作者简介: 王 毅,工程师,硕士,研究方向为毒理学。 E-mail: 18712664@qq.com
指纹图谱是指样本经适当处理后, 采用一定的分析手段, 得到的能够标示其化学特征的色谱图或光谱图, 是一种综合的, 可量化的鉴定手段, 其中在中药材质量控制运用尤为广泛。而现今法医毒理学对司法鉴定结果解释的进一步要求, 不仅仅是单一化学结构鉴定, 还应包括来源、因果关系等方面[1]。中药指纹图谱技术对于植物化学成分采取“ 整体的” 、“ 模糊的” 方法来进行分析[2], 法医毒物检验拟在共性中通过聚类分析差异, 又可对不同产地来源的植物进行甄别, 从而判断毒物来源, 在此基础上进一步进行血清药物化学的分析, 更能对中毒人员吸收方式、时间、效果(即因果关系)进行分析。钩吻为马钱科(Loganiaceae)植物断肠草(Gelsemium elegans Benth)的全株植物, 分布于江西、福建、台湾、湖南、广东、海南、广西、贵州、云南等省区, 主要成分为生物碱, 案件中常见因误食或投放造成中毒乃至死亡[3, 4]。刘铸晋等[5]从钩吻中分离出八种生物碱, 以钩吻素子和钩吻碱甲含量最高。本文对钩吻进行高效液相色谱(HPLC)植物指纹图谱研究, 在样本共性基础上寻求差异, 摸索判断毒物产地来源的方法, 更进一步为法医毒理学毒物来源判断提供研究思路。
1200HPLC(Agilent, 美国), MS-105DU(Mettler, 瑞士), 钩吻碱甲标准品(含量≥ 99%), 钩吻素子标准品(含量≥ 99%)。乙腈为色谱纯(Merck, 德国), 去离子水(密理博); 其余均为分析纯。
色谱柱:Welchrom C18(250 mm× 4.6 mm, 5 µ m); 流动相:乙腈(A)-0.025%三乙胺水溶液(B), 梯度洗脱(0 min, 0.5%A; 5 min, 1%A; 10 min, 3%A; 15 min, 8%A; 20 min, 15%A; 40 min, 30%A; 46 min, 36%A; 60 min, 65%A), 流速:1 mL/min; 柱温:30 ℃; 检测波长:272 nm。
样本:采集9批不同来源的钩吻植物样本(见表1), 经鉴定为马钱科(Loganiaceae)植物断肠草(Gelsemium elegans Benth)(胡蔓藤)的全株植物。混合对照品溶液制备:取钩吻碱甲4.721 mg, 钩吻素子5.383 mg, 置10 mL容量瓶中, 加甲醇溶解定容至刻度, 摇匀, 即得。供试品溶液制备: 水煎煮供试品溶液的制备方法如下:取钩吻药材(过60目筛)约1 g, 精密称定, 置烧杯中, 精密加入45 mL水, 称定重量, 煎煮2 h, 冷却至室温, 再称定重量, 用水补足减失的重量, 摇匀过滤, 再过0.45 μ m的微孔滤膜, 即得。
![]() | 表 1 钩吻植物采集信息表 Table 1 Collection information of gelsemium plant |
精密吸取10µ L供试品溶液, 按“ 1.2” 项下条件连续测定6次, 记录色谱图。以钩吻素子为参照峰, 考察共有峰相对保留时间(RRT)和相对峰面积(RPA)的一致性, 结果RSD均小于1.9%, 精密度试验相关系数R均大于0.9, 符合要求。
按照“ 1.3” 项下方法制备供试品溶液(n=6), 照“ 1.2” 项下条件测定。以钩吻素子为参照峰, 考察共有峰RRT、RPA的一致性, 结果RSD均小于3%, 重复性试验相关系数R均大于0.9, 结果表明重复性良好, 符合要求。
取供试品溶液, 按照“ 1.2” 项下条件在0、2、4、8、12、16、24h7个不同的时间点进样测定。以钩吻素子为参照峰, 考察共有峰的RRT、RPA稳定性, 结果RSD均小于3%, 稳定性试验相关系数R均大于0.9, 结果表明溶液24 h内稳定性良好。
采用药典中《指纹图谱评价系统》, 9批样本匹配图结果如图1所示, 相似度结果见表2。结果显示, 1、2、3、4和8号钩吻药材相似度大于0.9, 5和6号钩吻药材相似度大于0.9, 7号、9号钩吻药材与其他产地药材相似度均较低。
![]() | 表 2 9批样本的相似度结果 Table 2 The similarity analysis of 9 batches of plant samples |
研究中, 以主成分峰面积为变量, 研究钩吻的聚类情况, 主成分分析的结果如图2左所示。7号、9号远离其它钩吻药材, 说明二者的化学成分与其它药材有很大不同, 这与上述相似度分析结果相近。从图1峰面积比较中可看出, 7号样品特征峰中除1号色谱峰外, 其余色谱峰峰面积均较其他样品峰面积小, 且由图1可知, 7号样品在18~25 min时间段出现了一些特有的色谱峰。同样, 9号样品1~3号色谱峰峰面积与其他样品相差不多, 4~8号色谱峰峰面积均较其他样品的小, 所以7号和9号样品与其他样品有明显差别, 且7号和9号差异也较大。其他样品又可大致分为三类:1、2号样品距离近; 3、4、5号样品距离近; 6、8号样品距离接近。
![]() | 图 2 9批钩吻药材主成分分析结果(左)和聚类分析树状图(右)Fig.2 Principal component analysis of 9 batches of plant samples (left) and their cluster analysis tree (right) |
SPSS数理统计软件对9批钩吻样本进行聚类分析, 以样本的共有峰面积为主要特征, 用离差平方和法, 按欧氏距离对样品进行聚类分析(见图2右)。结果显示, 9批不同产地的钩吻药材成分大致可分为四类:5和6为一类, 7号、9号各为一类, 其余样品为一类。由聚类分析结果可知:不同产地来源的钩吻其内在化学成分均有差异, 因此呈现出不同的分类, 可用于案件中毒物不同产地来源类别分析。
试验考察在200~400 nm范围内进行全波长扫描, 结果在272 nm下, 色谱图基线平稳, 色谱信息丰富, 且各色谱峰峰面积较大; 甲醇-水、乙腈-水和乙腈- 0.025%三乙胺水溶液3种流动相系统相比较, 乙腈-水系统得到的色谱图色谱峰形、数目优于甲醇-水系统, 且主要成分是生物碱[6, 7, 8], 故在水相中加入适量三乙胺调节, 结果显示, 峰形有明显的改善, 最终选择乙腈- 0.025%三乙胺系统作为流动相洗脱系统; 试验比较了25℃、30℃、35℃、40 ℃的色谱图, 结果表明当柱温为30 ℃时, 所得色谱峰峰形对称性、峰分离度均较好, 且基线平稳; 通过反复调整乙腈和0.025%三乙胺水溶液的洗脱比例, 最终洗脱程序如“ 1.2” 项下所示, 该条件下各共有峰均能与相邻峰达到基线分离, 且峰形对称, 出峰时间适中。试验分别使用Diamonsil C18、Agilent C18、Welchrom C18(规格均为4.6 × 250 mm, 5 μ m)三种不同的色谱柱进样, 结果表明采用Welchrom C18柱所得到的色谱信息丰富, 各峰的保留值适宜, 分离度、峰形及柱效较好, 故选择Welchrom C18柱进行测定。
聚类分析目标是在相似的基础上收集数据来分类, 与普通分类不同在于要求划分的类是未知的, 本次研究样本真实情况未知, 应采用此法进行数据分析, 研究结果可知, 不同产地的钩吻其内在化学成分均有差异, 因此呈现出不同的分类。分类结果与主成分分析分类结果相似, 即7号、9号药材各自为一类。这是由于7号、9号样本多数峰峰面积较其他样品峰面积小, 而7号药材在18~25 min时间段有一些特有的色谱峰, 故有上述分类结果。但通过聚类分析和通过主成分分析所得分类结果也存在一定差异, 主成分分析8号样品距离1~6号较远, 而聚类分析中8号样品却和1~4号归为了一类, 这提示对实际样本的来源判断应综合考虑主成分和峰面积因素, 尤其是在混合样本中对杂峰分离问题对测定的影响, 或考虑采用专属性更高的检测器。
根据“ 2.5” 项下对不同产地来源钩吻的主要成分及聚类分析结果显示, 同省份(如贵州)钩吻在主成分方面就有着较大差异, 大致相同的气候不同的地貌可能是影响其主要成分形成的因素, 而不同省份样本(湖北与浙江)却在主成分分析中基本一致, 虽然植物每年在生长过程中一定程度上会受环境变化影响, 但是其主要成分变化相对恒定, 可以作为初步判断毒物来源的聚类分析依据, 如能准确定位差异性、指标性成分, 且对吸收入血后的移行成分进行筛查, 更能对毒物进入体内前的产地来源判断提供依据, 从而对实际法医毒理学工作提供帮助。
由于试验对象非规模化种植或生产植物, 仅收集到5个省份9批次样本, 未达到中药指纹图谱对批次的要求, 测定数据由此应会出现一些“ 极端” 情况, 采取中位数法计算相似度, 以扣除偏大或偏小数据的影响, 同时在“ 共性” 之外对数据“ 差异” 的个体甄别达到来源区分才是试验最终目的。
通过HPLC指纹图谱研究方法, 建立钩吻的HPLC测定条件, 可用于对不同产地来源钩吻样本进行聚类分析, 实验结果表明不同产地来源样本具有一定的差异性, 对类似于剧毒动植物这样的具有复杂成分或基质的样本, 由于不同“ 因素” 造成的差异性可以用于反向追查, 进一步对经过体内过程后的变化研究, 可以发现更多如吸收途径、摄入方式等不同类别的差异性。另一方面, 本实验一定程度上反映不同产地来源的不同, 但进行准确的判断仍需通过进一步研究寻找到特征指标(如不同成分、含量), 并建立一套更为全面准确的评价方法[9], 从而对中毒案件中所涉及样本进行准确来源推断。
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