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1、2016,代谢组学与中药质量评价,汇报人： 学号：,专业：,第一部分,概念介绍,第二部分,研究背景,第三部分,研究方法,第四部分,研究结果,第五部分,总结思考,目录,第一部分,概念介绍,1. 概念介绍,代谢组学( metabonomics/metabolomics) 是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，利用现代先进的分析手段对生物体液( 血浆、尿液、组织提取液等) 中的一些小分子物质进行系统的测量和分析，是系统生物学的组成部分。,中药代谢组学分类,中药化学物质组学,中药代谢组学,中药效应代谢组学,应用代谢组学研究技术，揭示中药物质基础时，其研究对象是中药本身所含有的化学成分，研究目的是揭示中
2、药因产地、储藏、炮制、制剂等因素所产生的化学物质基础的差异,中药及其各种制剂在进入生物体 后，所含的化学成分易在生物体液环境、菌群及各种代谢酶的作用下发生广泛代谢，形成中药成分在生物体内的代谢产物组，代谢组学技术方法有利于揭示中药在生物体内形成的复杂代谢产物组,利用代谢组学方法研究中药对模式生物和人体内源性小分子代谢产物的影响，从而表征中药的整体生物学效应,代谢组学研究技术,极性化合物和带电化合物，毛细管电泳也与可质谱连用,4.毛细管电泳分析技术,( MALDI-TOF-MS) :除去质谱分析时经常遇到的基质干扰。 （MALDI 是一种软电离质谱技术，它可以直接用于混合物的分析，尤其是痕量和超
3、微量分析）,5.基质辅助激光解吸附离子化飞行时间质谱,对代谢物进行结构鉴定。,6.核磁共振技术,用于挥发油、生物碱、糖类、脂肪酸类、甾体化合物的分析研究。,1.气 相 色 谱-质 谱 ( GC-MS ）,与 GC-MS 相比，拓宽了可分析样品的范围，可实时分析一些热不稳定的不易挥发的样品以及一些生物大分子,2.液相色谱-质谱( LC-MS),LC /MS-Q-TOF，LC / MS-IT-TOF连用等,3.杂交质谱技术,代谢组学与中药质量评价 的关系,1,2,3,4,代谢组学与中药质量评价的关系,代谢组学能够较为全面地研究植物复杂代谢过程及其产物，以组群指标分析为基础，运用高通量检测和数据处理
4、手段，从宏观整体的角度研究中药材的代谢物变化，从而为中药成分和药效的研究提供了良好的技术平台 .,通过检测体液的代谢物和分析引起代谢谱变化的原因，可以评价中药复方不同配伍对机体的生物效应，从而阐释中药复方配伍规律，指导临床合理用药。,利用代谢组学研究中药活性成分的药效作用机制，可以在一定程度上阐明中药的药效物质和作用机制。,寻找到由于药物作用而发生改变的代谢物，并由此提示相应的代谢通路及药物作用机制代谢组学可以从整体上揭示中药炮制前后本身及对机体代谢物的影响，进而为阐明中药炮制机制奠定基础。,第二部分,研究背景,参考文献,影响因子：3.926,基于代谢谱分析和化学统计学研究多植物起源中药的结构
5、表征和鉴别：以威灵仙为例,1. 研究背景,为了证明中草药多起源问题的安全有效，本文将建立一个基于代谢物分析和化学统计学分析的完整平台进行特征描述，分类和预测多起源草药。 威灵仙是一个典型的多起源中药，被广泛用来治疗关节炎，中国有108种铁线莲属植物 ，但只有很少的一部分能药用，根据中国药典，威灵仙来源于三种：1.威灵仙，2棉团铁线莲，3.东北铁线莲。目前主要成分有:三萜皂苷，黄酮类，生物碱和挥发油。三萜皂苷类是威灵仙的主要成分，在威灵仙的抗炎，抗氧化，抗癌和抗关节炎中起关键作用。 但是由于缺乏标准和糖结构分析的复杂性，只有不到10种三萜皂苷被测定出来，并且对威灵仙化学成分和三种之间的化学成分差
6、异很少见诸报道，因此对威灵仙样品植物来源进行鉴定和分类研究可以帮助大家 形成清晰系统的认识。,第三部分,研究方法,3. 研究方法,1.Reference standards ： Clematichinenoside AR2, Clematichinenoside AR, Clematomandshurica saponin C, Huzhangoside B, and Clematichinenoside H， pulchinenoside B 2.48 batches of CRR： 16 batches of C. mandshurica samples (D1D16), 16 batch
7、es of C. chinensis samples (W1W16), 16 batches of C. hexapetala samples (M1M16). 6 batches of commercial CRR samples were used as unknown samples. 3. Chemicals： HPLC grade acetonitrile (ACN) and formic acid ，Deionized water,1.对照品：威灵仙皂苷AR2, 威灵仙皂苷AR,Clematomandshurica saponin C,虎掌草皂苷B,威灵仙皂苷H,:白头翁皂苷B 2
8、.植物及样品：共48批威灵仙样品 16 批东北铁线莲C. mandshurica samples (D1D16), 16 批威灵仙 C. chinensis samples (W1W16), 16 批棉团铁线莲C. hexapetala samples (M1M16). 6 批未知铁线莲样品 试剂：ACN(色谱乙腈)，甲酸，去离子水及其他试剂,3. 研究方法,供试品溶液的制备：,对照品溶液的制备,50%乙醇50ml, 90加热回流1h, 3次，合并过滤液, 50真空干燥浓缩,将供试品溶液和对照品溶液进行离心 （13000rpm,10min）,取上清液进行UPLC -QTOF/MS分析,3. 研
9、究方法,UPLC： Waters ACQUITY UPLC TM system 色谱柱：C18 column(100 mm 2.1 mm, 1.7 m) 流速：0.4ml/min 柱温：35 流动相：0.1%甲酸（A）+ACN(B)乙腈 梯度洗脱：,检测器:Waters QTOF Synapt G2-S mass spectrometer ,ESI,: 负离子模式,第四部分,研究结果,4. 研究结果,点击此处添加标题,标题数字等都可以通过点击和重新输入进行更改，顶部“开始”面板中可以对字体、字号、颜色、行距等进行修改。建议正文8-14号字，1.3倍字间距。,Fig. 1. The main a
10、glycone types, sugar moieties and substituent groups in the oligosaccharide chains of the triterpenoid saponins from Clematis herbs.,威灵仙药材中三萜皂苷的主要苷元类型，寡糖链和取代基。,点击此处添加标题,4. 研究结果,Fig. 2. A summary diagram for rapid identification of triterpenoid saponins by UPLC-QTOF/MS.,用UPLC-QTOF/MS.快速鉴定三萜皂苷概要图,4. 研
11、究结果,Fig. 3. The typical MS and MS/MS spectrum of triterpenoid saponins and their fragmentation pathways, (A) Clematichinenoside H, (B) Clematichinenoside AR, and (C)Clematernoside D.,典型的MS和三萜皂苷及其裂解途径的MS/MS谱， （A）威灵仙皂苷 H， （b）威灵仙皂苷 AR, （c）Clematernoside D.,4. 研究结果,Fig. 4. Based peak intensity (BPI) chr
12、omatograms of the three species of Clematis herbal medicine in negative ion mode. (A) C. chinensis, (B) C. mandshurica, and (C) C.hexapetala.,负离子模式下的三种铁线莲药材基峰强度（BPI)色谱图。(A)威灵仙，（B）东北铁线莲，(C)棉团铁线莲,4. 研究结果,49种铁线莲样品中已鉴别的三萜皂苷的LC和QTOF-MS / MS数据,4. 研究结果,Fig. 5. The score plots from PCA (A) and PLS-DA (B) mo
13、del in differentiating of the three Clematis species of CRR. (red: C. chinensis; black: C. mandshurica; green: C. hexapetala).,PCA（A）和PLS-DA(B)得分图:鉴别威灵仙三个品种。 （红色：威灵仙；黑色：东北铁线莲；绿色：棉团铁线莲）。,4. 研究结果,Fig. 6. The classified and predicted results obtained by GA-SVM model. The circle plots represent the pred
14、icted values, and the start plots represent the actual values. The horizontal axis describes the batch of samples, and the numbers of the vertical coordinates represent these three Clematis species of CRR: (1) C. mandshurica, (2) C.hexapetala. (3) C. chinensis.,图6：GA-SVM模型分类和预测结果。圆点代表预测值，起点代表实际值，横轴描
15、述样品批次，竖轴数字代表三种威灵仙（1）东北铁线莲，（2）棉团铁线莲。（3）威灵仙,4. 研究结果,Fig. 7. A heatmap based on relative abundant of 49 identified saponins in three Clematis herbs. Rows represent compounds (Peak-No-Structural subtypes) and columns represent samples. Color key indicates the relative abundant of the identified saponins
16、, green: lowest, red: highest.,图7热图分析：基于49种已鉴别的三种威灵仙药材的皂苷相对丰度。行代表化合物（峰无结构亚型），列代表样本。颜色表明所鉴定的皂苷的相对丰富，绿色：最低，红色：最高。,第五部分,总结思考,5. 总结思考,这项研究有助于基于化学分析和化学计量学特征分类的集成平台的发展和三种药用威灵仙的预测。 UPLC-QTOF/MS 是首选的分析方法。 本文对49个三萜皂苷进行了鉴定，用PCA和PLS-DA来分析代谢产物，此外，筛选出的PDVS，GA-SVM模型已成功地应用于三组威灵仙药材的预测。可视化热图能明确确定皂苷的分布，其结果对铁线莲属植物化学分类学研究是有用的。 因此，实验数据表明，基于化学分析和化学计量学的平台是一个强大的手段，可以鉴别中药材相近的物种，并可对多植物来源中药进行质量控制。 未来将进一步研究三种威灵仙药材的药理活性。,2016,感谢聆听！,
