人參自古就被視為神草，幾千年來(lái)一直被視為一種擁有眾多療效的神奇藥材。隨著現(xiàn)代藥理學(xué)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，人參作用于人體代謝并發(fā)揮作用的過(guò)程逐漸明確。目前我們發(fā)現(xiàn)，人參中的主要成分是人參皂苷——人參皂苷是一種固醇類(lèi)化合物，它通過(guò)影響多重代謝通路發(fā)揮抗腫瘤、抗高血壓、抗病毒和免疫調(diào)節(jié)等效能。

 

而就在今年年初，吉林大學(xué)傳來(lái)人參皂苷研究達(dá)成新成果的好消息，吉林大學(xué)的一個(gè)課題組成功發(fā)現(xiàn)了人參皂苷的人類(lèi)靶點(diǎn)，為認(rèn)證人參的抗腫瘤功效提供了重要線索。這個(gè)課題的部分成果已經(jīng)在《自然》旗下開(kāi)放子刊《科學(xué)報(bào)告》上發(fā)表，這是有關(guān)人參皂苷人類(lèi)靶點(diǎn)的首次報(bào)道。能取得這樣的成果，可以說(shuō)離不開(kāi)現(xiàn)代的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)技術(shù)。

 

人參皂苷有十幾種之多，他們根據(jù)糖苷基架構(gòu)的不同被分為達(dá)瑪烷型和齊墩果烷型兩大類(lèi)。人參皂苷類(lèi)別和含量的變化導(dǎo)致人參不同組織如根和根狀莖的臨床療效和臨床運(yùn)用的差異，因此研究不同人參皂苷在組織中的空間分布能為人參的臨床運(yùn)用提供更多參考信息，同樣有利于理解和改進(jìn)人參的育種和培養(yǎng)。

 

目前，業(yè)內(nèi)的一個(gè)前沿方向是利用解吸電噴霧電離(Desorption Electrospray Ionization, DESI)進(jìn)行人參皂苷的檢測(cè)。DESI是一種快速的大氣壓環(huán)境下的質(zhì)譜成像技術(shù)。與其他質(zhì)譜成像技術(shù)如MALDI相比，DESI幾乎不需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理(如研磨，萃取，衍生等)，因此能真實(shí)的反應(yīng)化合物在樣品中的分布情況。

 

4年生IR826人參的主根用于制備20 μm的冰凍橫切片用于DESI質(zhì)譜成像

 

質(zhì)譜系統(tǒng): Waters Xevo G2-XS Tof

電離模式: ESI-

毛細(xì)管電壓: 4.5 kV

錐孔電壓: 80 V

質(zhì)量掃描范圍: m/z 100-1200

噴霧溶劑:

♦ 90% MeOH

♦ 10% H2O

♦ 0.1mM NH4Cl

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

噴霧流速: 1.5 μL/min

像素大小: 100 μm x 100 um

掃描速度: 400 μm/s

質(zhì)譜數(shù)據(jù)成像: Waters HDImaging

 

通過(guò)這一方法，我們可以得到：

人參橫切片可以分為3大部分，最外層的周皮(Periderm)，向內(nèi)為皮層(Cortex)，再向內(nèi)位于中間的為中柱(Stele)(圖1a)。對(duì)人參橫切片進(jìn)行DESI質(zhì)譜成像，人參皂苷包括Rg1/Rf，pseudo-Rc1，Ra1/Ra2，Rd/Re，Rs1/Rs2和Ra3能明顯看到其信號(hào)(圖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，在中柱含量較低，而Ra3呈現(xiàn)出一種較彌散的分布模式，在接近外皮的區(qū)域分布較高(圖2c)。同樣，人參含有的其他一些代謝物如maltose和Citbismine C的分布狀況也可以明顯看到(圖2c)。

 

進(jìn)一步用DESI-MS/MS成像方法對(duì)人參皂苷中的同分異構(gòu)體如Rg1/Rf和Rd/Re的分布狀況進(jìn)行探究。以Rg1/Rf為例，Rg1在單糖基團(tuán)處斷裂得到特征碎片m/z 637.46, Rf在雙糖基團(tuán)處斷裂得到特征碎片m/z457.15(圖2a和2b)，Rg1和Rf的DESI-MS/MS成像結(jié)果顯示出明顯不同的空間分布狀況(圖2c)。

 

通過(guò)這個(gè)方法可以看到，在基本不需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理的條件下，DESI成像技術(shù)能直接獲取樣本中代謝物的信息，從而真實(shí)地反映化合物的空間分布情況。在此，我們應(yīng)用DESI成像技術(shù)對(duì)人參橫切片中人參皂苷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同的人參皂苷具有各自特異的分布情況。同時(shí)，DESI-MS/MS成像技術(shù)能進(jìn)一步區(qū)分人參皂苷同分異構(gòu)體的分布情況。