基于顶空进样气质联用技术的中药寒热药性的模式识别研究

目的建立以低温挥发性成分为基础的中药寒热药性表征体系,阐明低温挥发性成分与中药药性的关系,实现中药药性主观经验的客观表达。方法采用顶空静态进样气质联用技术,分析20味中药的挥发性成分,经模式识别方法(主成分分析、最小二乘判别分析),对寒热中药进行分类,探讨寒热中药药性表征方法。结果主成分分析显示寒热中药混在一起,表征样本的最大主成分对分类无显著意义,偏最小二乘判别分析通过提取寒热中药的差异主成分,分类得到改善,初步建立了中药寒热药性表征体系。结论模式识别方法结合HS-GC-MS技术,提供中药中低沸点挥发物的化学信息,表达中药直观气味,利于建立中药药性物质基础GC-MS表征体系。     

不同种质山楂叶HPLC指纹图谱分析

目的建立不同种质山楂叶的高效液相色谱(HPLC)指纹图谱分析方法,为其质量评价提供依据。方法采用HPLC法对10种不同种质山楂叶样品进行测定。利用国家药典委员会颁布的《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》(2004 A版)对其进行相似度评价;利用SPSS及SIMCA软件对其进行聚类分析、主成分分析、偏最小二乘判别分析。结果10种不同种质山楂叶药材的指纹图谱共检出17个共有峰,相似度评价结果在0.90以上,通过聚类分析、主成分分析、偏最小二乘判别分析样品可分为4类。结论可利用HPLC指纹图谱技术结合统计学分析方法评价不同种质山楂叶药材,为其进一步开发利用提供理论依据。     

基于智能感官与多源信息融合技术的香附炮制程度快速辨识方法研究

目的 基于多源信息融合技术，整合传统的中药性状鉴别，建立香附Cyperi Rhizoma炮制程度快速辨识方法，为香附质量评价标准的制定和炮制过程质量控制的应用研究提供新思路、新方法。方法 选取6个产地的生香附饮片，采用醋炙法炮制，每隔3 min取样，得到72批香附炮制过程样品。然后基于色差仪、电子鼻和近红外光谱（near infrared spectrum,NIRS）技术获取上述样品的智能感官信息和NIRS数据，利用主成分分析-判别分析（principal component analysis-discriminant analysis,PCA-DA）、偏最小二乘-判别分析（partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA）、正交偏最小二乘-判别分析（orthogonal partial least squares-discriminant analysis,OPLS-DA）方法、Lasso回归分析、遗传算法（genetic algorithm,GA）-反向传播（back propagation,BP）、神经网络算法（GA-BP ne...     

玉林仁东道地大蒜挥发成分研究

目的对仁东道地大蒜的挥发成分进行综合的研究。方法以水蒸气蒸馏法提取源自玉林市仁东镇8个不同自然村的大蒜中的挥发油,以气相色谱/质谱联用技术对其化学成分进行分离、鉴定。结果共分离出大约30个成分,鉴定了其中的22个成分,占挥发油总量的94%~99%,主要成分为二烯丙基二硫醚(28%~33%)和甲基烯丙基硫醚(13%~19%)。结论 8个自然村的大蒜油化学成分的种类基本相同,但相对含量存在着较大差异性。主成分分析-马氏距离法和偏最小二乘-判别分析结果显示8个自然村的大蒜油可以分为3类。     

基于60种植物药多糖HPLC图谱的寒热药性分析及统计模式识别研究

目的:探讨中药寒热药性与多糖成分的相关性,寻找适合解释此相关性的统计模式识别方法。方法:选取寒、热性植物药各30种,提取和精制多糖并彻底水解成单糖,进行衍生化反应,测定多糖的单糖组成HPLC指纹图谱并构建数据库,经数据预处理后,比较6种统计模式识别方法在识别中药药性特征标记方面的优劣。结果:与其他模型相比,偏最小二乘判别分析识别率最高,对测试集植物药的组内判别正确率为91.7%,且对96个模拟药性特征标记整体识别率也明显优于其他模型。结论:中药寒热药性与多糖成分有明显相关性,用偏最小二乘判别分析建立的中药药性识别模型最适合发现与解释中药多糖成分与药性之间的相关性。     

基于电子眼技术的中药川贝母真伪及规格的快速辨识研究

中药饮片质量关乎临床疗效和用药安全,保证中药饮片质量对中医药事业的发展起到极大的推进作用,现有的传统人工鉴别和现代仪器检测在准确率和时效性方面各有优缺,如何对中药饮片质量进行快速准确地辨识成为当下备受瞩目的问题,该文旨在探究电子眼技术在中药质量快速辨识研究中应用的可行性。收集80批川贝母待测样品,首先进行传统经验辨识(M_1)和现代药典检测(M_2);再利用电子眼采集其光学数据并借助化学计量学方法建立适宜的辨识模型(M_3),分别建立判别分析(DA)、最小二乘支持向量机(LS-SVM)、偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)、主成分分析-判别分析(PCA-DA)4种真伪及商品规格辨识模型。经留一法交互验证真伪辨识模型准确率分别为82.5%,90.0%,96.2%,93.8%;商品规格辨识模型准确率分别为89.3%,96.0%,90.7%,97.3%,模型判别良好,真伪辨识以PLS-DA为最终辨识模型、商品规格以PCA-DA为最终辨识模型,其准确率与M_1无显著性差异,判别时间远较M_2短(P0.01)。因此电子眼技术可用于川贝母质量快速辨识。     

数据融合技术在中药研究领域的应用

数据融合技术是对多来源的数据信息进行统筹、集成的技术，以提高决策模型的灵敏度、特异性和准确率。数据融合技术结合多变量模型是研究中药复杂体系的有力工具，目前已应用于中药的基原鉴别、产地溯源与鉴别、质量控制与评价、加工炮制与制剂研究、资源形成研究等诸多领域。融合所纳入的源数据主要是中药的化学物质信息，包括各类色谱、光谱信息，无机元素及有机成分的含量信息，电子鼻、电子眼、电子舌等传感器信息以及代谢组学信息等；所采用的多变量模型如主成分分析、层次聚类分析、偏最小二乘-判别分析、正交偏最小二乘-判别分析、支持向量机、人工神经网络、随机森林、决策树、线性判别分析等。未来，数据融合有望与人工智能（artificial intelligence,AI）相结合，源数据中纳入生物医学数据与组学数据，拓展应用于中药活性物质筛选，预测患者对药物反应、药物相互作用、药物-靶点相互作用，中药新药开发以及栽培种植等更多领域，同时应积极开发集数据融合与多变量建模功能于一体的中药研究相关软件系统。     

模式识别及其在中药质量评价中的应用

近年来我国中药产业发展迅速,但中药质量控制的方法仍不全面,是阻碍其发展的主要因素。模式识别法于20世纪80年代引入化学研究领域,同时也被应用于中药研究领域,目前,许多学者以模式识别理论为基础,建立了多种中药的有效且科学的质量评价方法。通过对模式识别法的基本原理和方法及其几种分析技术,如主成分分析、聚类分析、判别分析、灰色关联分析、偏最小二乘法、直观推导式演进特征投影法和人工神经网络技术等在中药质量控制及评价方面的应用进行综述,以期为模式识别法在中药质量评价中的进一步应用提供参考。     

基于多元统计方法和顶空-气相色谱-质谱联用技术对瓜馥木不同部位挥发性成分的比较研究＊

目的 分析瓜馥木中的挥发性成分，比较根、茎、叶和虫瘿中所含挥发性成分的差异。方法 采用顶空-气相色谱-质谱（HS-GC-MS）联用技术分析瓜馥木不同部位的挥发性成分，并利用XCMS-ONLINE的组学方法和多元统计方法分析处理数据，包括偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）、正交校正的偏最小二乘分析（OPLS-DA），辅以保留指数（RI）完成各挥发性成分的定性和半定量分析。结果 共定性出41种挥发性成分，其中根含24种成分，茎含38种成分，叶含35种成分，虫瘿含25种成分，各部位的共有成分19种。结论 瓜馥木挥发性成分主要是烯烃类和脂肪烃衍生物类，不同部位的挥发性成分有显著差异，研究结果将为该药材的质量标准科学制定和民间使用提供依据和借鉴，并为进一步的药效评价、资源开发利用奠定基础。     

基于UPLC-Triple TOF-MS/MS技术分析苍耳草与苍耳子的差异化学成分

目的分析苍耳草与苍耳子的差异化学成分。方法采用超高效液相色谱-串联四级杆飞行时间高分辨质谱(UPLC-Triple TOF-MS/MS)技术对不同产地苍耳草与苍耳子8批样品进行测定,通过多级串联质谱分析,对质谱数据进行峰匹配、峰对齐、滤噪处理等,以提取特征峰;用主成分分析(PCA)和偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)进行数据处理;通过一级质谱精确质荷比和二级质谱碎片信息,结合软件数据库搜索及相关文献进行成分鉴别。结果苍耳草与苍耳子样品的化学组成得到有效区分;初步筛选出44个差异化学成分,并鉴定出41个成分,其中所分析样品的12个共有差异化学成分呈现不同的变化规律。结论从苍耳草与苍耳子化学成分差异的角度,可为揭示二者药性、药效差异的物质基础提供依据。     

基于体内ADME过程和网络药理学的中药现代研究思路

网络药理学应用到中药研究中,有利于阐释中药药效物质基础和作用机制,提高中药新药的研发水平,但是,鉴于中药有效物质的复杂性特点,进行体内过程分析,明确进入体内的成分,是将网络药理学应用于中药研究的前提。为此,提出体内ADME过程与网络药理学相结合的中药现代研究思路。     

UPLC-Q-TOF/MS分析橘核盐制前后成分差异

采用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)技术对橘核及其盐制品的成分进行分析,并比较盐制前后成分变化。通过主成分分析法和正交偏最小二乘判别法分析橘核盐制前后指纹图谱的差异,盐制品中圣草枸橼苷、柠檬苦素、诺米林、黄柏酮含量升高,发现潜在的化学标记物,鉴定为柠檬苦素、黄柏酮、诺米林,可作为区分生品与炮制品的指标成分。     

Urinary metabonomic study of the surface layer of Poria cocos as an effective treatment for chronic renal injury in rats

Ethnopharmacological relevance

Poria cocos Wolf (Polyporaceae) is a well-known medicinal fungus. The epidermis of the sclerotia (“Fu-Ling-Pi” in Chinese) is used as a diuretic and traditionally used for promoting urination and reduce edema.

Aim of the study

Traditional Chinese medicines (TCM) treat many diseases through multi-components, multi-ways and multi-targets. However, the molecular mechanisms of TCM are not yet well understood. In the present work, ultra performance liquid chromatography-based metabonomics analysis was applied to investigate the urinary metabolite profiling of the renoprotective effect of FLP on adenine-induced chronic kidney disease (CKD) rat model and involved possible mechanism.

Material and methods

A metabonomic approach based on ultra performance liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight high-sensitivity mass spectrometry and a novel mass spectrometry^{Elevated Energy} data collection technique was developed. The resulting dataset was analyzed by principal component analysis and partial least squares discriminant analysis. The identification of all potential biomarkers was performed using reference standard by comparing their mass spectra, MS^E fragments information, isotopic pattern and MassLynx i-FIT algorithm.

Results

By partial least squares-discriminate analysis, 15 biomarkers in rat urine were identified and 11 of them were related to the pathway of adenine metabolism and amino acid metabolism. Among these biomarkers, eight biomarkers like adenine, l-acetylcarnitine, 8-hydroxyadenine, hypoxanthine, creatine, methionine, phytosphingosine and phenylalanine were reversed to the control level in FLP-treated group and six biomarkers like 2,8-dihydroxyadenine, indole-3-carboxylic acid, 3-methyldioxyindole, ethyl-N₂-acetyl-l-argininate, 3-O-methyldopa and xanthurenic acid were reversed to high control group by FLP, which indicates that the urinary metabolic pattern significantly changed after FLP treatment.

Conclusions

Our study indicates that FLP treatment can ameliorate CKD by intervening in some dominating metabolic pathways, such as adenine metabolism and amino acid metabolism. The metabonomic results not only supplied a systematic view of the development and progression of CKD and mechanism studies of FLP but also provided the theoretical basis for the prevention or treatment of CKD.     

中医方证代谢组学——中医药研究的新策略

证候和方剂是中医学的2个关键科学问题,直接关系到中医疾病的诊断和临床治疗的有效性。方剂是中医临床用药的主要形式和手段,其配伍的科学性和临床的有效性是中医药科学价值的具体体现。然而,中医证候的模糊性及方剂的复杂性极大地限制了方剂的效应评价及中药药效物质基础的确认。如何解决证候的诊断标准,以及相关的方剂药效物质基础的确认是国际关注的热点问题,迫切需要建立符合其自身特点的研究方法和技术体系。中医方证代谢组学(chinmedomics)是将中药血清药物化学和代谢组学有机结合,在解决证候生物标记物的基础上,建立方剂药效生物评价体系,进而发现与临床疗效直接相关的药效物质基础,阐明作用机制的方法学体系。中医方证代谢组学将"中医证候生物标记物-方剂体内直接作用物质-药效生物标记物"研究有机结合,建立血清中外源性中药成分与内源性标记物群2组变量相关(plotting of correlation between marker metabolites and serum constituents,PCMS)分析方法,评价方剂整体效应及方证相应关系,揭示方剂的药效物质基础及其配伍规律的应用研究策略;该策略的实施将促进方剂向化学成分明确化、作用机制清晰化的方向发展,为方剂关键科学问题研究带来方法学创新,有助推动中医方-证相关研究,揭示生命本质并为人类健康做出有益贡献。     

UPLC-Q-TOF-MS~E结合OPLS-DA模式快速鉴定南、北五味子化学成分与识别差异标志物

目的采用超高效液相色谱-飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MSE),建立南、北五味子化学成分的快速识别模式,并分析识别南五味子与北五味子化学成分的特征差异性标志物,为2种五味子的高通量表征与区分提供依据。方法运用时间依赖型MSE扫描方式采集样品数据,根据高分辨质谱数据快速鉴定南、北五味子主要化学成分,并结合正交偏最小二乘法(OPLS-DA)数据判别模式,获得2组五味子的特征性差异成分。结果从南、北五味子色谱图中共鉴定了33个色谱峰,其中27种为联苯环辛烯类木脂素;经OPLS-DA分析,正离子模式下,2种五味子的化学成分差异能得到明显区分,通过保留时间与质谱信息比对,识别差异标志物15个,均为木脂素类成分。结论为南、北五味子的快速鉴定、质量控制与临床合理应用提供了基础。     

基于UPLC-ESI-HRMS~n的代谢组学技术对粗茎秦艽不同部位化学成分研究

目的分析粗茎秦艽Gentiana crasicaulis不同部位化学成分的差异。方法运用四级杆-静电场轨道阱高分辨液质联用(UPLC-ESI-HRMSn)技术对粗茎秦艽不同部位的化学成分进行采集,所得数据运用主成分分析(PCA)法与正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)处理,粗茎秦艽不同部位的差异指标成分通过精准的一级质谱质荷比和二级质谱碎片离子同对照品图谱和软件数据库搜索以及相关文献报道成分进行判别分析。结果共鉴定36个成分,包括环烯醚萜类12个、黄酮类11个、三萜类4个、酯类2个、木脂素类1个、其他类6个,其中4个成分首次在该植物中报道,通过OPLS-DA,筛选出根与地上部分间16个差异性较大的化学成分。结论粗茎秦艽环烯醚萜类差异成分主要分布于根部,而黄酮类和三萜类差异成分则主要集中于地上部分(花和茎叶),为粗茎秦艽资源的综合利用提供了依据。     

Pharmacokinetics,brain distribution,release and blood–brain barrier transport of Shunaoxin pills

Ethnopharmacological relevance

Shunaoxin pills, a traditional Chinese medicine (TCM) product, have been used to treat cerebrovascular diseases in China since 2005. The main active components of Shunaoxin pills are ferulic acid and ligustilide from Chuanxiong (Ligusticum chuanxiong Hort, Umbelliferae) and Danggui (Angelica sinensis radix, Umbelliferae). As Shunaoxin shows excellent activity in the central nervous system (CNS), the extent to which the major constituents of Shunaoxin reach the CNS should be investigated. Moreover, the in vivo–in vitro correlations (IVIVC) of the formulation should be studied to elucidate the mechanisms of action of TCM in the CNS. However, these data have not previously been available. Thus we intended to investigate what the extent when these constituents of Shunaoxin pills reach the CNS, and evaluate the IVIVC of release and pharmacokinetics.

Materials and methods

In this study, we evaluated the release of ferulic acid and ligustilide from Shunaoxin pills, and their transport across an in vitro model of the BBB. We also evaluated their pharmacokinetics and brain distribution in vivo. High-performance liquid chromatography (HPLC) was used to quantify both compounds simultaneously. Based on the release in vitro and absorption of ferulic acid and ligustilide in vivo, IVIVC permitted prediction of the pharmacokinetics of these compounds.

Results

The release of ferulic acid and ligustilide reached a platform phase within 1 h. Ferulic acid and ligustilide rapidly crossed the BBB in different patterns; the transport ratio increased over time. After intragastric (i.g.) administration of Shunaoxin pills, ferulic acid and ligustilide were rapidly absorbed and distributed into brain, which may result in a rapid onset of action.

Conclusions

Ferulic acid and ligustilide were transported across a model BBB. After i.g. administration of Shunaoxin pills, ferulic acid and ligustilide were rapidly absorbed and distributed in brain; this may lead to rapid pharmacological onset. The IVIVC can be used to predict in vivo pharmacokinetics from in vitro experimental results. These results provide support for the clinical use of Shunaoxin pills.     

中药整合药理学计算平台的开发与应用

以中医药大数据为驱动,模型构建和生物信息技术为手段,该课题组开发一个网络版的中药整合药理学数据和计算平台。本平台以中医药大数据(中药方剂数据库、中药材数据库、中药成分数据库、疾病症状靶标数据库)为支撑,以人工智能、数据挖掘、网络科学等为手段,构建满足个体需求的自助式服务平台。通过建立"中药方剂-化学成分-作用靶标-疾病靶标"多维度关联的有效工具,能够有效揭示中药药效物质基础及其分子机制。中药整合药理学数据和计算平台在中药质量评价、中药临床重定位、中医原创思维揭示、方剂配伍的分子机制、中药新药研发等方面,具有较好的应用前景。     

药用菊花种苗计算机快速鉴别研究

目的:通过建立药用菊花种苗判别方程,设计出快速鉴别软件,实现对其种苗的快速鉴别。方法:采用方差分析和判别分析对12个栽培类型的药用菊花叶形结构11个指标进行分析,建立判别方程。在此基础上,设计鉴别程序,编写软件(基于Python语言)。结果:通过对12个不同类型药用菊花的11个叶形参数指标数据进行方差分析和多重比较,各叶形参数之间均达到显著水平,各类型之间均存在显著性差异。对各指标进行判别分析,建立判别方程,并设计了药用菊花快速判别软件。结论:通过建立的药用菊花种苗判别方程,结合计算机技术,能够实现对药用菊花种苗的快速判别。