GC-MS技术在中药谱效关系研究中的应用进展*

曹 富，徐 宁，刘慧娟

(安庆医药高等专科学校 药学院,安徽 安庆 246052)

中药是以中医药理论为指导，有着独特的理论体系和应用形式，用于预防和治疗疾病并具有康复与保健作用的天然药物及其加工代用品。中药化学成分的复杂性及其作用与机体的多靶点性构成了中药功效的多样性，检测其中任何一种化学成分都不能准确反映它的整体疗效[1]。而中药指纹图谱具有整体性和模糊性[2]，通过对已知成分和未知成分的分析，能最大程度地反映中药复杂混合体系中所含化学成分的种类和含量，进而对中药质量进行整体描述和评价，逐渐成为国内外广泛接受的一种中药质量控制模式[3]。随着HPLC-MS、GC-MS等联用技术的发展，中药指纹图谱技术更趋完善。2002年，李戎首次提出谱效关系理论[4]。通过中药谱效关系的研究，可以将标示中药化学物质群特征峰的中药指纹图谱与药效结果相对应，将其中化学成分的变化与中药药效结果相联系，以完整的“谱”表征[5]，从而更合理地控制中药质量。

1 中药单味药谱效关系研究

单味中药包括中药材和单味制剂。中药制剂从药味组成上分为单味制剂和复方制剂。中药材是组成中药制剂的基础，因此，对单味中药谱效关系进行研究至关重要。

1.1 抗炎、祛痰、助消化作用谱效关系

临床常用中药陈皮具有止咳化痰、理气和胃等功效[6]，对消化系统、呼吸系统、免疫系统等均有一定的药理作用。近年来的研究发现，陈皮含有丰富的脂溶性化学成分，但该类成分与药理作用之间的联系却鲜见报道。罗欢等[7]通过超临界CO2萃取处理了10批陈皮药材，萃取物建立GC-MS指纹图谱，采用双变量相关分析法研究指纹图谱与化痰、抗炎和助消化药理作用的谱效关系，表明陈皮脂溶性成分中10个化合物与化痰作用显著相关，14个化合物与抗炎作用相关，2个化合物与助消化作用相关，初步揭示了陈皮 SFE-CO2萃取物发挥抗炎、祛痰、助消化作用的物质基础。

1.2 抗氧化作用谱效关系

当归的药用部位为根，茎叶一般都会作为非药用部位被除去。邢冬梅等[8]研究发现，当归的茎叶中含有多种挥发油成分。据文献报道，当归挥发油具有抗氧化活性[9]。为进一步研究当归挥发油成分与抗氧化活性之间的关系，该课题组利用GC-MS建立了10批当归药材指纹图谱，用清除DPPH、ABTS 自由基的能力来评价抗氧化活性，通过分析不同批次色谱峰数值与抗氧化药效的关联度高低来判断化合物对药效的贡献程度，从而合理筛选出当归挥发油抗氧化作用的药效成分。许俊洁等[10]建立15批次神农香菊挥发油GC-MS指纹图谱，采用灰色关联度分析法研究挥发油抗氧化谱效关系，揭示了各特征峰抗氧化药效的大小，为神农香菊抗氧化作用物质基础的研究奠定了基础。许平翠等[11]收集不同产地的15批白术饮片，提取挥发油成分，建立了GC-MS指纹图谱，用清除DPPH自由基和Fe3+还原/抗氧化能力法测定挥发油的抗氧化能力，通过谱-效相关数据分析，明确了白术抗氧化活性的物质基础为苍术酮成分。

1.3 抗肿瘤谱效关系

中药药效作用的发挥往往是通过有效成分群体的共同作用。曾建红[12]在研究广西莪术油抗肿瘤作用上，采用GC-MS建立了莪术油指纹图谱，设计对鼻咽癌细胞的增殖抑制作用的药效学试验，结合灰色关联度分析，探讨了广西莪术油的谱效关系。通过研究确定了“有效成分群”指纹特征对药效贡献的大小，从整体上把握中药“有效成分群”之间的协同作用。林坤河等[13]采用水蒸气蒸馏法提取郁金的挥发油成分，并设计正交试验优化提取工艺，建立了挥发油成分的GC-MS指纹图谱，采用 CCK-8 技术研究桂郁金油的抗肿瘤活性，通过谱效关系的研究阐明桂郁金油抗肿瘤活性的物质基础。张壮丽等[14]采集13批不同产地的鱼腥草，采用GC-MS技术建立了挥发油类成分指纹图谱，通过 MTT 实验研究挥发油对淋巴瘤细胞的抑制率。结果表明，鱼腥草发挥抗肿瘤药效作用是多种挥发油类成分共同作用的结果，进一步验证了中药药效的发挥是多成分之间的整体作用决定的。

1.4 抗病毒作用谱效关系

黄精具有抗病毒、抗菌、抗衰老、抗肿瘤等活性[15]，含有多糖、甾体皂苷、蒽醌等多种化学成分[16]，但是对各成分与药理作用之间的关联性研究较少。谭小青等[17]采用GC-MS法建立黄精指纹图谱，通过 SPSS 软件得到指纹图谱特征峰的峰面积与生物效价值之间的相关性，从而筛选出与黄精药材的抗病毒活性的相关系数高的化合物，得出黄精抗病毒作用的物质基础。

1.5 镇痛作用谱效关系

李生茂等[18]为研究砂仁镇痛药效作用与挥发油类成分物质基础的整体性，通过采集不同产地阳春砂，建立了18批阳春砂成熟果实砂仁的GC-MS指纹图谱，设计醋酸致小鼠扭体实验研究其镇痛作用，并采用灰色关联度分析了指纹图谱共有色谱峰与镇痛活性之间的关系。实验表明，砂仁发挥镇痛作用是多组分联合效应的结果。

2 中药复方谱效关系研究

随着现代分析技术的快速发展和各组统计分析方法的日趋成熟，谱效关系研究方法逐渐从单味药药效物质基础研究逐渐扩展到中药复方药效物质基础研究。由于复方中药一般是药味组成多、药效成分复杂、作用机制不清，只针对一、二个化学成分，研究和表征药理活性物质基础有很大难度，难以真正控制中药药效，因此从“谱效关系”角度阐明复方药效物质基础为中药复方的研究提供了一条新思路[19]。

2.1 促胃动力作用谱效关系

气滞胃痛颗粒具有舒肝理气、和胃止痛的作用，2020年版《中华人民共和国药典》制法项目中包含枳壳、醋香附挥发油的提取过程[6]，挥发油是气滞胃痛颗粒促胃肠动力的主要药效组分[20-21]。杨欣欣等[22]配制不同配伍组的气滞胃痛颗粒，建立了挥发油类成分GC-MS指纹图谱，将指纹图谱共有峰与体内药效实验进行关联，通过谱效关系阐明了气滞胃痛颗粒促胃动力的药效单体成分，解决了企业在生产中采购药材及基于药效复方质量控制的实际问题。

2.2 抗抑郁作用谱效关系

贾广成等[23]通过体外药效实验筛选出逍遥散抗抑郁作用的主要有效部位，建立了有效部位GC-MS指纹图谱，为进一步确认各部位对抗抑郁作用的影响大小，设计了FST小鼠强迫游泳实验、TST小鼠悬尾实验、OFT小鼠自主活动实验等多种药效实验，明确药效指标数据，再通过相关数据分析研究与逍遥散抗抑郁作用关系密切的化学成分，阐明了逍遥散发挥抗抑郁作用的物质基础。

2.3 抗炎作用谱效关系

中药复方制剂银翘散中含有多种挥发性成分，因此在汤剂煎煮过程中为防止成分流失需后下煎煮。为了研究后下时间对抗炎活性的影响，束雅春等[24]通过蛋清致大鼠足肿胀模型以测定大鼠足跖肿胀度、肿胀抑制率及PGE2，建立了不同后下时间银翘散GC-MS指纹图谱，研究谱效相关性。通过数据分析发现，对-甲基环已酮等挥发性成分应是银翘散煎剂中具有明显抗炎作用的活性部位，是治疗炎症疾病不可缺少的物质基础。

2.4 抗氧化保肝作用谱效关系

三味干姜散为一种处方藏药，具有多种挥发油类成分[25]，用于治疗肝脏疾病[26]。为了进一步研究挥发油类成分与抗氧化保肝作用之间的关系，符崖[27]采用水蒸气蒸馏法提取三味干姜散中挥发油类成分，建立了GC-MS指纹图谱，结合药理实验数据分析，得出三味干姜散抗氧化保肝作用物质基础。

3 小结与展望

中药及其制剂均为多组分复杂体系，一直以来对于中药的质量控制都是一项比较困难的工作。中药指纹图谱的建立，能够较为全面地反映中药及其制剂中所含的各类化学成分，从而进一步对中药质量进行整体描述和评价。在建立指纹图谱的基础上，如果进一步开展药效学研究，将谱-效结合进行分析，能够更全面地反映中药所含成分与药效之间的关系，对于阐明中药作用机理有着重大意义。气相色谱法-质谱法联用是一种结合气相色谱和质谱的特性，分析试样中不同物质的方法[28]，具有检测灵敏度高、分离效能好的特点，在挥发油、糖类、生物碱、脂肪酸等化合物分析方面均有应用。通过GC-MS指纹图谱与药效学相结合，对于提高中药质量，促进中药现代化具有重要意义。但是中药本身就是一个复杂的体系，各类化成分之间相互影响，尤其是中药复方制剂，由多味药组成，每一种单味药都具有复杂的化学体系，再将多种单味药组成复方制剂，可想而知，其内在体系更为复杂，并且有些物质之间的相互作用还无法阐明，其质量控制上还存在诸多的困难。因此，中药谱效关系的研究还须进一步深化。