HPLC in combinatie met chemische vingerafdrukken voor multi-patroonherkenning voor het identificeren van de authenticiteit van Clematidis Armandii Caulis
Summary
Hier presenteren we een protocol om high-performance vloeistofchromatografie (HPLC) vast te stellen, gekoppeld aan chemische vingerafdruk multi-patroonherkenning, die een nieuwe strategie biedt voor het effectief identificeren van de echte variëteiten van Clematidis Armandii Caulis en zijn overspelige stoffen.
Abstract
Een methode voor het identificeren van Chinese medicinale materialen en hun gerelateerde overspeligen werd geconstrueerd door Clematidis Armandii Caulis (Chuanmutong, een universeel gebruikte traditionele Chinese geneeskunde) als voorbeeld te nemen. Tien batches van echte Chuanmutong-variëteiten en vijf partijen verwante overspelige stoffen werden geanalyseerd en vergeleken op basis van de high-performance vloeistofchromatografie (HPLC) vingerafdrukken in combinatie met chemometrie, waaronder clusteranalyse (CA), principal component analysis (PCA) en orthogonale partiële kleinste-kwadraten discriminatieanalyse (OPLS-DA). Bovendien werd het gehalte aan β-sitosterol bepaald. De controle chemische vingerafdruk van Chuanmutong werd vastgesteld en 12 gemeenschappelijke pieken werden geïdentificeerd. De overeenkomst tussen de vingerafdruk van 10 partijen echte Chuanmutong-variëteiten en de controlevingerafdruk was 0,910-0,989, terwijl de gelijkenis van vijf partijen overspelige stoffen slechts 0,133-0,720 was. Op basis van de gemeenschappelijke pieken in het chromatogram werden 15 partijen monsters ingedeeld in drie inhoudsniveaus per PCA en werden ze geaggregeerd in vier categorieën per CA, waardoor een duidelijk onderscheid werd gemaakt tussen authentieke Chuanmutong en overspelige stoffen van Chuanmutong. Verder werden zeven differentiële componenten gevonden die authentieke Chuanmutong en overspelige stoffen van Chuanmutong effectief kunnen identificeren via OPLS-DA. Het β-sitosterolgehalte van 10 partijen echte Chuanmutong-variëteiten was 97,53-161,56 μg / g, terwijl het β-sitosterolgehalte van de vijf partijen overspelige stoffen sterk varieerde, waaronder het β-sitosterolgehalte van Clematis peterae Hand.-Mazz. en Clematis gouriana Roxb. Var. finetii Rehd. en Wils. was significant lager dan die van authentieke variëteiten van Chuanmutong. De HPLC-indexcomponentinhoud en chemische vingerafdruk multi-patroon herkenningsmethode die in deze studie is vastgesteld, bieden een nieuwe strategie voor het effectief identificeren van authentieke Chinese medicinale materialen en gerelateerde overspelige stoffen.
Introduction
Chuanmutong, droge Caulis van Clematis armandii Franch. of Clematis montana Buch.-Ham., is een traditionele Chinese geneeskunde die vaak wordt gebruikt in klinieken 1,2,3. Het wordt gebruikt voor de behandeling van urinewegproblemen, oedeem, zweren op de tong en mond, verminderde melkafscheiding, gewrichtsstijfheid en spierpijn veroorzaakt door vochtige warmte4. Chuanmutong is altijd verkregen uit wilde variëteiten, voornamelijk gedistribueerd in het zuidwesten van China, vooral in Sichuan, waar de beste kwaliteit te vinden is 5,6. Het is moeilijk om onderscheid te maken tussen authentieke variëteiten en hun nauw verwante overspelige stoffen vanwege hun vergelijkbare kenmerken 7,8,9,10. De kwaliteitsnorm van Chuanmutong in de 2020-editie van Chinese Farmacopee bepaalt alleen de eigenschappen, microscopische identificatie en dunnelaagidentificatie zonder bepaling van de inhoud, die geen effectieve vervalsingen kunnen identificeren en dus potentiële risico’s met zich meebrengen. Bovendien zijn er weinig rapporten die Chuanmutong en aanverwante planten vergelijken en identificeren. Bijgevolg is een kwaliteitscontrolemethode om de authenticiteit van Chuanmutong te garanderen het waard om verder te worden bestudeerd.
De chemische bestanddelen van Chuanmutong zijn voornamelijk samengesteld uit oleanane-type pentacyclische triterpenoïden en hun glycosiden, flavonoïden en organische zuren 11,12,13,14. Onder hen hebben oleanolic acid, β-sitosterol, stigmasterol en ergosterol diuretische effecten van verschillende intensiteiten, wat potentiële farmacodynamische stoffen kunnen zijn voor het bevorderen van diurese en het verlichten van wurggreep15,16. Chemische vingerafdrukken worden verkregen door het scheiden en detecteren van veel chemische componenten in monsters door middel van high-performance vloeistofchromatografie (HPLC), gaschromatografie (GC), enz. Het aannemen van geschikte statistische analysemethoden om de kenmerken van Chuanmutong te analyseren, kan de algehele kwaliteitscontrole en wetenschappelijke identificatie van de traditionele Chinese geneeskunde bepalen 17,18,19.
In deze studie werden 10 partijen authentieke Chuanmutong-variëteiten en vijf partijen overspelige stoffen verzameld. Hun kwaliteit werd vergeleken en geanalyseerd door de HPLC-vingerafdrukmethode in combinatie met multi-patroonherkenning, inclusief clusteranalyse (CA), principal component analysis (PCA), orthogonale partiële least-squares discriminatieanalyse (OPLS-CA) en inhoudsbepaling van de farmacodynamische component. Dit protocol stelt een methode vast voor het identificeren van authentieke rassen met een hoge specificiteit, een nieuwe strategie voor de wetenschappelijke identificatie van authentieke rassen en vervalsingen van Chinese medicinale materialen.
Protocol
Representative Results
Discussion
De monsterverzameling voor onderzoek is de eerste belangrijke stap naar het construeren van multi-patroonherkenning bij het identificeren van de authenticiteit van Chinese medicinale materialen. Door marktonderzoek ontdekten we dat Sichuan Ya’an, Liangshan en Leshan de belangrijkste productiegebieden van wilde hulpbronnen van Chuanmutong zijn. De verwante rassen van hetzelfde geslacht hebben ook dezelfde geografische spreiding 6,20; CC, DC, DE, XS en SMT worden v…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door het project van Sichuan Traditional Chinese Medicine Administration (nr. 2020JC0088, nr. 2021MS203).
Materials
| Acetic acid | Zhiyuan Chemical Reagent Co., Ltd., Tianjin, China | 2017381038 | |
| Acetonitrile | Sigma-Aldrich Trading Co., Ltd., Shanghai, China | WXBD5243V | |
| β-Sitosterol | Meisai Biological Technology Co., Ltd., Chongqing, China | 20210201 | |
| C18 column | Yuexu Material Technology Co., Ltd., Shanghai, China | Welch Ultimate LP | |
| Chuanmutong | Guoqiang Chinese Herbal Pieces Co., Ltd., Sichuan, China | 19020103 | CMT-1 |
| Chuanmutong | Hongya Wawushan Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 200701 | CMT-2 |
| Chuanmutong | Hongpu Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 200701 | CMT-3 |
| Chuanmutong | Hongpu Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 200901 | CMT-4 |
| Chuanmutong | Xinrentai Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 210701 | CMT-5 |
| Chuanmutong | Haobo Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 210401 | CMT-6 |
| Chuanmutong | Xinrentai Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 200901 | CMT-7 |
| Chuanmutong | Wusheng Pharmaceutical Group Co., Ltd., Sichuan, China | 201201 | CMT-8 |
| Chuanmutong | Limin Chinese Herbal Pieces Co., Ltd., Sichuan, China | 201001 | CMT-9 |
| Chuanmutong | Yuhetang Pharmaceutical Co., Ltd., Sichuan, China | 210501 | CMT-10 |
| Clematis argentilucida (Levl. et Vant.) W. T. Wang | Madzi Bridge, Sanlang Township, Tianquan County, Sichuan, China | – | CC |
| Clematis apiifolia var. obtusidentata Rehd. et Wils. | Heilin Village, Qiliping Township, Hongya County, Sichuan, China | – | DC |
| Clematis peterae Hand.-Mazz. | Huangmu Village, Huangmu Township, Hanyuan County, Sichuan, China | – | DE |
| Clematis gouriana Roxb. Var. finetii Rehd. et Wils | Mixedang Mountain, Huangwan Township, Emei County, Sichuan, China | – | XS |
| Clematis finetiana Levl. et Vaniot. | Wannian Village, Huangwan Township, Emei County, Sichuan, China | – | SMT |
| Electronic balance | Haozhuang Hengping Scientific Instrument Co., Ltd., Shanghai, China | FA1204 | |
| Ergosterol | Meisai Biological Technology Co., Ltd, Chongqing, China | 20210201 | |
| Ethanol | Kelon Chemical Co., Ltd., Chengdu, China | 2021112602 | |
| Ethyl acetate | Zhiyuan Chemical Reagent Co., Ltd., Tianjin, China | 2017042043 | |
| Formic acid | Kelon Chemical Co., Ltd., Chengdu, China | 2016062901 | |
| High performance liquid chromatography | Agilent, USA. | 1260 | |
| IBM SPSS Statistics version 26.0 | International Business Machines Corporation, USA | – | |
| Methanol | Sigma-Aldrich Trading Co., Ltd., Shanghai, China | WXBD6409V | |
| Methanol | Kelon Chemical Co., Ltd., Chengdu, China | 202010302 | |
| n-butyl alcohol | Zhiyuan Chemical Reagent Co., Ltd., Tianjin, China | 2020071047 | |
| Petroleum ether | Zhiyuan Chemical Reagent Co., Ltd., Tianjin, China | 2020090125 | |
| Phosphoric acid | Comeo Chemical Reagent Co., Ltd., Tianjin, China | 20200110 | |
| SESCF-TCM version 2012 | National Pharmacopoeia Commission, China | – | http://114.247.108.158:8888/login |
| Stigmasterol | Meisai Biological Technology Co., Ltd., Chongqing, China | 20210201 | |
| Trichloromethane | Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd., Shanghai, China | 20200214 | |
| Umetrics SIMCA version 14.1.0.2047 | Umetrics, Sweden | – | https://www.sartorius.com/en/products/process-analytical-technology/data-analytics-software/mvda-software/simca/simca-free-trial-download |
| Ultrapure water machine | Youpu Ultrapure Technology Co., Ltd., Sichuan, China | UPH-II-10T | |
| Ultrasonic cleaner | Kunshan Hechuang Ultrasound Instrument Co., Ltd., Jiangsu, China | KH3200E |
References
- Chen, C. R. . Chinese Medicine Specimen Picture Book. , 116 (1935).
- Xiong, J., et al. Lignans from the stems of Clematis armandii ("Chuan-Mu-Tong") and their anti-neuroinflammatory activities. Journal of Ethnopharmacology. 153 (3), 737-743 (2014).
- Pan, L. L., et al. a lignan from the Chinese medicinal plant Clematis armandii, inhibits A431 cell growth via blocking p70S6/S6 kinase pathway. Integrative Cancer Therapies. 16 (3), 351-359 (2017).
- Chinese Pharmacopoeia Commission. . Pharmacopoeia of The People’s Republic of China: (Edition 2020). , 38 (2020).
- Wang, D. G., Guo, J. L. Textual research on the materia medica and authenticity of Clematidis armandii. Lishizhen Medicine and Materia Medicine Research. 18 (11), 2696 (2007).
- Fang, Q. M., Zhang, M., Zhong, Y. Y. The natural resources and exploitation of Caulis Clematidis Armandii in Sichuan. West China Journal of Pharmaceutical Sciences. 20 (5), 404-406 (2005).
- Bai, M. N., Dai, Y. X., Wang, Y., Ren, Y. Y., Tan, R. Study on the identification of Caulis Clematidis Armandii. Research and Practice on Chinese Medicines. 31 (3), 13-16 (2017).
- Zhou, P. J., Li, X. F., Fu, D. H., Pu, X. Y., Zhu, G. Q. Pharmacognosy identification of Ethnomedicine Clematis ranunculoides Franchet. Journal of Guangzhou University of Traditional Chinese Medicine. 34 (3), 432-436 (2017).
- Guo, J. L., Tang, Y., Pei, J., Wang, D. G. Study on random amplified polymorphic DNA and sequence characterized amplified regions of Caulis Clematidis Armandii. Journal of Chengdu Medical College. 6 (4), 283-286 (2011).
- Liu, M. Z., Li, M. N., Yao, H., Liu, P. Molecular identification of Clematidis Armandii Caulis and its adulterants and closely related species by ITS2 sequence. Global Traditional Chinese Medicine. 4 (6), 446-450 (2011).
- Liu, J. J., Chen, X., Wei, Z. Q., Li, B. Chemical constituents and identification of the caules of Clematis armandii Franch.and Clematis montana Buch.-Ham. Natural Product Research and Development. 22 (6), 998-1000 (2010).
- Yang, T. R., Xu, Z., Shi, Y. N. Studies on four compounds from Clematis Montana. Journal of Liaoning University of Traditional Chinese Medicine. 10 (4), 142-143 (2008).
- Yan, L. H., Xu, L. Z., Zhou, Z. M., Yang, S. L. Chemical constituents from stems of Clematis armandii(I). Chinese Traditional and Herbal Drugs. 38 (3), 340-342 (2007).
- Li, X., et al. Traditional uses, phytochemistry, pharmacology, and toxicology of Akebiae Caulis and its synonyms: A review. Journal of Ethnopharmacology. 277, 114245 (2021).
- Ye, X., et al. Diuretic effect and material basis of Clematidis Armandii Caulis in rats. China Journal of Chinese Materia Medica. 44 (9), 1889-1894 (2019).
- Kuang, Y., et al. Consistency study of Caulis Clematidis Armandii and its traditionally used products and counterfeit species based on efficacy and pharmacognosy. Pharmacology and Clinics of Chinese Materia Medica. 36 (3), 115-121 (2020).
- Li, Y., et al. Quality assessment of Asarum heterotropoides var. mandshuricum based on HPLC multi-component determination and multiple pattern recognition method of fingerprint. Chinese Traditional and Herbal Drugs. 53 (1), 238-243 (2022).
- Li, Y., et al. Determination of multi-components of Paeoniae Alba Radix based on fingerprints and chemical pattern recognition. Chinese Traditional and Herbal Drugs. 53 (1), 231-237 (2022).
- Li, H. H., et al. Comparative investigation for raw and processed products of Euodiae Fructus based on high-performance liquid chromatography fingerprints and chemical pattern recognition. Chemistry & Biodiversity. 18 (8), 2100281 (2021).
- Dong, L. J., et al. Study on suitable distribution areas of Kawa Kimichi produced in Sichuan province-based on remote sensing and GIS-A case study of Clematis Armandii. Modernization of Traditional Chinese Medicine and Materia Medica-World Science and Technology. 17 (11), 2398-2404 (2015).
- Tang, S. W., Pei, J., Li, F. Y. Morphological and histological identification of Chuanmutong. West China Journal of Pharmaceutical Sciences. 15 (1), 19-21 (2000).
- Li, B., Chen, X., Fang, Q. M., Zhang, B. J., Wei, Z. Q. Quality Research of Chuanmutong. Journal of Sichuan of Traditional Chinese Medicine. 27 (6), 58-60 (2009).
- Wu, W. J., Wan, M. M., Cao, Y. H., Tan, R., Song, L. K. Research on the Quality Standard of Chuanmutong. Chinese Archives of Traditional Chinese Medicine. 33 (2), 313-315 (2015).
- Wei, Z. Q., Chen, X., Li, B., Dong, X. P. Determination of stigmasterol in Clematis armandii Franch and Clematis montana Buch-Ham. by HPLC. Lishizhen Medicine and Materia Medica Research. 20 (3), 574-575 (2009).
- Qing, L. S., et al. Determination of oleanolic acid in Caulis clematidis armandii by HPLC. West China Journal of Pharmaceutical Sciences. 21 (3), 273-274 (2006).
- Yang, S. D., Wang, R., Fu, D. Y., Guo, J. J., Tan, W. Y. Determination on oleanolic acid in caulis clematidis armandii by microwave assisted extraction-HPLC/MS. Anhui Academy of Agricultural Sciences. 38 (13), 6929-6931 (2010).
