تحديد موحد للبنية المركبة في الطب التبتي باستخدام مطياف كتلة مصيدة الأيونات وتحليل التجزئة متعدد المراحل
Summary
هنا ، نصف بروتوكولا عاما وتصميما يمكن تطبيقه لتحديد الكميات النزرة والمكونات الثانوية في تركيبات المنتجات الطبيعية المعقدة (المصفوفات) في الطب التبتي.
Abstract
الأدوية التبتية معقدة وتحتوي على العديد من المركبات غير المعروفة ، مما يجعل البحث المتعمق حول هياكلها الجزيئية أمرا بالغ الأهمية. يستخدم الكروماتوغرافيا السائلة – التأين الكهربائي لقياس الطيف الكتلي لوقت الرحلة (LC-ESI-TOF-MS) بشكل شائع لاستخراج الطب التبتي. ومع ذلك ، لا يزال هناك العديد من المركبات غير المعروفة التي لا يمكن التنبؤ بها بعد استخدام قاعدة بيانات الطيف. طورت هذه المقالة طريقة عالمية لتحديد المكونات في الطب التبتي باستخدام قياس الطيف الكتلي لمصيدة الأيونات (IT-MS). تتضمن الطريقة بروتوكولات موحدة ومبرمجة لإعداد العينات ، وإعداد MS ، والتشغيل المسبق ل LC ، وإنشاء الطريقة ، واكتساب MS ، وتشغيل MS متعدد المراحل ، وتحليل البيانات اليدوي. تم تحديد مركبين تمثيليين في الطب التبتي بذور مانيهوت Abelmoschus باستخدام تجزئة متعددة المراحل ، مع تحليل مفصل للهياكل المركبة النموذجية. بالإضافة إلى ذلك ، تناقش المقالة جوانب مثل اختيار الوضع الأيوني ، وتعديل الطور المحمول ، وتحسين نطاق المسح ، والتحكم في طاقة الاصطدام ، وتبديل وضع الاصطدام ، وعوامل التجزئة ، وقيود الطريقة. طريقة التحليل الموحدة المطورة عالمية ويمكن تطبيقها على مركبات غير معروفة في الطب التبتي.
Introduction
أصبح التحليل النوعي للمكونات النزرة في الطب الصيني التقليدي (TCM) موضوعا حاسما في البحث. نظرا للأعداد الكبيرة من المركبات في الطب الصيني التقليدي ، من الصعب عزلها لتحليل مطياف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) أو مقياس حيود الأشعة السينية (XRD) ، مما يجعل الطرق القائمة على قياس الطيف الكتلي (MS) التي تتطلب فقط أحجام عينات منخفضة شائعة بشكل متزايد. بالإضافة إلى ذلك ، تم استخدام اللوني السائل (LC) إلى جانب مرض التصلب العصبي المتعدد على نطاق واسع في أبحاث الطب الصيني التقليدي في السنوات الأخيرة لتحسين فصل العينات المعقدة والتحليل النوعي للمركبات الكيميائية1. إحدى الطرق الشائعة هي قياس الطيف الكتلي للكروماتوغرافيا السائلة – التأين الكهربائي لوقت الرحلة (LC-ESI-TOF-MS) ، والذي يستخدم على نطاق واسع في البحث النوعي في الطب التبتي2. باستخدام هذه الطريقة ، يتم إثراء المكونات المعقدة وفصلها في عمود LC ، ويتم ملاحظة نسبة الكتلة إلى الشحنة (m / z) للأيونات المقربة باستخدام كاشف MS. يعد البحث في قواعد بيانات MS (MS / MS أو MS2) حاليا أسرع نهج للتعليقات التوضيحية المركبة الموثوقة في تحليل الجزيئات الصغيرة باستخدام وقت الرحلة الرباعي (Q-TOF) MS و OrbitrapMS 3. ومع ذلك ، فإن الجودة الرديئة لقواعد البيانات ووجود أيزومرات مختلفة تعيق تحديد المركبات غير المعروفة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المعلومات المقدمة من قاعدة بيانات MS / MS محدودة4،5،6،7. من المهم التحقيق في المركبات الكيميائية في كل الطب الصيني التقليدي باستخدام بروتوكول عام يمكن تطبيقه على نطاق واسع على الطب الصيني التقليدي الآخر.
يلتقط IT-MS مجموعة واسعة من الأيونات من خلال تطبيق جهد تردد لاسلكي مختلف (RF) على أقطاب الحلقة8. يمكن ل IT-MS إجراء عمليات مسح MS متعددة المراحل للسلاسل الزمنية بترتيب زمني متنوع ، مما يوفر تجزئة MS متعددة المراحل للمكونات (MS n) ، حيثn هو عدد مراحل أيون المنتج9. يعتبر Linear IT-MS الأفضل لتحديد الهيكل حيث يمكن استخدامه لتجارب MSn المتسلسلة10. يمكن عزل الأيونات المستهدفة وتجميعها في IT-MS1 الخطية. يوفر MS n (n ≥ 3) في IT-MS معلومات مجزأة أكثر من MS / MS في Q-TOF-MS. نظرا لأن IT-MS لا يمكنه قفل الأيون المستهدف وأيوناته الشظية ، فهو أداة قوية لتوضيح بنية المركبات غير المعروفة ، بما في ذلك الأيزومرات1. تم تطبيق تقنية MSn على نطاق واسع على التحليل الهيكلي للبروتينات والببتيدات والسكريات غير المعروفة11،12. يوفر مستوى وفرة أيونات الشظايا في MSn معلومات أكثر عن الأجزاء الجزيئية حول المركبات المستهدفة في العينات المعقدة من MS / MS في Q-TOF-MS. ومن ثم ، فإن تطبيق تقنية MSn على التحديد الهيكلي في الطب الصيني التقليدي أمر ضروري.
الطب التبتي هو عنصر مهم في الطب الصيني التقليدي13 ، وهذه الأدوية مشتقة في المقام الأول من الحيوانات والنباتات والمعادن الموجودة في منطقة الهضبة14. الطب التبتي بذور مانيهوت أبيلموسكوس (AMS) هو بذرة أبيلموسكوس مانيهوت (لين.) ميديكوس. AMS هو دواء عشبي تقليدي يستخدم لعلاج حالات مثل التهاب الجلد التأتبي والروماتيزم والجذام. يحتوي على الكالكون ، الذي يمتلك تأثيرات مضادة للبكتيريا والفطريات ومضادة للسرطان ومضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات15. في الدراسة الحالية ، تم تحسين إجراءات MS n ، وتم تطوير طريقة مفصلة لتحديد الهياكل المركبة في الطب التبتي AMS باستخدام IT-MS و MSn. تم تحسين بعض معلمات MS ، بما في ذلك الوضع الأيوني ونطاق المسح ووضع التصادم ، للتغلب على المشكلات في تحديد المركبات النزرة. تهدف هذه الدراسة إلى تعزيز تحديد البنية الموحدة للمركبات النزرة في الطب الصيني التقليدي.
Protocol
Representative Results
Discussion
تقدم IT-MS وتقنية MSn الخاصة بها نهجا جديدا لتحديد بنية مركبات TCM النزرة. على عكس Q-TOF-MS ، التي لم تستطع تحديد أيونات الشظايا بعمق ، يتفوق IT-MS مع تقنية MSn نظرا لقدرته على عزل الأيونات وتجميعها. توضح هذه المقالة طريقة لتحديد المركبات النزرة في الطب التبتي باستخدام تقنية IT-MS و MSn . ت?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم تمويل هذا العمل من قبل برنامج Xinglin Talent التابع لجامعة تشنغدو للطب الصيني التقليدي (رقم 030058191) ، ومؤسسة علوم الطبيعة في سيتشوان (2022NSFSC1470) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82204765).
Materials
| Acetonitrile | Thermo Scientific | CAS 75-05-8 | LC-MS grade |
| Formic Acid | Knowles | CAS 64-18-6 | HPLC grade |
| Linear ion trap mass spectrometer | Thermo Scientific | LTQ XL | |
| liquid chromatograph | Thermo Scientific | U3000 | |
| LTQ Tune | Thermo Scientific | version 2.8.0 | MS control software |
| Methanol | Thermo Scientific | CAS 67-56-1 | LC-MS grade |
| Pure water | Thermo Scientific | CAS 7732-18-5 | LC-MS grade |
| Xcalibur | Thermo Scientific | version 2.0 | LC-IT-MS operational software |
Referências
- Chen, X. -. F., Wu, H. -. T., Tan, G. -. G., Zhu, Z. -. Y., Chai, Y. -. F. Liquid chromatography coupled with time-of-flight and ion trap mass spectrometry for qualitative analysis of herbal medicines. Journal of Pharmaceutical Analysis. 1 (4), 235-245 (2011).
- Ou, C., et al. Systematically investigating the pharmacological mechanism of Dazhu Hongjingtian in the prevention and treatment of acute mountain sickness by integrating UPLC/Q-TOF-MS/MS analysis and network pharmacology. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 179, 113028 (2020).
- Kind, T., et al. Identification of small molecules using accurate mass MS/MS search. Mass Spectrometry Reviews. 37 (4), 513-532 (2018).
- Phetsanthad, A., Vu, N. Q., Li, L. Multi-faceted mass spectrometric investigation of neuropeptides in Callinectes sapidus. Journal of Visualized Experiments. (183), e63322 (2022).
- Seetaloo, N., Phillips, J. J. Millisecond hydrogen/deuterium-exchange mass spectrometry for the study of alpha-synuclein structural dynamics under physiological conditions. Journal of Visualized Experiments. (184), e64050 (2022).
- Karas, B. F., et al. Dose uptake of platinum-and ruthenium-based compound exposure in zebrafish by inductively coupled plasma mass spectrometry with broader applications. Journal of Visualized Experiments. (182), e6358 (2022).
- Chang, H. -. L., et al. Uracil-DNA glycosylase assay by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry analysis. Journal of Visualized Experiments. (182), e63089 (2022).
- Wang, S., et al. Structural characterization and identification of major constituents in Jitai tablets by high-performance liquid chromatography/diode-array detection coupled with electrospray ionization tandem mass spectrometry. Molecules. 17 (9), 10470-10493 (2012).
- Pang, B., Zhu, Y., Lu, L., Gu, F., Chen, H. The applications and features of liquid chromatography-mass spectrometry in the analysis of traditional Chinese medicine. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2016, 3837270 (2016).
- Ichou, F., et al. Comparison of the activation time effects and the internal energy distributions for the CID, PQD and HCD excitation modes. Journal of Mass Spectrometry. 49 (6), 498-508 (2014).
- Fu, X., et al. Suppression of oligomer formation in glucose dehydration by CO2 and tetrahydrofuran. Green Chemistry. 19 (14), 3334-3343 (2017).
- Fu, X., et al. Solvent effects on degradative condensation side reactions of fructose in its initial conversion to 5-Hydroxymethylfurfural. ChemSusChem. 13 (3), 501-512 (2020).
- Yang, S., Wang, Z., Zhao, H., Ren, X. Modern research of Tibetan medicine. World Journal of Traditional Chinese Medicine. 5 (2), 131-138 (2019).
- Shang, X., et al. Ethno-veterinary survey of medicinal plants in Ruoergai region, Sichuan province, China. Journal of Ethnopharmacology. 142 (2), 390-400 (2012).
- Su, J., et al. Chalcone derivatives from Abelmoschus manihot seeds restrain NLRP3 inflammasome assembly by inhibiting ASC oligomerization. Frontiers in Pharmacology. 13, 932198 (2022).
- Fu, X., et al. Mapping out the reaction network of humin formation at the initial stage of fructose dehydration in water. Green Energy & Environment. , (2022).
- Hua, Y., Jenke, D. Increasing the sensitivity of an LC-MS method for screening material extracts for organic extractables via mobile phase optimization. Journal of Chromatographic Science. 50 (3), 213-227 (2012).
- Kumar, S., Singh, A., Bajpai, V., Kumar, B. Identification characterization and distribution of monoterpene indole alkaloids in Rauwolfia species by Orbitrap Velos Pro mass spectrometer. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 118, 183-194 (2016).
- Bayat, P., Lesage, D., Cole, R. B. Tutorial: Ion activation in tandem mass spectrometry using ultra-high resolution instrumentation. Mass Spectrometry Reviews. 39 (5-6), 680-702 (2020).
- Wu, S. -. L., et al. Mass spectrometric determination of disulfide linkages in recombinant therapeutic proteins using online LC−MS with electron-transfer dissociation. Analytical Chemistry. 81 (1), 112-122 (2009).
- Echterbille, J., Quinton, L., Gilles, N., De Pauw, E. Ion mobility mass spectrometry as a potential tool to assign disulfide bonds arrangements in peptides with multiple disulfide bridges. Analytical Chemistry. 85 (9), 4405-4413 (2013).
