黄精是一种药食同源食品,具有多种促进健康的生物活性,例如促进睡眠、抗疲劳、抗衰老、抗菌、增强免疫力、降低血糖、保护肝脏、抗癌、抗动脉粥样硬化、和治疗老年痴呆。黄精多样的生物活性与其具有的成分相关,如黄酮、多糖、生物碱、类黄酮等。对这些成分进行表征,并确定潜在的生物活性,有助于通过人为可控的处理过程提高黄精生物利用度。
九蒸九晒(SAD-9)是黄精最常用的炮制方法。先前的研究表明,多糖,果糖,氨基酸,甾体皂苷和高异黄酮类化合物等物质在黄精的九蒸九晒期间发生了变化。近年来,关于九蒸九晒的加工方法有不同的观点,例如可以根据化学成分的变化减少处理次数。但是,另有观点认为,加工后的黄精不仅会改变其成分,服用后还会引起体内代谢产物的波动,仅根据蒸晒过程中黄精自身化学成分变化规律判断可以减少蒸晒次数、节约加工时间是不合理的。
血浆代谢组学是一种新兴的研究方法,它通过对血浆中代谢产物的分析,来探究体内代谢的变化和相关疾病的发生机制。采用超高效液相色谱-四级杆-飞行时间串联质谱法(UPLC-QTOF/MS),将具有高分离度、高灵敏度的液相色谱系统,与能同时提供母离子和碎片离子准确质量数以及元素组成的高分辨质谱有机结合,通过建立指纹图谱,可快速分析和表征中药材复杂成分。为了探究黄精九蒸九晒不同时期成分变化对体内代谢物的影响,沈阳药科大学魏斌斌等人对大鼠血浆代谢产物进行了血浆代谢组的UPLC-QTOF/MS分析,研究结果发表在《LWT - Food Science and Technology》(食品科学1区,IF: 6.0)上,文章题为“Untargeted components and in vivo metabolites analyses of Polygonatum under different processing times”,系统揭示了九蒸九晒炮制过程中不同炮制次数黄精成分的变化和体内代谢产物的变动。
研究采用UPLC-QTOF/MS对三组黄精(生黄精,简称RP;两蒸两晒,简称SAD-2;九蒸九晒,简称SAD-9)成分进行表征,并对大鼠血浆中的代谢物进行分析。通过主成分分析(PCA)等方法探讨了这些代谢物之间的差异,得到及其对体内代谢波动的影响。并利用网络药理学构建了黄精中有效成分和不同血浆代谢物之间的关系。
随着蒸制和晒干次数增加,蛋白质、脂肪和碳水化合物的含量明显下降。RP组、SAD-2组和SAD-9组共检测出33种成分,其中有22种为三组皆有,包括苯酚、氨基酸、果糖、黄酮类、异黄酮、萜类、有机酸、多糖、皂苷和木脂素。含量分析表明,随着蒸制和晒干次数增加,balanophonin B、BGC(C6H12O6)、4',5-二羟基黄酮和芹菜素含量增加,而(+)-丁香树脂醇、黄芩苷、地孢子素、(6R,9R)-roseside、胡萝卜苷、异甘草素含量下降。葡萄糖醛酸和3'-甲氧基大豆黄素含量随蒸制和晒干次数增加先升高后降低,天石酸、sibicoside A和甲基原薯蓣皂苷含量随蒸制和晒干次数增加先降低后升高。
将在无病原体及适宜环境条件下饲养的24只6-8周龄雌性SD大鼠分为四组(每组6只),各组分别命名为control(Ctrl)、RP、SAD-2和SAD-9。给药组分别灌胃RP、SAD-2、SAD-9,剂量为8 g/kg,对照组每天灌胃等量生理盐水,最后一天采集血液。使用UPLC-QTOF/MS测定了黄精炮制次数对大鼠代谢的影响,获得Ctrl组、RP组、SAD-2组和SAD-9组血浆样品代谢图谱。处理得到PLS-DA图(图3),结果显示,所有组都可以很好的聚类。随着蒸制和晒干次数增加,血浆代谢谱从RP过渡到SAD-2,然后是SAD-9。OPLS-DA模型描述了对照组和给药组之间的代谢差异,通过在OPLS-DA模型中构建的 S-plot图来探索各组间存在差异的代谢物(图4)。VIP>1.0的代谢物为不同组别之间的重要差异物质,所有组别在正离子模式下记录的代谢谱都存在差异,而在负离子模式下也得到了类似的结果。这些结果表明,SD大鼠在服用RP、SAD-2和 SAD-9后,其血浆代谢物有了变化。
四组小鼠血浆差异代谢物有39种(图5),包括溶血磷脂、磷脂酰乙醇胺、胆汁酸、氨基酸及其代谢物、三萜类化合物、脂肪酸等。RP组的血浆代谢物与SAD-2组相似,但SAD-9组与它们不同。SAD-9组变化较大的主要有Lyso-PE(18:0)、LysoPE(18:1)、LysoPC(16:1)、hordatine B、双氯非那胺、卡前列素、瑞他莫林、芽子碱甲酯、LysoPC(14:0)、利卡灵C和9-氧代阿西咪酮。根据SAD-9组和其它组血浆代谢物表达的差异,四种溶血磷脂酰胆碱:LysoPE(18:0)、LysoPC(16:1)、LysoPE(18:1)和LysoPC(14:0)可作为SAD-9组和其它组的潜在标志物。溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine,LPC)是磷脂分解代谢的主要产物之一,是氧化型低密度脂蛋白的主要活性成分,LPC通过LPC-EPA (二十碳五烯酸)增加大脑中的EPA和DHA(二十二碳六烯酸),用于治疗抑郁症和神经炎症性疾病。磷脂酶A2(PLA2)的活性与LPC水平相关。
Venn图(图6A)分析显示三组共有的血浆差异代谢物有12个,并将影响途径(P<0.05)与初级胆汁酸生物合成途径联系起来;血浆代谢物在KEGG 富集通路被映射以找到这些代谢物的作用靶点,P<0.05的节点为潜在的靶标通路,颜色深度表示 P 值,深色表示有意义的通路(图6B)。Ctrl与RP和Ctrl与SAD-2存在7个共有代谢物,富集途径为苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成、苯丙氨酸代谢、甘油磷脂代谢、初级胆汁酸生物合成和氨基酰基tRNA生物合成途径。Ctrl 与 RP 和 Ctrl 与 SAD-9 存在5个共有代谢物,但没有富集途径。Ctrl 与SAD-9和Ctrl与SAD-2存在三个共有代谢物,富集到甘油磷脂代谢代谢途径; Ctrl 与 SAD-9 的 5 个血浆差异代谢物与甘油磷脂代谢的富集途径有关。RP、SAD-2和SAD-9的代谢物虽然存在差异,但其影响途径存在相似性。
选择黄酮类化合物、皂苷类化合物和异黄酮进行网络药理学研究,分析确定黄精各成分与代谢物之间的相互关系。以7种物质进行预测,共获得562个靶点,在这些靶点中,PLA2受甘草素和4′,5-二羟黄酮的调控,4′,5-二羟黄酮是一种催化磷脂甘油分子上两个酰基的水解酶,卵磷脂被PLA2酶解生成LPC。甘草素和4′,5-二羟黄酮这两种成分可以通过激活PLA2来提高不同代谢产物中LPCs的浓度,表明九蒸九晒的黄精可以促进机体产生LPC。这些研究结果为研究黄精中成分的变化机制以及蒸、晒条件下黄精生理功能的改善提供了一定的参考。
研究说明不同蒸制和晒干炮制次数的黄精成分和代谢谱存在差异,对功能性成分的化学成分和功效有显著影响,揭示了九蒸九晒加工方法是有必要的。但蒸制和晒干后化学成分与体内生理功能之间的关系还需要进一步研究。
图2. RP、SAD-2和SAD-9的甲醇提取物的基峰色谱图。(A,D)RP的正负模式色谱图,(B,E) SAD-2的正负模式色谱图,(C,F)SAD-9的正负模式色谱图。
图3.给药13天后血浆样品的代谢情况。(A)正模式的PLS-DA图,(B)负模式下的PLS-DA图。
图4.阳性模型给药13天后的OPLS-DA图和S-plot图。(A)Ctrl vs RP组,(B)Ctrl vs SAD-2组,(C)Ctrl vs SAD-9组。
图6.(A)给药13天后对照组与其它组的Veen图,以及(B)给药13天后RP组、SAD-2组和SAD-9组的代谢物富集途径。
基于7种活性成分的成分潜在目标相互作用网络,其中A是diosgenin,B是3′-methoxydaidzein,C是liquiritigenin,D是4′,5-dihydroxyflavone,E是sibiricoside A,F是β-sitosterol,G是2′,7-dihydroxy-3′,4′-dimethoxyisoflavane。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114334