产物生物合成途径的认识,更重要的是提示我们需要充分发挥黄芩的整体药用价值,加强黄芩地上部分资源的再利用和开发。

       不断涌现的新型分析技术使我们更加清晰地认识传统中药材。孙志团队的研究,在性能优越的国产成像质谱仪QuanIMAGE的帮助下,突破了传统认知中,对黄芩入药部位的理解。相信进一步的研究会得出更丰富的结论,极大地促进中药水平的提升。比如,在入药时,黄芩实际上是黄芩属植物,全球共有300余种,仅我国就有100余种。不同种、不同生长环境的黄芩药用价植是否具有一致性?野生黄芩与人工种植黄芩的药用价植是否具有一致性?不同生长阶段以及保存和加工条件下的黄芩,其主要有效成份(黄芩素)是否会发生变化?当明确生成机理后,是否可以通过外部手段增加黄芩的有效成份含量?

       这些,都需要使用质谱成像等技术进一步探索和研究。创新研究手段对我国中药材这一巨大资源宝库的挖掘和中医药创新,为中医药现代化添砖加瓦有积极作用。

 

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