摘要沉香是瑞香科(Thymelaeaceae)沉香属(AquilariaLam.)或拟沉香属植物(GyrinopsGaertn.)在伤害诱导防御反应下形成的含树脂木材。在我国,沉香药材主要来自瑞香科植物白木香(Aquilariasinensis(Lour.)Gilg),是临床常用传统名贵药材,具有行气止痛、温中止呕、纳气平喘等功效,广泛应用于中成药、藏药和日本汉方药。<br> 奇楠沉香是白木香(Aquilariasinensis(Lour.)Gilg)的一种特殊种质所产沉香,具有三大重要特征即“质地软、油脂多和粘性强”。在多个文献中作为优质的药用沉香记载,然而由于奇楠沉香的资源珍稀和历史原因,很长时间里奇楠沉香非常稀缺。近几年,随着奇楠人工培育技术逐渐成熟,奇楠沉香初步形成产业并且仍在蓬勃发展。然而奇楠沉香产业目前存在缺乏质量标准以及对其开发利用不足等情况。为了有效推动奇楠沉香产业高质量发展,本研究从多个方面探索奇楠的物质基础及活性成分,阐述其作为高品质沉香的科学内涵,为奇楠沉香的质量标准制定提供依据:<br> 1.通过对收集的多批次沉香药材样品的药典检测项相关指标分析,发现了本草中记载的高品质药材奇楠沉香,其样品不符合《中国药典》2015年版修订后新增的沉香四醇含测项及特征图谱项要求。针对这个问题,进一步分析了奇楠基本理化性质及主成分含量,结果表明奇楠沉香具有高品质沉香特征。<br> 本研究根据2020年版《中国药典》对收集的不同来源沉香药材的醇浸出物含量、显微特征、沉香四醇含量以及特征图谱进行检查分析,结果发现所有收集的沉香样品在性状以及显微特征上均符合药典特征,收集的10批进口沉香样品及17批国产沉香样品(15批普通沉香和2批奇楠沉香样品)中醇浸出物含量以及沉香四醇含量分别存在2批、3批不合格样品,其中收集到的两批奇楠沉香的沉香四醇含量极低,但是其醇浸出物含量在40%以上远高于药典要求(因此在15年药典检测项变迁前,奇楠是高品质药材)。通过优化液相条件,可以发现奇楠沉香在中低极性部分存在多个高响应值色谱峰。针对这些问题,另收集了12批奇楠和12批沉香进行醇浸出物含测及总苯乙基色酮含量测定,结果发现奇楠沉香的醇浸出物含量以及苯乙基色酮含量均显著高于普通沉香(P-Value<0.01)。在相关性分析中,我们发现醇浸出物含量以及总苯乙基色酮含量在所收集的样品中均存在显著相关,这也证明了传统对沉香品质的见解,即醇浸出物含量(树脂含量)越高,沉香质量可能越好,这些结果表明奇楠沉香具有高品质特征。<br> 2.采用液质联用分析结合非靶向代谢组学技术针对奇楠沉香与普通沉香的2-(2-苯乙基)色酮类成分进行了研究,表征了奇楠沉香与普通沉香在2-(2-苯乙基)色酮类成分上的具体差异,同时也获取了多批次奇楠沉香的共有特征成分,为奇楠质量标志物以及质量标准的制定提供参考,为奇楠沉香的进一步研究和开发利用提供科学依据。<br> 本研究采用液质结合非靶向代谢组学技术对奇楠沉香与沉香进行全谱化学成分分析,并获取两个品种沉香中具有显著统计学意义的差异成分。以P-Value<0.05、VIP>1,FC>2或<0.5作为筛选条件来获取差异成分,并逐一提取验证并鉴定,从正负离子模式分别得到44、11个差异成分,其中2-(2-苯乙基)色酮类成分不同母核结构Flindersia-type2-(2-phenylethyl)chromones(FTPECs)及5,6,7,8-tetrahydro-2-(2-phenylethyl)chromones(THPECs)的含量在两种沉香中存在显著差异,去除正负离子模式重复的差异成分后获得18个FTPECs和9个THPECs,对其进行半定量分析发现13个FTPECs成分(2-(2-phenylethyl)chromone、2-[2-(4-methoxyphenyl)ethyl]chromone、qinanonec、6-Hydroxy-2-[2-(4-methoxyphenyl)ethyl]chromone、6-Methoxy-2-[2-(4-methoxyphenyl)eyhyl]chromone、6-Methoxy-2-(2-phenylethyl)chromone、2-[2-(4-Hydroxyphenyl)ethyl]chromone、qinanoneg、qinanoned、qinanonea、2-[2-(3-Methoxy-4-hydroxyphenyl)ethyl]chromone等)在奇楠沉香中的含量显著高于普通沉香(P-Value<0.01)。在奇楠沉香中绝大多数FTPECs含量高于普通沉香,FTPECs是奇楠的主要优势成分群,值得进一步的关注与研发。结合指纹图谱分析从不同来源的奇楠沉香中鉴定了13个共有2-(2-苯乙基)色酮类成分,结果表明这些成分有潜力作为建立奇楠质量标准的标志性成分,也揭示了奇楠沉香作为高质量沉香的成分内涵。<br> 3.采用气质联用分析弥补液质数据的不足,进一步获取奇楠沉香与普通沉香在挥发性化学成分上的差异,同时也通过指纹图谱获取了奇楠沉香的共有挥发性成分,为全面揭示其奇楠沉香的物质基础提供数据支撑。<br> 本实验采用气质技术测定了奇楠沉香和沉香的挥发性成分,结合NIST17数据库(反向匹配分数大于800)以及相关文献,共鉴定了81个沉香的挥发性成分,包括19个2-(2-苯乙基)色酮类化合物,36个倍半萜类化合物,9个有机酸类成分化合物,8个芳香族类化合物,5个烷烃类化合物,3个内酯类化合物以及1个醛类化合物。接着通过非靶向分析方法与多元统计分析获取两种沉香的挥发性差异成分,以P-Value<0.05、VIP>1,FC>2或<0.5为条件筛选差异成分并鉴定出18个与沉香品质差异相关的挥发性成分,包括12个2-(2-苯乙基)色酮类成分和6个倍半萜类成分,奇楠沉香中富含的2-(2-苯乙基)色酮和2-[2-(4-甲氧基苯)乙基]色酮,在加热后的裂解产物可能是奇楠的气味以及作为熏香更芳香的原因。这些成分在奇楠中含量高于普通沉香,可能是奇楠沉香比普通沉香香味更浓郁的原因。<br> 4.本研究采用虚拟筛选技术结合体外活性筛选获取沉香的活性成分,基于自建沉香小分子数据库以及沉香潜在作用的靶点利用反向分子对接技术,探索沉香的有效成分以及潜在作用靶点。对接结果中的关键靶点使用沉香提取物及单体成分进行体外活性研究,以验证对接结果的准确性,为奇楠沉香的质量标准物选择提供依据。<br> 分子对接技术结合网络分析揭示了沉香中的主要活性成分群为2-(2-苯乙基)色酮类成分,并且其中FTPECs成分比THPECs对包括Adenosin5''-monophosphate(AMP)-activatedproteinkinase(AMPK)在内的多个靶点具有更强的结合能力。体外细胞模型结合WesternBlot技术对奇楠沉香和普通沉香的AMPK激活能力进行了验证分析,结果表明两种沉香均能显著激活AMPK,激活能力呈剂量-活性依赖关系,并且高中低三种浓度的奇楠沉香的激活能力均高于普通沉香。因此奇楠沉香至少在涉及AMPK相关靶点的疾病上可能具有更强的活性。接着进一步对多个FTPECs类成分以及THPECs类成分在HEK293T细胞中对其AMPK激动活性进行验证以及筛选,最终发现6,7-Dimethoxy-2-(2-Phenylethyl)chromone、2-(2-Phenylethyl)chromone、2-[2-(4''-Methoxyphenyl)ethyl]chromone等多个FTPECs显著激活AMPK,并且其激活能力均大于THPECs类成分如沉香四醇。<br> 综上所述,本研究从特征成分总含量、差异成分、共有成分以及成分活性效应等多角度揭示了奇楠沉香的优质性的科学内涵,发现奇楠沉香的总PECs含量以及醇提物含量均显著高于普通沉香,其中奇楠沉香的13个FTPECs成分含量显著高于普通沉香,这些成分可以作为区分奇楠的指标性成分。结合指纹图谱分析从不同来源的奇楠沉香中获取了奇楠共有成分。<br> 奇楠沉香在涉及AMPK相关靶点的疾病上具有更强的活性,并且FTPECs类成分的激活能力强于THPECs类成分如沉香四醇,奇楠沉香和普通沉香在生物活性的差异可能与其在2-(2-苯乙基)色酮类不同结构母核成分群的组成及含量差异有关,这些结果为之后的奇楠与普通沉香的质量标准建立以及新药开发提供了一定的理论依据,也初步揭示了奇楠作为高质量沉香的成分内涵。
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