应用 UHPLC-ESI 精确质量数 Q-TOF MS/MS 方法表征槲皮素在人体内的代谢和生物利用度

摘要

生物类黄酮槲皮素在食品中以一系列糖苷形式存在，而这些糖苷的组成具有物种及栽培品种特异性。在人体内，槲皮素经过广泛的II 相生物转化，最终形成一系列代谢物的复杂混合物，其中每种代谢物的生物活性取决于生物转化过程中所形成偶联物的类型和位置。本文应用Agilent 1290 UHPLC 联合Agilent 6530 精确质量Q-TOF LC/MS，对食用添加微粒化苹果皮(AP) 或洋葱粉(OP) 的苹果酱后人血浆中的各槲皮素代谢物进行鉴定并测定相对含量，AP 及OP 标准化后相当于100 mg 总槲皮素糖苷。然后利用包含II 相生物转化反应中槲皮素相关产物的定制安捷伦个人化合物数据库和谱库(PCDL) 以及 Agilent MassHunter 定性分析软件对代谢物进行鉴定。最后通过Q-TOF MS/MS 碎片数据和Agilent MassHunter 分子结构关联(MSC) 软件确认所鉴定代谢物的结构。

前言

本研究中槲皮素代谢的补充报告发表在《农业与食品化学杂志》(Journal of Agriculture and Food Chemistry) 上。之所以选择槲皮素进行研究，是因为流行病学研究表明高黄酮类的饮食结构可能会降低发生心血管疾病、癌症及其它年龄相关疾病的风险。如图1 所示，槲皮素在食品中以糖苷形式存在，其糖苷形式决定了它的生物利用度（吸收）。食品中这类糖苷的组成具有物种及栽培品种特异性。洋葱中的主要糖苷为槲皮素4'-O-葡萄糖苷，苹果中的主要糖苷形式为槲皮素3-O-半乳糖苷。

槲皮素糖苷在肠中吸收。糖苷由小肠刷状缘膜中的b-葡萄糖苷酶及乳糖酶根皮苷水解酶进行裂解，得到的糖苷配基被人体吸收。糖苷配基经由肠上皮细胞内的II 相生物转化酶进行广泛代谢，这会产生一系列的硫酸化、葡糖醛酸化及甲基化代谢物。这些代谢物通过肝门静脉转运至肝脏，发生进一步的II 相代谢，然后进入体循环。

体外研究表明槲皮素代谢物的活性取决于它们结构中偶联基团的类型和位置。例如，Jansich 等人报道：相比于槲皮素糖苷配基，槲皮素-7-葡糖苷酸更能增加体外LDL 氧化的滞后时间，而相同浓度的槲皮素-3'-硫酸酯或异鼠李素-3-葡糖苷酸则不会影响该滞后时间。鉴定血浆中每种代谢物的动力学谱对了解它们的作用机理和生物活性非常关键。

全扫描四极杆电喷雾电离液质联用(ESI LC/MS) 方法已成功用于鉴定血浆中的代谢物，但这些方法的灵敏度较低，无法用于监测血浆中每种代谢物在六小时后的含量变化。ESI LC/MS/MS对槲皮素代谢物的定量主要依靠葡糖苷酸或硫酸结合物的酶裂解，以及槲皮素糖苷配基及异鼠李素（甲基槲皮素糖苷配基）的共存物测定。虽然该方法可用于建立药代动力学曲线，但是损失了循环代谢物的相关信息。精确质量数串联质谱可有效促进复杂混合物中的代谢物结构解析，特别是对于黄酮类代谢物的复杂混合物（例如，槲皮素）非常有用，目前这类混合物尚缺乏商业标样。精确质量数四极杆飞行时间(Q-TOF) 质谱方法具有较高的灵敏度和选择性，能有效分辨同重离子，提供更准确的分子式信息，从而促进非靶向未知化合物的鉴定。对Q-TOF LC/MS 模式下生成的子离子进行精确质量数分析可简化结构解析，进一步促进化合物的鉴定。

本应用简报将介绍用于解释槲皮素生物利用度差异的工具：UHPLC-ESI 精确质量数Q-TOF LC/MS 分析，结合安捷伦个人化合物数据库和谱库(PCDL) 管理软件和Agilent MassHunter 定性分析软件。作者特别对食用两种不同食物（苹果皮和洋葱粉）后血浆中存在的槲皮素代谢物进行了研究，这两种食物中的总槲皮素量相同，但槲皮素糖苷组成不同。研究的目的是要了解糖苷形式是否会影响药代动力学参数（例如，吸收和代谢）。由于缺乏标样，本研究通过比较代谢物和参比标样的响应进行半定量分析。

结论

精确质量数Q-TOF LC/MS 可对人血浆中的槲皮素代谢物进行高灵敏度、高选择性的检测、鉴定、相对定量和动态监测。在8 名女性和8 名男性受试者食用富含微粒化苹果皮或洋葱粉的苹果酱（其中含总槲皮素100 mg）后的24 小时内，可在他/她们的血浆内鉴定到类似的槲皮素代谢物。

将定制的黄酮类代谢物PCDL 导入MassHunter 定性分析软件后，可快速进行代谢物筛选和鉴定。Q-TOF MS/MS 碎片数据和 MassHunter MSC 软件可用于确认所鉴定代谢物的结构。ESI 的极性会影响槲皮素代谢物的离子化效率。例如，槲皮素谷胱甘肽可在负ESI 模式下鉴定，但在正ESI 模式下无法鉴定。鉴定出的主要代谢物包括：槲皮素硫酸酯，槲皮素葡糖苷酸，以及槲皮素二葡糖苷酸，且在两种试验方案中结果相同。但是，两种试验方案的药代动力学参数AUC0?24 h 和Cmax 存在差异。食用洋葱粉后，槲皮素代谢物的血浆浓度显著增高。此外，槲皮素硫酸酯和槲皮素硫酸葡糖苷酸代谢物的AUC0?24 h 还存在性别差异。