沃特世全新检测技术让“神草”人参不再神秘

人参自古就被视为神草，几千年来一直被视为一种拥有众多疗效的神奇药材。随着现代药理学和实验室检测技术的发展，人参作用于人体代谢并发挥作用的过程逐渐明确。目前我们发现，人参中的主要成分是人参皂苷——人参皂苷是一种固醇类化合物，它通过影响多重代谢通路发挥抗肿瘤、抗高血压、抗病毒和免疫调节等效能。

 

而就在今年年初，吉林大学传来人参皂苷研究达成新成果的好消息，吉林大学的一个课题组成功发现了人参皂苷的人类靶点，为认证人参的抗肿瘤功效提供了重要线索。这个课题的部分成果已经在《自然》旗下开放子刊《科学报告》上发表，这是有关人参皂苷人类靶点的首次报道。能取得这样的成果，可以说离不开现代的实验室检测技术。

 

人参皂苷有十几种之多，他们根据糖苷基架构的不同被分为达玛烷型和齐墩果烷型两大类。人参皂苷类别和含量的变化导致人参不同组织如根和根状茎的临床疗效和临床运用的差异，因此研究不同人参皂苷在组织中的空间分布能为人参的临床运用提供更多参考信息，同样有利于理解和改进人参的育种和培养。

 

目前，业内的一个前沿方向是利用解吸电喷雾电离(Desorption Electrospray Ionization, DESI)进行人参皂苷的检测。DESI是一种快速的大气压环境下的质谱成像技术。与其他质谱成像技术如MALDI相比，DESI几乎不需要对样品进行前处理(如研磨，萃取，衍生等)，因此能真实的反应化合物在样品中的分布情况。

 

4年生IR826人参的主根用于制备20 μm的冰冻横切片用于DESI质谱成像

 

质谱系统: Waters Xevo G2-XS Tof

电离模式: ESI-

毛细管电压: 4.5 kV

锥孔电压: 80 V

质量扫描范围: m/z 100-1200

喷雾溶剂:

♦ 90% MeOH

♦ 10% H2O

♦ 0.1mM NH4Cl

♦ 0.1 mM leucine enkephaline (lockmass，m/z 554.2615)

喷雾流速: 1.5 μL/min

像素大小: 100 μm x 100 um

扫描速度: 400 μm/s

质谱数据成像: Waters HDImaging

 

通过这一方法，我们可以得到：

人参横切片可以分为3大部分，最外层的周皮(Periderm)，向内为皮层(Cortex)，再向内位于中间的为中柱(Stele)(图1a)。对人参横切片进行DESI质谱成像，人参皂苷包括Rg1/Rf，pseudo-Rc1，Ra1/Ra2，Rd/Re，Rs1/Rs2和Ra3能明显看到其信号(图1b)，其中Rg1/Rf高分布于周皮和中柱，Rd/Re，Rs1/Rs2，Ra1/Ra2和pseudo-Rc1高分布于周皮，在中柱含量较低，而Ra3呈现出一种较弥散的分布模式，在接近外皮的区域分布较高(图2c)。同样，人参含有的其他一些代谢物如maltose和Citbismine C的分布状况也可以明显看到(图2c)。

 

进一步用DESI-MS/MS成像方法对人参皂苷中的同分异构体如Rg1/Rf和Rd/Re的分布状况进行探究。以Rg1/Rf为例，Rg1在单糖基团处断裂得到特征碎片m/z 637.46, Rf在双糖基团处断裂得到特征碎片m/z457.15(图2a和2b)，Rg1和Rf的DESI-MS/MS成像结果显示出明显不同的空间分布状况(图2c)。

 

通过这个方法可以看到，在基本不需要对样品进行前处理的条件下，DESI成像技术能直接获取样本中代谢物的信息，从而真实地反映化合物的空间分布情况。在此，我们应用DESI成像技术对人参横切片中人参皂苷进行分析，发现不同的人参皂苷具有各自特异的分布情况。同时，DESI-MS/MS成像技术能进一步区分人参皂苷同分异构体的分布情况。