基于UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS技術分析經典名方身痛逐瘀湯化學成分

劉艷梅，劉金金，2，梁慧，彭致鋮，朱德全，陳向東，孫冬梅*（. 廣東一方制藥有限公司，廣東佛山 528244；2. 華南農業大學，廣州 50642）

身痛逐瘀湯由紅花、桃仁、川芎、當歸、羌活、秦艽、五靈脂、沒藥、香附、牛膝、地龍和甘草12味中藥組成，具有活血行氣、祛瘀通絡、通痹止痛功效，處方中秦艽、羌活祛風除濕，桃仁、紅花、當歸、川芎活血祛瘀，沒藥、五靈脂、香附行血氣，止疼痛，牛膝、地龍疏通經絡以利關節，甘草調和諸藥[1]。臨床常用于治療風濕關節痛、腰椎間盤突出、風濕腰腿痛等痹癥[2]。常有軍等[3]觀察身痛逐瘀湯與非甾體抗炎藥物均能減少大鼠變性腰椎間盤內腫瘤壞死因子（TNF-α）、白介素1α（IL-1α）、白介素6（IL-6）、基質金屬蛋白酶3（MMP-3）的分泌，延緩腰椎間盤變性的進程，減少炎性因子分泌的作用優于非甾體抗炎藥物。董昌盛等[4]建立大鼠Walker-256乳腺癌細胞骨癌痛模型，發現身痛逐瘀湯能夠顯著延長骨癌痛大鼠機械痛覺縮足閾值、熱痛覺縮足潛伏期并減輕自發痛評分，對骨癌痛大鼠模型側脛骨骨密度無明顯影響。鑒于身痛逐瘀湯的臨床療效報道較多，針對其藥效物質基礎缺乏系統性研究，本研究采用UPLC-QExactive Orbitrap MS技術首次對身痛逐瘀湯基準樣品進行全成分分析，建立整體和類群化學成分快速篩選鑒定方法，結合對照品及相關文獻，快速分析鑒定未知成分，并對各成分進行藥味歸屬，以期明確經典名方身痛逐瘀湯的藥效物質基礎，為其質量控制指標的選擇提供科學依據。

1 材料

1.1 儀器與軟件

UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS四極桿-靜電場軌道阱高分辨質譜儀、Ultimate 3000 超高效液相色譜系統，含Xcalibar 4.1工作站、Thermo Scientific mzVault 2.0數據庫軟件（美國賽默飛世爾科技公司）；QI數據處理軟件（美國沃特世公司）；XP26型百萬分之一天平、ME204E十萬分之一天平（梅特勒-托利多公司）；KQ-3000E超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；Direct-Q5型超純水機（美國Millipore公司）。

1.2 試藥

色譜級甲醇、乙腈（德國Merck公司）；HPLC級甲酸（美國 Thermo-fisher 公司）；水（廣州屈臣氏食品飲料有限公司）。

對照品α-香附酮（批號：110748-202117，純度≥99.8%）、槲皮素（批號：100081-201610，純度≥99.8%）、蘆丁（批號：100080-202012，純度≥92.2%）、7-羥基香豆素（批號：111739-200501，純度≥100%）、羌活醇（批號：111820-202106，純度≥97.5%）、歐前胡素（批號：110826-201918，純度≥99.0%）、異歐前胡素（批號：110827-202113，純度≥99.2%）、紫花前胡苷（批號：111821-201604，純度≥99.6%）、人參皂苷Ro（批號：111903-202106，純度≥95.0%）、洋川芎內酯Ⅰ（批號：112071-202101，純度≥99.2%）、藁本內酯（批號：111737-201910，純度≥100.0%）、苦杏仁苷（批號：110820-202109，純度≥93.1%）、獐芽菜苦苷（批號：110785-201404，純度≥98.3%）、阿魏酸（批號：110773-201915，純度≥99.4%）、甘草苷（批號：111610-201908，純度≥95.0%）、甘草酸銨（批號：110731-202122，純度≥94.4%）、甘草次酸（批號：110723-201715，純度≥99.6%）、L-色氨酸（批號：140686-202205，純度≥100.0%）、異亮氨酸（批號：140683-202103，純度≥99.8%）、腺苷（批號：110879-201703，純度≥99.7%）、鳥苷（批號：111977-201501，純度≥93.6%）、尿苷（批號：110887-202104，純度≥99.6%）（中國食品藥品檢定研究院）；紫云英苷（批號：wkq 17032404）、傘形花內酯（批號：wkq16072703）、新綠原酸（批號：wkq19021413）、隱綠原酸（批號：wkq0000930）、異綠原酸A（批號：wkq20020403）、獐牙菜苷（批號：wkq17092203）、甘草酸（批號：wkq20022509）、芹糖甘草苷（批號：wkq0001634）（純度均≥98.0%）（四川省維克奇生物科技有限公司）。

身痛逐瘀湯基準樣品（凍干粉自制），紅花、桃仁、川芎、當歸、羌活、秦艽、沒藥、五靈脂（醋制）、香附、牛膝、甘草、地龍（國藥集團馮了性藥材飲片有限公司，經廣州中醫藥大學孫冬梅教授鑒定，均符合《中國藥典》有關規定）。

2 方法

2.1 溶液的制備

供試品溶液：精密稱取身痛逐瘀湯凍干粉0.5 g，置具塞錐形瓶中，加70%甲醇25 mL，超聲處理（功率250 W，頻率40 kHz）30 min，放冷，再稱定重量，用70%甲醇補足減失重量，搖勻，0.22 μm微孔濾膜濾過，即得供試品溶液。

混合對照品溶液：取各對照品適量，加70%甲醇制成各成分質量濃度約為50 μg·mL－1的混合對照品溶液。

2.2 色譜條件

色譜柱為Waters HSS T3 C18（2.1 mm×150 mm，1.8 μm），流速為0.3 mL·min－1，柱溫為30℃，進樣量為1 μL，流動相為0.1%甲酸水溶液（A）-乙腈（B），梯度洗脫（0～3 min，0%B；3～7 min，0%～4%B；7～15 min，4%～10%B；15～25 min，10%～12%B；25～30 min，12%～15%B；30～40 min，15%～22%B；40～50 min，22%～32%B；50～55 min，32%～50%B；55～60 min，50%～65%B；60～70 min，65%～78%B；70～75 min，78%～0%B）。

2.3 質譜條件

HESI離子源，正、負離子監測模式；裂解電壓3.80 kV；輔助氣流量 10 mL·min－1；離子傳輸管溫度320℃；輔助氣溫度350℃；掃描模式Full MS/dd-MS2，Full MS分辨率70 000，dd-MS2分辨率17 500；質量掃描范圍m/z120～1200。MS/MS模式時，正負離子模式下的碰撞能均為20、40 eV，以亮氨酸腦啡肽為內標校正質量精度。

3 結果與分析

取“2.1”項下身痛逐瘀湯供試品溶液及混合對照品溶液，按照“2.2”和“2.3”項下條件進樣分析，分別得到正、負離子模式下總離子流圖（TIC），見圖1。根據一級質譜提供的精確分子質量，利用Xcalibur 2.1 工作站計算未知化合物元素組成和分子式[誤差范圍（5±1.0）×10－11]，利用色譜峰的保留時間、準分子離子峰及特征MS/MS碎片離子峰信息，結合對照品質譜信息、相關文獻數據及電子數據庫（PubMed、CNKI、Scifinder、OTCML、TCMP）等，分析相關化合物的裂解規律和分子結構。結果從身痛逐瘀湯基準樣品中鑒定出151個化合物，包括黃酮及其苷類52個、三萜皂苷類25個、苯酞類19個、含氮類20個、有機酸類11個、香豆素類8個、環烯醚萜類5個及其他類11個，并對每個化合物的保留時間、分子式、化合物名稱、高分辨質譜母離子及差值、碎片離子信息、藥材來源等信息數據進行了歸屬，結果見表1。

圖1 身痛逐瘀湯的 UPLC-Q-Exactive MS正離子（A）和負離子（B）模式下的總離子流圖Fig 1 Total ion chromatogras of UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS of Shentong Zhuyu decoction in positive ion mode（A）and negative ion mode（B）

表1 身痛逐瘀湯中化合物的UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS定性分析結果Tab 1 Qualitative analysis of chemical constituents in Shentong Zhuyu decoction by UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS

續表1

3.1 黃酮類

黃酮類化合物是身痛逐瘀湯中一類主要成分，該類化合物主要來自紅花、秦艽、甘草、醋五靈脂等。黃酮苷類化合物通常在負離子模式下信號較強，在高能量碰撞誘導電壓下首先脫去糖基，二級質譜可觀察到相對豐度較高的黃酮苷元信號。黃酮苷元一般具有相同的母核，母核A環的C-7和C-5位，B環C-4'位常有羥基、甲基、甲氧基、異戊烯基、糖苷等不同取代基，A環較穩定，B環和C環連接的取代基易斷裂產生中性分子碎片，C環在1，3鍵和1，4鍵易開裂發生RAD重排，可根據丟失的中性分子碎片推斷母核取代基的類型。

紅花中的黃酮苷主要為查耳酮類，在正離子模式下可觀察到 [M＋H]＋、[M＋Na]＋質譜信號。峰27在正離子模式下得到m/z613.1758 [M＋H]＋，利用軟件Xcalibur 2.1分析其元素組成為C27H32O16，二級質譜中可觀察到丟失葡萄糖生成碎片離子m/z451.1232 [M＋H-C6H10O5]＋、289.0707 [M＋H-2C6H10O5]＋、433.1127 [M＋H-C6H12O6]＋、271.0602 [M＋H-C6H12O6-C6H10O5]＋；脫去葡萄糖基的查耳酮苷元易發生側鏈斷裂重排形成穩定的環狀結構；在高能量碰撞誘導電壓下，苷元結構中的α，β不飽和酮發生裂解重排得到碎片離子m/z147.0441 [M＋H-2C6H10O5-C6H6O4]＋、169.0131 [M＋H-2C6H10O5-C8H8O]＋、121.0648 [M＋H-2C6H10O5-C7H4O5]＋，根據相關文獻報道[5]及對照品比對，鑒定該化合物為羥基紅花黃色素A，其可能的裂解規律見圖2。

圖2 羥基紅花黃色素A的裂解途徑推測Fig 2 Fragmentation process of hydroxysafflor yellow A

甘草中的黃酮苷類化合物大多為甘草素的衍生物，二級質譜中通常可觀察到m/z255、135的碎片離子。峰31其準分子離子峰為m/z417.1190[M-H]－，其元素組成為C21H22O9，二級質譜主要特征碎片離子為255.0661 [M-H-Glc]－、135.0077[M-H-Glc-C8H8O]－、119.0492 [M-H-Glc-C7H4O3]－，判斷結構中存在1分子葡萄糖取代基，苷元部分的裂解規律與甘草素質譜裂解規律一致，與對照品甘草苷的保留時間相同，因此鑒定31號峰化合物為甘草苷；峰33、46、52、80在負離子模式下均能觀察到質荷比為m/z417準分子離子峰，二級碎片離子有m/z255、135、119，其裂解規律和分子信息與甘草苷高度相似，結合文獻[6]，推測峰33、46、52、80分別為甘草苷或其同分異構體、異甘草苷、新甘草苷、新異甘草苷。峰43、峰53母核離子分別為m/z579.1724 [M-H]－、579.1747[M-H]－，其分子離子比甘草苷多出1個C6H10O5，檢索文獻報道確定上述化合物分別為甘草素-7，4'-二葡萄糖苷、Kaempferitrin[7]。類似地，峰55、峰78分子式為C26H30O13，[M-H]－連續丟失芹糖基和葡萄糖基得到相對豐度較高的碎片離子m/z417[M-H-C5H8O4]－、255 [M-H-C5H8O4-C6H10O5]－，故推斷峰55為甘草苷元-7-O-芹糖-4'-O-葡萄糖苷，峰78為芹糖甘草苷。

3.2 三萜皂苷類

三萜皂苷類化合物主要來源于牛膝和甘草，此類化合物C3位和C28位均有取代的雙糖鏈苷，葡萄糖基的端基碳與苷元C28位的羧基成酯，C28位的酯鍵比C3位的醚鍵更易斷裂，故將C28位的糖鏈稱為α鏈，C3位糖鏈稱為β鏈。在質譜高能量的碰撞下，容易脫去C28糖基部分，五碳糖優先于六碳糖丟失，苷元部分容易失去AcOH、H2O、CO2、CH2O、HCOOH等中性基團。

牛膝中的三萜皂苷主要為齊墩果酸型，在負離子模式下有更高的響應值。峰108在負離子低能量質譜中可以觀察到m/z1117.5087 [M-H]－，二級質譜可觀察到碎片離子m/z997.5023 [M-HCOOH-CH2OH-CO2]－、955.4917 [M-H-C5H7O6]－、793.4397 [M-H-C5H7O6-Glu]－、631.3842 [M-HC5H7O6-2Glu]－，高能量下可觀察到齊墩果酸母核的特征性碎片離子455.3455 [M-H-C5H7O6-2Glu-Glu A]－，故推測峰108為achyranthoside D，其可能的裂解規律見圖3。峰106、121、130、138、139有類似的裂解規律，結合相關文獻報道[8]，分別推測為achyranthoside E dimethyl ester、achyranthoside E、achyranthoside G、28-deglucosyl achyranthoside C、achyranthoside Ⅳ。

圖3 Achyranthoside D的裂解途徑推測Fig 3 Fragmentation process of achyranthoside D

甘草中的三萜皂苷均為甘草酸的衍生物，峰120在負離子模式下，觀察到準分子離子峰m/z821.3974 [M-H]－，二級質譜中母離子首先失去C3位連接的葡萄糖醛酸，得到m/z645.3522 [M-H-Glc A]－、469.3332 [M-H-2Glc A]－和351.0578 [M-H-470 Da]－等碎片離子，與甘草酸對照品保留時間一致，故確定峰120為甘草酸[6]。峰119的分子離子峰為m/z471.3465 [M＋H]＋，分別丟失H2O、CO得到碎片離子m/z453.3377 [M＋H-H2O]＋、435.2830 [M＋H-2H2O]＋、425.3009 [M＋H-H2OCO]＋、407.3314 [M＋H-H2O-2CO]＋，由于結構中存在烯丙鍵和C11羰基，C1具有可以轉移的γH原子，容易發生RAD裂解和麥氏重排，得到碎片離子m/z317.2108 [M＋H-C9H14O2]＋、235.1693 [M＋H-C9H14O2-C5H6O]－，與甘草酸苷元部分有相似的裂解規律，推測峰119為甘草次酸[6]。

3.3 苯酞類

苯酞類化學成分主要來源于川芎和當歸，以正丁基苯酞為母核，側鏈和苯環上有羥基取代，通常在一級質譜中可檢測出特征性母核離子m/z191，主要在正離子模式下檢出，二級質譜中產生信號較強的 [M-C2H5]＋、[M-C3H6]＋、[M-C4H9]＋碎片離子峰[9]。正離子模式下，峰111準分子離子峰為m/z191.1066 [M＋H]＋，二級質譜中可觀察到連續丟失CO、H2O后產生的碎片離子m/z173.0963 [M＋H-H2O]＋、145.1012 [M＋H-H2OCO]＋、163.1118 [M＋H-CO]＋，以及丟失不飽和側鏈的碎片離子m/z135.0440 [M＋H-C4H8]＋、107.0858 [M＋H-C4H8-CO]＋，結合文獻報道，推測峰111為E-藁本內酯，裂解規律見圖4。該類化合物的同分異構體較多，根據二級質譜特征性碎片離子，通過OTCML數據庫以及相關文獻參考，鑒定出同系列化合物洋川芎內酯G、S、F、D、I、A[9-10]。

圖4 藁本內酯的裂解途徑推測Fig 4 Fragmentation process of ligustilide

3.4 香豆素類

香豆素類化學成分主要來源于羌活，主要裂解途徑為母核側鏈甲氧基鍵、苯甲醚鍵的斷裂，C-5位或C-8位取代基的丟失；在正離子模式下連續丟失羰基形成 [M＋H-nCO]＋特征性離子，內酯環在高碰撞能量下容易失去CO2中性分子進而發生麥氏重排。呋喃型香豆素有3種碎裂形式失去羰基（m/z28），由環上的羰基（5位或8位羰基）、酯鍵上羰基或者呋喃環上的碳氧碎裂[11]。峰137在正離子模式下產生m/z355.1535 [M＋H]＋準分子離子峰，C-5側鏈取代基丟失生成m/z203.1069 [M＋H-C10H16O]＋母核離子，母核離子連續丟失羰基產生m/z175.0387 [M＋H-CO]＋、147.0440 [M＋H-2CO]＋、119.0858 [M＋H-3CO]＋、91.0581 [M＋H-4CO]＋等碎片離子，其中由母核內酯環開裂失去一分子CO2經麥氏重排得到碎片離子m/z159.1168，推測該化合物為羌活醇，具體裂解途徑見圖5。二氫呋喃型香豆素由于取代基通常在C-2'和C-3'，質譜裂解規律主要有呋喃環上的碳氧碎裂，例如峰60在正離子模式下斷裂C-2'側鏈連接的糖苷鍵得到m/z247.1328 [M＋H-C6H10O5]＋，進一步丟失C3H8O得到m/z187.1116 [M＋H-C9H18O6]＋，再丟失CO得到m/z159.0804 [M＋H-C9H18O6-CO]＋碎片離子，結合文獻和對照品比對確定為紫花前胡苷[12]。

圖5 羌活醇的裂解途徑推測Fig 5 Fragmentation process of notopterol

3.5 其他類成分

身痛逐瘀湯除了黃酮類和皂苷類成分較多，還存在少量核苷類、有機酸類、環烯醚萜類化合物。峰23在負離子模式下產生m/z353.0879 [M-H]－分子離子峰，二級質譜有2種裂解途徑，失去1分子脫水咖啡酸，得到基峰m/z191.0552 [M-H-C9H6O3]－，繼續失去1分子H2O產生碎片離子m/z173.0443[M-H-C9H6O3-H2O]－，碎片離子m/z179.0338由準分子離子峰失去1分子脫水奎寧酸，脫去1分子CO2和H2O產生碎片離子m/z161.0233 [M-H-C7H10O5-H2O]－、135.5607 [M-H-C7H10O5-CO2]－，故推測峰23為綠原酸[12]。峰19在正負離子模式下，分別顯示m/z375.1293 [M-H]－和399.1259 [M＋Na]＋的準分子離子峰，確定分子式為C16H24O10，二級質譜母核離子失去葡萄糖基產生m/z213.0762 [M-H-C6H10O5]－、195.0653 [M-H-C6H10O5-H2O]－碎片離子，進一步失去COOH得到m/z169.0859 [M-H-C6H10O5-COOH]－，與對照品馬錢苷酸的保留時間和裂解碎片信息相同，推測峰19為環烯醚萜類化合物馬錢苷酸[13]。

4 討論

本研究采用UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS技術對液相流速、柱溫、毛細管電壓、碰撞能量等多個參數進行優化，首次建立了身痛逐瘀湯基準樣品化學成分的質譜分析方法，根據各色譜峰的一級、二級碎片離子的質譜數據及相關數據庫匹配和參考文獻、對照品比對，共鑒定出了151個化合物。首次較全面地分析身痛逐瘀湯的化學成分，為深入研究其藥理作用及藥效物質基礎，更全面地開發應用該復方提供了科研依據。

研究結果表明，身痛逐瘀湯基準樣品的化學成分主要以黃酮類、三萜皂苷類為主，多來源于君藥紅花，佐使藥牛膝和甘草。現代藥理研究表明，紅花黃酮、牛膝皂苷、甘草皂苷均表現出良好的抗炎、鎮痛活性，紅花黃色素能夠抑制血小板活化因子（PAF）誘發的血小板聚集，緩解毛細血管的通透性增加，抑制PAF誘導的5-羥色胺釋放以及血小板內游離鈣增加[14]。牛膝總皂苷通過影響PI3K/AKT、NF-κB、Caspase等信號通路的表達，抑制促炎因子表達、軟骨基質降解、軟骨細胞凋亡、關節結構重構等，產生減輕滑膜炎癥和治療膝骨關節炎的藥理作用[15]。甘草中的黃酮和皂苷類成分均具有抗炎抗氧化作用，通過降低脂多糖誘導的巨噬細胞系RAW264.7細胞一氧化氮（NO）、IL-β及TNF-α的釋放，抑制磷脂酶A2酶活性及環氧合酶-2表達而降低花生四烯酸代謝途徑PGE 2的合成，發揮抗炎鎮痛作用[16]。根據以上文獻報道，本研究解析的身痛逐瘀湯化學成分活性與其報道的藥理作用具有良好的一致性。然而，UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS技術對于易揮發性成分較難檢測到豐度適應的碎片離子，后續將采用氣質聯用技術對其揮發性成分進行系統表征。