目的明确北青龙衣化学成分组成,构建整体质量评价方法,确定适宜采收期;阐明北青龙衣炮制前后化学成分变化,以生化指标及组织病理学观察为基础,结合代谢组学技术阐明其毒性及炮制解毒机制。从而保证北青龙衣药用质量及安全性。方法(1)采用UPLC-Q-TOF/MS技术分析北青龙衣化学成分,在研究系列对照品二级质谱裂解规律的基础上,结合胡桃属药用植物 3 67种化合物一级质谱数据库、Natural products HR-MS/MS Spectral Library 1.0及chem spider数据库。通过精确质量数和同位素峰度比确定分子式,再通过对照品比对或质谱裂解规律分析鉴定或推断化合物结构式。(2)采用 UPLC-Q-TOF/MS技术,以黑龙江省 1 3个产地的78批样品共有离子(化合物)提取峰构建北青龙衣化学成分指纹图谱,并建立共有离子(化合物)二级质谱库。利用UPLC一维的保留时间锁定化合物,通过相对保留时间、二级碎片及相对离子强度评价药材真伪及优劣,进一步采用多变量模式识别(PCA)技术发现不同产地北青龙衣化学成分的差异性。(3)结合 UV、HPLC、UPLC-Q-TOF/MS 技术,对 3 个产区 6个采集期北青龙衣主要活性物质萘醌的总含量、主成分含量以及有效成分群相对含量进行全面分析,找出其有效成分的动态积累规律,结合药材产量确定适宜采收期。(4)采用UPLC-Q-TOF/MS技术对北青龙衣鲜品(生品)与干品(低温变温炮制品)化学成分进行对比分析,结合多变量模式识别(PCA)技术,找出二者之间化学成分的差异性,探讨其含量变化规律与炮制减毒增效的关系。(5)首先,通过小鼠急毒试验初步确定北青龙衣鲜品、干品及胡桃醌毒性大小;进一步在对大鼠给药4周的生化指标分析及组织病理学观察基础上,采用UPLC-Q-TOF/MS技术对尿液、血液及发现毒性变化的脏器样本的内源性代谢产物即代谢组进行定性定量分析,应用多变量模式识别技术(PCA及OPLS-D A)揭示北青龙衣鲜干品及胡桃醌对大鼠体液及组织代谢轮廓的影响,结合代谢物数据库(HMDB、KEGG)筛选并鉴定毒性生物标志物(Biomarkers),并通过MetPA代谢通路分析,从代谢组学角度解释其毒性作用机制及炮制解毒机制;最后,通过3个月及6个月长期毒性试验证实北青龙衣炮制品用药的安全性。结果1.北青龙衣化学成分分析鉴定或推断了北青龙衣中1 93个化合物的结构,包括68个萘醌类化合物,20个二芳基庚烷类化合物,29个黄酮类化合物,20个三萜类化合物,28个酚酸类化合物,5个香豆素类化合物,8个脂肪族化合物及1 5个其他类化合物。2.北青龙衣指纹图谱研究确定了 3 6个共有离子,鉴定或推断了 3 1个化合物的结构。在0.1S范围内提取了 3 6个共有峰离子色谱图,以12.94m in的20号峰Juglanin A为基准确定了色谱峰的相对保留时间。以 78个样本的 3 6个共有离子平均峰面积作为北青龙衣品质初步评价的半定量依据,确定方正、嘉荫、宾县产地质量相对较好,五常、哈尔滨质量相对较差。北青龙衣正品的36个共有化合物均被检出,而过季采收或贮存过期及伪品样本,均有部分化合物未检出,且萘醌类抗肿瘤活性成分明显降低,证实该指纹图谱具有鉴别北青龙衣药材真伪、优劣的能力。通过主成分分析,五常、集贤、嘉荫、宝清、宾县、海林、通河、铁力产地的北青龙相似度较高,而哈尔滨、黑河、汤原、桦南、方正产地偏离整体,鉴定了 32个差异性化合物的结构。3.北青龙衣适宜采收期研究3个产区各采集时期样本的总萘醌含量,胡桃醌、胡桃酮含量之和均呈逐渐下降趋势,8月1 5日以后含量下降明显,变化规律基本一致。UPLC-Q-TOF/MS技术从细节入手扩大了成分分析范围,PCA模式识别表明萘醌是各采集期的主要差异性化合物。随着采收时间的变化,已鉴定的3 8个萘醌类化合物中大多数含量表现为逐渐下降趋势,其中离子强度较高的13个化合物含量均表现为逐渐下降。因此,北青龙衣中萘醌类化合物随着采收时间的变化含量逐渐下降的规律是普遍存在。结合药材产量,哈尔滨、五常、方正产区北青龙衣有效成分的动态积累体现出相似的规律。7月初有效成分含量较高,但产量较低。7月初至8月初,有效成分逐渐积累,在 7月中旬到8月初达到最大值,8月中旬以后有效成分逐渐下降,9月以后急剧下降。确定适宜采收期为7月中旬到8月初,选择“初伏”作为采收期起始点,适宜采收时间为15-20天。4.北青龙衣鲜干品化学成分对比研究鉴定或推断了炮制前后8 1个差异性化合物的结构,3 5个萘醌类化合物发生了明显的变化,具有胡桃醌(5-羟基 1,4-萘醌)母核或相似结构的25个化合物在炮制过程中发生转化,产生了胡桃酮等系列衍生物,是其减毒增效的重要机制;炮制后11种具有显著抗肿瘤活性的二芳基庚烷类化合物含量均得到了显著的提高,最低8倍,最高可达91倍,是其增效的另一重要机制;黄酮类化合物炮制前后变化不明显,10个酚酸类成分含量显著下降,可能为二芳基庚烷含量的增加提供了前体原料;新型三萜类成分的产生及含量的提高可能是其增效的第三个重要机制。5.北青龙衣毒性评价研究急性毒性试验表明:北青龙衣鲜品(生品)口服相当于人的临床用量的31倍(体重法)或4倍(体表面积法),即出现了轻微的神经抑制毒性反应,而干品(炮制品)相当于人的临床用量的83倍(体重法)或1 1倍(体表面积)未见任何毒性反应。胡桃醌经口给药的小鼠LD50为221.54mg/Kg,腹腔注射的小鼠LD50为5.47mg/Kg,毒性作用明显。给药4周后,北青龙衣干品对大鼠体重、血液生化、血常规、尿液生化指标、脏器指数及组织病理学均无明显影响。而北青龙衣鲜品及胡桃醌可导致体重下降,且各剂量组均有个别大鼠死亡。血清中ALT和AST、BUN和CREA的普遍升高以及尿蛋白的出现,提示北青龙衣鲜品及胡桃醌可导致肝、肾损伤,病理学观察表明北青龙衣鲜品及胡桃醌可导致肝、肾、脑产生明显的病理改变。正负离子模式下各体液、组织样本代谢组学分析表明:北青龙衣干品高、中、低剂量组均与空白对照组基本聚类在同一区域,说明北青龙衣干品对大鼠代谢轮廓影响较小。而北青龙衣鲜品及胡桃醌的高、中、低剂量组均远离空白对照组区域,说明北青龙衣鲜品及胡桃醌长期作用可引起正常大鼠体液及组织代谢轮廓的紊乱。共鉴定出北青龙衣鲜品及胡桃醌24个尿液(8个共有)、11个血液(9个共有)、33个肝脏(1 3个共有)、55个肾脏(18个共有)、78个脑组织(54个共有)潜在标志物,说明北青龙衣鲜品与胡桃醌具有相似的毒性。通过代谢通路结合相关文献,逐步聚焦并明确了毒性核心代谢通路及标志物为苯丙氨酸代谢(苯丙氨酸、酪氨酸)、色氨酸代谢(色氨酸、犬尿氨酸)、亚油酸代谢(亚油酸)、亚麻酸代谢(α-亚麻酸)、鞘脂代谢(S 1 P、鞘氨醇)、甾类激素生物合成(醛固酮)、视黄醇代谢(维生素A、脂化视黄醇)、嘌呤代谢(cAMP、黄嘌呤、黄嘌呤核苷)、初级胆汁酸合成(牛磺胆酸、牛磺脱氧胆酸、甘氨胆酸)、谷胱甘肽代谢(GSH、GSSG、焦 谷 氨酸)、柠 檬酸循 环与丙 酮 酸循 环(S-Acetyldihydrolipoamide)、烟酸和烟酰胺代谢(烟酰胺)、甘油磷脂代谢与醚脂类代谢(溶血卵磷LysoPC(16:0)、3-磷酸甘油)、半胱氨酸和蛋氨酸代谢(S-腺苷高半胱氨酸、蛋氨酸)、精氨酸和脯氨酸代谢(羟谷氨酸半醛、L-精氨酸)、组氨酸代谢(L-组氨酸)、柠檬酸循环(柠檬酸、异柠檬酸)、色氨酸代谢(色氨酸)、半乳糖代谢(半乳糖)等1 9条代谢通路中的33生物标志物,这些标志物的生物学意义与文献报导的肝、肾、脑损伤等密切相关。而上述33个生物标志物中,24个在干品各剂量组的表达均与空白对照组无显著性差异,说明干品不扰动这些标志物的变化,从代谢组学层面提示其用药相对安全。大鼠给药6 个月后,北青龙衣干品对体重、血液生化、血常规、尿液生化指标、脏器指数及组织病理学均无明显影响,证明其长期用药的安全性。结论UPLC-Q-TOF/MS技术可快速分析表征北青龙衣化学成分,为质量评价指标的选择提供依据;建立的基于相对保留时间和二级质谱判别的北青龙衣指纹图谱,实现了对药材真伪的快速鉴定,并通过相对峰面积初步判断质量的优劣,为其全面质量控制提供了更加有效的分析方法。不同产地差异成分鉴定有助于北青龙衣药材产地鉴别及道地性评价;总含量、主成分含量以及有效成分群相对含量从宏观到微观的全面分析,可找出其有效成分的动态积累规律,结合药材产量确定适宜采收期,可有效保证药材质量。UPLC-Q-TOF/MS 技术为北青龙衣鲜干品化学成分的分析与鉴定提供了一种高效的方法,从化学层面阐释了炮制减毒增效的机制,可为中药鲜熟异用以及炮制方法的研究提供方法借鉴;病理学指标、生理生化指标、毒性标志物及代谢通路相关联的从宏观到微观的研究模式,可阐明宏观的毒性靶器官病理变化,关键的生理生化指标变化及微观的内源性代谢物变化,揭示了北青龙衣及其主要毒性成分胡桃醌的致毒机制及炮制减毒机制。