中药西化与代谢组学——中药研究方法解读

中药非靶代谢组学

     中药在我国研究非常多，每年国自然中标的项目数和金额也是逐年递增，但难度也很大，所以有必要单独拧出来聊一下。

     以前聊过中药的检测方法。也谈及过中药代谢组学，那个帖子大家还记得不？可以回去翻一下（《中药现代化与代谢组学》）。今天主要从技术层面讲一下中药代谢组学是怎么研究的，遇到什么样的问题？又是怎么解决的。

    回答这个问题前，先回顾一下《植物生理学》及《植物化学》中的知识：中药的成分非常复杂，主要由植物次级代谢产生，既有常见的萜类及苷类、生物碱类及苷类、黄酮类及苷类、多糖类及苷类（质谱法有局限性）等等，还有不常见的蛋白类及多肽类。其中代谢组学主要针对的是常见的类别，如下表（2018年中药代谢组数据库的数据）：

     从上表知代谢组学能对中药成分进行研究（定性），也可以进行中药培育改良指导（半定量），还可以制定中药质量标准（定量）。我们在科研中主要涉及第一块——中药成分鉴定，考虑到帖友身份，这里主要讲讲它的研究步骤和方法。

   中药成分鉴定专业术语叫中药成分指纹图谱，由上图我们知道其研究方法目前常用有5种：GC、LC、CE、TLC和TR，它们都是针对中药的不同成分而设计的方法。它们在单纯对中药原材进行浅层研究时，这些手段勉强能hold住，但是深入药剂或有效成分分析时它们就无能为力了。

     why？几十克中药经煎煮服下后经过层层障碍，进入血液中的成分（有效成分）可能不足零点几微克，微乎其微；上述种种手段很难检测到血清中被吸收的这些物质；另一个问题就是样品形式已经从固体的药材变为液体的血样了，而上述种种手段对这种样品类型完全不给力。这时代谢组学挺身而出，挑起了中药研究的大梁。

     中药代谢组学（蛋白组）的手段如上图，用GC-MS或LC-MS对样品中各种成分进行检测，它几乎覆盖了全部有机物类型，从挥发性到极性非挥发性，从小分子有机酸到大分子蛋白。另外质谱法的优点全面提过：灵敏度高，分辨率强（植物次级代谢物存在许多结构类似，分子量相近的物质，只有用质谱法方能鉴定）。

     中药研究方案（原药材或单方、复方），可参考植物代谢组学，或参考前面提过的植物激素检测方案，首先对研究样品进行分类，或按GC-MS平台进行前处理，或按LC-MS平台进行前处理，然后进行代谢物抽提及代谢组学检测，流程如下：

   上流程图最后出现“人工定性及核对”，这正暗含着中药代谢组学中有不少难题，首先是植物次级代谢产物的复杂性，这些产物都是大分子，同一来源的物质经某些酶加工后，产物的属性差异巨大，如挥发性变成极性的，离子碎片分布也发生巨大改变，常发生发现某物质的兄弟姐妹缺席的场景。因离子碎片来源复杂，常需要人工定性及核对。

      除了检测上的难题外，样品准备上也有很多问题。如原药材的取材部位，越精细越好，样品量也是差异很大，不同物质取材要求差异大；就算同一物质，药材的不同部位差异也很大，经常没法提供精确的样品量要求。下图是样品收集注意事项：

      聊完中药的成分鉴定，下面就谈谈这些成分在体内是怎么被吸收和代谢的，只有知道这些，才能在底层上探究中药是如何治病救人的，敬请关注！