Differentiel analyse af kemisk sammensætning og verifikation af celleeksperimenter af bølgepapfrø og deres forfalskede produkter baseret på metabolomics
Korrugerede muslinger er skaller af Arca subcrinata Lischke, Arca granosa Linnaeus eller Arca inflata Reeve, som tilhører muslingefamilien. De bruges ofte i traditionel kinesisk medicin til marine skaldyr og har den virkning, at de reducerer slim, fjerner blodstasis, blødgør hårdhed, spreder klumper og lindrer syre og smerte. Bølgede sten bruges i vid udstrækning i klinisk praksis til behandling af mavesygdomme som gastroøsofageal refluks, akutte mavesår, kronisk gastritis og mavesår; Og behandling af kræft i skjoldbruskkirtlen, skjoldbruskkirtelknuder, tumorer, ulcerøs colitis, hypertension og andre sygdomme.
Bølgede muslinger er en række originale medicinske urter, og der er også mange forfalskede produkter, hovedsageligt inklusive ribbede, ru dekorerede muslinger, knudemuslinger, bådmuslinger, kuglemuslinger og behårede muslinger. Ligesom andre skaldyr i traditionel kinesisk medicin består den kemiske sammensætning af bølgede frø af to hovedkategorier: uorganiske og organiske komponenter. De vigtigste uorganiske komponenter er uorganiske salte, der hovedsageligt består af calciumcarbonat og uorganiske sporstoffer. Ifølge 2020-udgaven af Pharmacopoeia of the People's Republic of China bør indholdet af calciumcarbonat (CaCO3) ikke være mindre end 93,0%. Hovedkomponenterne i organisk materiale er proteiner, aminosyrer, polysaccharider osv. Organiske komponenter udgør generelt ca. 0,3% til 5,0% af skallens tørvægt. På grund af det lave organiske indhold og den komplekse struktur samt begrænsninger i forskningsmetoder og ideer er den overordnede farmakologiske stofbasisforskning af skaldyrs traditionelle kinesiske medicin relativt svag, hvilket resulterer i en mangel på specialiserede identifikations- og bestemmelsesmetoder for indholdet af funktionelle komponenter i de nuværende kvalitetsstandarder for skaldyrs traditionelle kinesiske medicin, hvilket gør det vanskeligt at evaluere dens iboende kvalitet. Systematisk identifikation og analyse af de organiske komponenter ved hjælp af moderne forskningsmetoder er en forudsætning og et fundament for at belyse det materielle grundlag og forbedre kvalitetsstandarderne. Denne undersøgelse benyttede TM Wide Targeted Metabolomics-teknikken, som integrerer fordelene ved ikke-målrettede (quad bar time-of-flight massespektrometri, QTOF) og bredt målrettede metabolitdetektionsteknikker (kvantitativ multipel reaktionsovervågning, MRM). Denne teknik kombinerer non target (høj opløsning, bred dækning) med wide target (høj følsomhed, præcis kvantificering), hvilket gør den velegnet til analyse af komplekse prøver. Identifikation af traditionelle kinesiske medicinsorter er nøglen til kvalitetskontrol af traditionel kinesisk medicin. Metabolomics-teknologi kan anvendes til kvalitetskontrol af traditionel kinesisk medicin med lignende metaboliske oplysninger. I de senere år er metabolomics-teknologi blevet brugt i vid udstrækning i sammenlignende undersøgelser af traditionel kinesisk medicinkvalitet. I denne undersøgelse blev wide target-teknologi derfor brugt til omfattende at analysere de metaboliske komponenter i bølgede muslinger og deres forfalskede produkter, såsom den tykke ribbede musling, for at identificere deres differentierede metabolitter og søge efter potentielle kvalitetsmarkører. Forskning har vist, at bølgede sten har en betydelig terapeutisk effekt på kræft i skjoldbruskkirtlen. Denne undersøgelse valgte den humane skjoldbruskkirtelkræftcellelinje TPC-1, som er relateret til dens traditionelle effektivitet, for at undersøge de farmakologiske virkninger af nogle differentierede metabolitter og lægge grunden til forbedring af det farmakologiske stofgrundlag og kvalitetsstandarder for bølgepapfrø.

Forskningen i det farmakologiske stofgrundlag og virkningsmekanismen for bølgede frø er svag. I denne undersøgelse blev der for første gang brugt wide target metabolomics-teknologi til omfattende at analysere de metaboliske komponenter i bølgepapfrø og deres forfalskede produkter, og i alt 1208 metabolitter fra 22 kategorier blev opdaget. Hovedsageligt inklusive aminosyrer og deres metabolitter, benzen og dets derivater, heterocykliske forbindelser, organiske syrer og deres derivater, aldehyder, ketoner, estere, nukleotider og deres metabolitter osv. er det materielle grundlag foreløbigt blevet belyst.
I den tidlige fase sammenlignede forskningsgruppen traditionelle indikatorer som calciumcarbonatindhold, Ca2+indhold i afkog, vandopløseligt ekstraktindhold, pH-værdi af vandekstrakt og totalt aminosyreindhold i bølgepapfrø og deres blandede produkter, og resultaterne viste ingen signifikante forskelle; Differentiel termisk analyse, røntgendiffraktion og røntgenfluorescens blev brugt til systematisk komparativ analyse, og resultaterne viste stadig ingen signifikante forskelle. Denne undersøgelse analyserede de metaboliske komponenter i sine autentiske og forfalskede produkter, herunder i alt 1083 metaboliske komponenter og 167 differentielle metabolitter, hvilket indikerer, at de organiske komponenter i hver prøve var de samme, men der var også forskelle. PCA og clustering heatmaps viste, at de tre autentiske originale prøver kunne grupperes sammen, mens de forfalskede produkter blev grupperet separat, hvilket indikerer, at den brede målmetaboliske analysemetode har god referenceværdi til identifikation af autentiske og forfalskede skaldyr i traditionel kinesisk medicin.
Dette eksperiment påviste 72 nukleotider og deres metabolitter, herunder N6 isopentenyl adenosin, adenosin osv. Nukleosidstoffer spiller en vigtig rolle for effekten af lægemidler til dyr. Moderne forskning har vist, at nukleosidkomponenter har virkninger som afslappende glat bronkialmuskulatur, antihistaminer, antiastma, antibakteriel, antiblodpladeaggregering, beroligende centralnervesystem og antikonvulsivt middel. Blandt dem er N6 isopentenyl adenosin et potentielt nyt lægemiddel mod kræft. Forskning har vist, at efter behandling med 10 μ mol/L N6-isopentenyladenosin hæmmes den klonogene aktivitet i 8 humane epiteliale kræftcellelinjer fuldstændigt. Adenosin kan hæmme spredningen af mavekræft MGC-803-celler og fremme apoptose, mens endoplasmatisk retikulumstress kan være involveret i adenosininduceret apoptose. Cellevalideringseksperimenter har vist, at N6-isopentenyladenosin kan fremme celleapoptose og hæmme celleproliferation ved at blokere cellecyklussen i S- og G2-faserne. Og N6-isopentenyladenosin er markant opreguleret i det autentiske produkt, hvilket forventes at fungere som en potentiel kvalitetsmarkør til at skelne mellem ægte og forfalskede bølgepapprodukter. Det tyder på, at nukleosidstoffer kan være en vigtig komponent i det farmakologiske stofgrundlag for "at fordrive slim og fjerne blodstasis, blødgøre hårdhed og sprede knuder" i bølgepapfrø.
Dette eksperiment påviste 237 aminosyrer og deres metabolitter, herunder 134 små peptider, herunder 12 cykliske dipeptider (CDP'er). Moderne forskning har vist, at CDP'er har universel biologisk aktivitet og stærke antitumoreffekter med hæmmende effekter på væksten af forskellige kræftceller. Eksperimenter med celleproliferation viste, at cyklisk tyrosin ikke havde nogen signifikant hæmmende effekt på proliferationen af TPC-1-celler, og der bør foretages yderligere undersøgelser i fremtiden.
Der er 40 metabolitter i de autentiske produkter, men ikke i de forfalskede produkter. Blandt dem har østradiolbenzoat en hæmmende effekt på forekomsten af brystkræft, og dens virkningsmekanisme er relateret til reguleringen af østrogenreceptoren ER α og Er β. HC-toksin har en signifikant antiproliferationseffekt på humane brystkræftceller T47D. Farnesylthiosalicylsyre er en RAS- og mTOR-hæmmer (mammalian rapamycin target protein), som kan hæmme væksten og spredningen af tumorceller. Disse tre stoffer forventes at fungere som potentielle kvalitetsmarkører for bølgepapmaterialer.
På grund af det svage forskningsgrundlag for skaldyrs traditionelle kinesiske medicin og manglen på referencematerialer og databaser er den kvalitative analyse af dens stoffer vanskelig. Under den differentielle metabolitanalyse fandt man ud af, at nogle metabolitter, såsom ginkgolid og oxalsyre, hovedsageligt findes i planter. Der er behov for yderligere udforskning for at bestemme deres sande kilder. Efterfølgende bør de påviste komponenter bekræftes med referencestandarder for at forbedre den kvalitative nøjagtighed.