液相色谱_质谱联用技术在药物代谢组学研究中的应用进展_关瑾

液相色谱-质谱联用技术在药物代谢组学研究中的应用进展*

关瑾，许文雅，阎峰，石爽，王思林

（沈阳化工大学应用化学学院，沈阳110142）

摘要：药物代谢组学是代谢组学和药学紧密交叉、有机结合而产生的一门新兴学科。以代谢组学为平台，依托现代分析技术，通过比较给药前后生物体液中小分子代谢产物的变化来分析生物体对药物的代谢和毒性的预测、评价。色谱-质谱联用技术已广泛应用于药物代谢组学研究中，液相色谱-质谱（LC-MS）联用技术因其具有高分离能力，高灵敏度，应用范围广和较强的专属性等特点，已成为一种重要的现代分离分析技术。本文主要介绍LC-MS联用技术的分析特点以及在应用中存在的主要问题，综述近几年来

LC-MS联用技术在药物代谢组学研究中的应用，并对其在药物代谢组学研究未来发展予以论述。

关键词：药物代谢组学；代谢产物；联用技术；液相色谱-质谱联用；应用

中图分类号：R 917 文献标识码：A 文章编号：0254-1793（2016）01-0009-08

doi：10.16155/j.0254-1793.2016.01.02

Research progresses on liquid chromatography-mass spectrometry technology applied in pharmacometabolomics*

GUAN Jin，XU Wen-ya，YAN Feng，SHI Shuang，WANG Si-lin （Institute of Applied Chemistry，Shenyang University of Chemical Technology，Shenyang 110142，China）

Abstract：Pharmacometabolomics is one of the most recently emerged sciences generated from the organic binding of metabolomics and pharmacology．As a platform，metabolomics can be applied to monitoring drug metabolism and predicting toxicity of the drug by comparing the pre-and post-treatment change of small molecule metabolites with assistance of modern analytical technique．Chromatography-mass spectrometry has been widely used in pharmacometabolomics．The liquid chromatography-mass spectrometry （LC-MS） is an important technology of modern separation and analysis because of its high separating power，high sensitivity，high specificity and wide range of application．This article mainly introduced the characteristics of all kinds of analytical technology and existing problems in applications，reviewed LC-MS technology in the application of pharmacometabolomics research in recent years，and discussed the future development of the technology in the application of pharmacometabolomics research．

Keywords：pharmacometabolomics；metabolites；coupling technology；liquid chromatography-mass spectrometry；applications

*　辽宁省教育厅科学研究一般项目资助（L2012150，L2014160），辽宁省自然基金项目资助（2015020701）

第一作者　Tel：（024）89383299； E-mail：yinghua_401@https://www.wendangku.net/doc/2b13376324.html,

代谢组学技术是通过考察生物体受刺激或扰动后（如将某个特定的基因变异或环境变化后）代谢产物的变化来研究生物体代谢途径的一种技术。代谢组学是系统生物学的重要组成部分，是由Jeremy

K.Nicholson教授基于长期对生物体液的研究于1999年提出的，继基因组学和蛋白质组学之后的一门新兴学科，近年来已经广泛深入到生命科学的各个领域，并日益引起重视［1-4］。它是以组群指标分析为基础，定量研究生物体液、组织、细胞内相对分子质量小于1 000的所有小分子代谢产物，从而得到生物体受外界刺激后其代谢水平的整体变化的结果［5-6］。药物代谢组学是由Nicholson教授在2006年提出，在系统生物学背景下，代谢组学和药学紧密交叉，有机结合而促成的又一重要分支［7］，是以代谢组学技术，特别是现代分析和多维数据处理技术为平台，通过分析给药前后生物体的代谢表型和反应表型来进行药物疗效或毒性评价、预测。该方法和技术在对生物体所有低相对分子质量代谢产物进行定性和定量分析以监测活细胞中的化学变化等方面尤其显示出其特色和优势，也引起了各国科学家的广泛关注，将其应用于疾病诊断［8］、药物发现、药效作用机制［9］、药物毒理学等方面的研究。

随着分析化学的发展，代谢组学技术也获得了蓬勃发展，药物代谢组学采用的分析技术有核磁共振谱（NMR）、质谱（MS）、色谱和光谱等，NMR和MS是代谢组学研究领域的最主流分析平台［10-11］。完整的药物代谢组学分析的流程包括样品的采集和制备，代谢组数据的采集，数据的分析及解释，标志物的识别和途径分析等步骤［12］，药物代谢组学的样品预处理和分析技术要尽量满足对代谢组分的高灵敏度、高通量、无偏性的要求，并减少基质的干扰，单一的分离分析手段往往难以保证无偏向的全面分析，要实现普遍适应性和特殊选择性的有机结合，需要多种分析技术的互补，色谱与MS的联用技术结合了两者的优势，因而在药物代谢组学研究中已成为重要的分离分析技术。

色谱-MS联用技术结合了分离能力强、应用范围广的色谱和灵敏度高、准确性好的MS，具有以下突出优点：对检测样本处理要求不高，灵敏度极高，线性范围宽，对于样本中浓度相差大的代谢化合物亦可达到很好的检测效果。色谱和MS联用技术，主要包括液相色谱-质谱联用（LC-MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS），特别是高分辨MS凭借其普适性、高灵敏度和特异性的特点，逐渐成为药

物代谢组学研究的主流技术。近年来，随着MS多种质量分析器的发展，根据MS不同可分为四极杆质谱（Q/MS）、离子阱质谱（IT/MS）、飞行时间质谱（TOF/MS）等，色谱与MS部分可以根据需要进行不同的组合，构成不同类型的色质谱联用仪，如气相色谱-三重四极杆质谱（GC-QQQ/MS）联用仪、液相色谱-四极杆-飞行时间质谱（LC-Q-TOF/MS）联用仪等。质谱仪中离子源种类主要有大气压化学离子源（APCI）、电喷雾离子源（ESI）等［13］，这些技术的应用使色谱-MS联用技术的优势更加明显，所以在药物代谢组学的研究中起着越来越重要的作用。本文对药物代谢组学需要的技术，研究了近年来各种色谱-MS联用，特别是LC-MS新技术的发展，并对其在药物代谢组学中的应用进行了综述。

1　LC-MS技术

LC-MS联用技术比GC-MS联用技术有更大的优势，其不需对样品进行烦琐的衍生化预处理，非常适用于热不稳定、不易挥发、不易衍生和分子量较大的物质。LC既可以选择与飞行时间（TOF）、四极杆-飞行时间（Q-TOF）、离子阱-飞行时间（IT-TOF）等高分辨MS串联，以进行非靶向代谢组学分析，又可以与Q、QQQ或四极杆离子阱（Q-IT）等MS串联，利用选择反应监测（SIM）或多反应监测（MRM）检测模式进行靶向代谢组学分析。LC-MS 技术的这种灵活性与普适性，使得它成为了代谢组学研究中功能最为全面也是最为常用的技术平台［14-15］。LC技术良好的分离能力和MS相结合，使LC-MS技术对检测样品浓度和纯度要求明显降低，即使是含量很低的物质，也能通过优化MS技术给出响应信号。LC-MS技术有较高的选择性和较高的灵敏度，特别是高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）联用技术和超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS）联用技术，目前在药物代谢组学的研究中应用最广泛［16］。

1.1　LC分离技术

LC对样品进行分离，根据样品的物理化学性质，选择合适的色谱分离条件，可以得到良好的分离效果。好的分离方法不仅能获得更好的检测限，而且可以降低背景噪音得到质量更高的MS数据。反相（RP）柱LC系统被广泛地应用于药物代谢组学研究中，常规RP-HPLC在分离复杂样品时有明显不足，分离度较低，对极性化合物的保留能力差。这可以通过使用更小的色谱柱填料来增加峰容量和分离度和增加柱压来解决。UPLC系统具有更高分离

能力和更高峰容量，所以得到越来越广泛的应用。UPLC系统还具有较宽的线速度，从而缩短了分析时间［17］，高分辨能力使信噪比增强，峰变窄，样品的分析选择性和效率得到提高。因此，UPLC比传统RPLC能获得更多代谢物的信息，对于复杂代谢物的分离具有显著优势［18］。

1.2　质谱离子化技术

LC-MS中，大气压离子源（API）是常用的离子源，它是一种在大气压下将溶液中的分子或离子转变成气态离子的接口，包括ESI和APCI2种电离方式。其中，ESI是目前为止最软的电离技术，它可以将溶液中的分析物离子转化为气态离子，可应用于在溶液中能以离子形式存在的化合物，适合中等极性到高极性的化合物，对热不稳定的碱性或酸性化合物，以及难气化的成分分析，是目前应用范围最广的离子化方式，其特点突出：可以生成高度带电离子而不破裂，通过检测带电状态，可以算出离子的真实分子量；可以同时得到正离子MS和负离子MS，充分获得被分析化合物的离子信息，因此适用于大多数药物代谢物的定性和定量研究。ESI在药物代谢组学中得到广泛应用，Lu等［19］利用HPLC-ESI/MS，MRM检测模式对人血浆中依那普利和依那普利拉的含量进行测定，采用Ultimate TM XB-C18柱，在2.5 min内完成测定，该方法的最低定量限为0.638 ng·mL-1。实验表明，该方法简单方便，灵敏度高，能够满足依那普利和依那普利拉的药物代谢组学研究的需要。

1.3　质量分析器技术

1.3.1　Q/MS　Q/MS是由4根平行的棒状电极组成，离子束在与棒状电极平行的轴上聚焦，作用在棒状电极上的直流电压（DC）和射频电压（RF）使2对电极之间的电位相反。在一定的直流和射频电压作用下，特定质荷比的离子在轴向稳定运动，其他的则与电极碰撞湮灭。将DC和RF以固定的斜率变化，可以实现MS扫描功能。四极杆分析器对选择离子分析具有较高的灵敏度，Q/MS与LC系统联用具有突出的优点：性能稳定可靠且成本较低，可同时提供优质的定性和定量结果，它的缺点是分辨率不够高，对质量较高的离子有质量歧视效应。Q/MS可以做准确的质量测定，但要求样品有相对较高的纯度，并且杂质的化学背景不能存在，这会造成无法辨别的干扰［20］，所以在药物代谢组学中应用较少。现在常见的QQQ/MS，它的优势是灵敏度高，所获得的化学专属性比单级的要高得多，能够选择和测定3

组特定的并且直接相关的离子，MS3分析使最终结果的化学噪音降低，得到非常高的分析选择性和灵敏度。因而特别适合与LC联用，现已被广泛应用在药物代谢组学中对代谢物进行筛选和鉴定。孙帅婷等［21］对雷公藤甲素和雷公藤红素在大鼠体内的代谢产物进行了分析，利用的是UPLC-QQQ-MS/MS 方法，在这个QQQ/MS中，第1级和第3级四极杆分析器分别为MS1和MS2，第2级四极杆分析器所起作用是将从MS1得到的各个峰进行轰击，实现母离子碎裂后进入MS2再行分析。MS在负离子模式下，采用一级、二级全扫描方式检测大鼠血清、尿与粪中的代谢产物，为进一步研究雷公藤的药理、毒理及安全性提供参考。然而，只有在MRM检测模式下才能保留它的高检测灵敏度，样品中未知代谢物的结构信息无法阐释［22］。

1.3.2　TOF/MS　TOF/MS可以把具有相同动能，不同质量的离子，因其飞行速度的不同而分离。通过固定离子飞行距离，根据不同质量离子的飞行时间不同，不同质量的离子到达检测器的时间不同，质量小的先到达。各种离子的飞行时间与质荷比的平方根成正比。离子以离散包的形式引入质谱仪，统一飞行的起点得以统一，可以依次测量飞行时间。离子包通过1个脉冲或者1个栅系统连续产生，但只在某一特定的时间引入飞行管。新型的TOF/MS系统具有快速、高灵敏度和高分辨率的特点［23］，在MS 全扫描模式下具有高灵敏度，能精确测定相对分子质量且有很高的质量准确度，可以给出母离子和碎片离子的元素组成，能用于鉴定未知化合物和同分异构体的区分［24-25］。TOF/MS还具有较大的质量分析范围，MS数据信息大的优点，能提供较高的质量分辨率和高质量精度的数据，尤其适合与HPLC联用用于药物代谢组学分析。

1.3.3　IT/MS　IT/MS是一种低－中分辨率的质谱仪，研究级IT/MS可以得到超高分辨率的质谱图，属于时间上的串联MS。由于阱内捕获离子产生的空间电荷效应会导致被测离子频率的偏移，所以IT/MS很难完成准确质量测定，不适合做定量分析。但是，IT/MS成本低，可以分析质荷比高达数千的离子，在全扫描模式下仍然具有较高灵敏度，单个IT/MS通过时间序列的设定就可以实现多级质谱（MS n）能力，与QQQ/MS相比，IT/MS在MS1和MS2的全扫描功能上更强，而且它的MS n测定灵敏度较好，并能解释分子裂解过程。它仍适用于药物代谢组学研究中对目标化合物的筛选和定性分析。

1.3.4　串联MS　串联质谱仪是把2种或更多的MS 连在一起，如前面讲到的QQQ/MS、Q-TOF/MS、IT-

TOF/MS等，串联MS可以充分发挥各质量分析器的优势，实现优势互补，将来还会有更多的质量分析器和碰撞活化方法能产生多种新的组合方式，而这些串联MS的发展必将促使药物代谢组学的研究达到一个新的高度。Q-TOF/MS具有高灵敏度的串联MS功能，四极杆在MS模式下有离子导向作用，能同时在MS1和MS2模式下分析，提供母离子和碎片离子的精确质量。Q-TOF/MS相比较QQQ/MS，具有更高的分辨率、更高效的质量鉴定和更高的选择性，在药物代谢组学研究中是一项特别有力的技术，具有十分广阔的前景［26-27］。Blum等［28］利用HPLC-Q-TOF/MS对埃博霉素B的体内代谢物进行研究。HPLC-IT-TOF/MS具有更高的灵敏度，能提供化合物离子的精确分子量，同时提供母离子和碎片离子信息，非常适合用于定量分析，是鉴定化合物并阐明其裂解机理的有力手段。Q-IT/MS具有较Q/MS和QQQ/MS更高灵敏度，它不但具有Q/MS的离子导向作用，而且克服了IT/MS的质量截止点低、碰撞效率低、定量能力差等缺点，可以选择母离子扫描和中性丢失扫描等，具有强大的同时定性定量分析能力，尤其适用于药物代谢小分子研究［29］。但其价格昂贵，其应用还未得到推广。

2　LC-MS在药物代谢组学中的应用

2.1　HPLC-MS在药物代谢组学中的应用HPLC-MS联用技术以其广泛适用性、优良分离性能和较高灵敏度已被广泛应用于药物代谢组学的研究中。在药物代谢组学的研究过程中，HPLC-MS 可避免复杂、烦琐、耗时的样品预处理工作，在对生物样品稍加处理的基础上，不需要药物很好地分离，就可以检测其中的微量成分，从而获得代谢产物的结构信息，它是一种快速、准确、微量、专属的分析手段和鉴定代谢产物最有效的方法之一，已成为药物代谢组学研究中强有力的分析工具之一。Plumb等［30］在制药研究过程中应用LC-MS对鼠尿中的代谢产物进行了筛选，利用HPLC-MS对大鼠给药后和对照组尿液代谢物指纹图谱进行对比分析，利用主成分分析（PCA）法成功分离了给药组和对照组，实验表明对药物开发的代谢组学研究，HPLC-MS是NMR的有效补充。

曹慧慧等［31］利用HPLC-MS检测老鼠血浆中的苯扎贝特浓度，采用的流动相流速为0.3 mL·min-1，进样量为5 μL，检测限是9 ng·mL-1。以前文献中关于苯扎贝特代谢组学的研究方法HPLC-UV法流动相流速为1 mL·min-1，进样量为200 μL，但定量限仅为0.10 μg·mL-1。实验说明利用HPLC-MS的实验回收率、精密度和重现性均较高，HPLC-MS法较HPLC-UV法有更高的灵敏度，显示使用MS检测器对此药物检测的优越性。

氯霉素是对革兰氏阳性、阴性细菌均有抑制作用的广谱抗生素，由于氯霉素对生物体有很大的毒副作用，所以王世成等［32］对注射氯霉素后奶牛所产牛奶进行了研究，利用HPLC-MS技术，高效分离和鉴定了在氯霉素影响下牛奶的代谢差异成分，采用高分辨质谱（LTQ-Orbitrap/MS）确定了1号峰的单同位素精确质量数，结合子离子碎片，基本确定对牛奶影响的内源性生物标志物单羟基十八碳二烯酸，这项研究有助于阐明抗生素对畜禽类产品的食用安全影响机理。Lenz等［33］使用HPLC-TOF/MS法对环孢菌素的代谢组学进行研究，每天收集尿液样本中的低相对分子质量的有机分子排泄物进行分析，TOF/MS可以检测到犬尿酸、黄尿酸、柠檬酸以及核黄素明显减少，有效地确定肾毒性疾病的产生。

在药物代谢组学研究中，虽然与LC相连的单极质谱仪也能够提供相对分子质量的信息，但不足之处是难以排除基质对待测组分的干扰和不能充分利用待测组分的结构信息。LC与串联MS联用则有很大的优势，这样的结合不仅体现了LC的高分离能力和MS提供结构信息的功能，具有灵敏度高、选择性强的优势，还可以获得丰富、有效的化合物结构信息，进而建立快速、高效的分析研究体系。对于药物体内复杂代谢物的分析检测，不仅可以避免复杂、烦琐、耗时的分离纯化代谢物样品的步骤，而且结合药物原型成分的MS裂解行为研究，可迅速获得原药及其代谢产物的结构信息，对于不容易辨识的痕量成分也能进行分析鉴定；LC-MS/MS技术对于药物代谢物分析可以提供更好的分离能力，提高分析速度，降低分析物的检测限，从而可实现体内复杂样品的快速、高通量分析。LC-MS/MS技术是药物代谢组学研究的重要工具，LC-MS/MS分析技术的发展，为药物体内代谢产物的分析鉴别提供了简便、快速的分析方法［34-35］。串联MS能在一级MS下获得很强的待测组分的准分子离子峰而几乎不产生碎片离子，并可对准分子离子进行多级裂解，进而获得丰富的化合物碎片信息，可用来推断化合物结构，确认目标化合物，辨认重叠色谱峰以及在高背景或干扰物存在的情况下对目标化合物定量，因而成为药物

代谢过程和产物研究，复杂组分中某一组分的鉴定和定量测定更为强有力的工具。

吴明建等［36］运用LC-IT-TOF/MS分析方法研究海洛因成瘾对大鼠血清代谢变化的影响，高效分离和鉴定了成瘾组和正常对照组之间的代谢差异，结果表明成瘾组和对照组大鼠在血清代谢水平上具有明显差异，经统计学分析初步筛选出26个潜在的生物标记物的质荷比。

刘亚妮等［37］采用Inertsil ODS-3色谱柱分离，所用的QQQ/MS中使用ESI以MRM方式分别进行正负离子监测。建立人血浆中辛伐他汀及其活性代谢物辛伐他汀酸的LC-MS/MS测定方法，该方法简便快速、灵敏度高、重复性好，可准确地定量人血浆辛伐他汀及代谢物辛伐他汀酸的浓度，适用于辛伐他汀药代动力学研究。杨振东等［38］建立了灵敏稳定的HPLC-MS/MS方法，用于测定Beagle犬血浆中的曲美布汀（TM）及N-去甲基曲美布汀（N-TM）含量，并研究曲美布汀片剂在健康Beagle犬体内的药代动力学。实验中利用Q-TRAP串联质谱仪，采用ESI，MRM检测模式，该方法相比较HPLC法［39］测定Beagle犬血浆中TM的方法有更高的灵敏度，可简便、高效地测定犬血浆中TM及N-TM浓度，并应用于药代动力学研究。姜艳彬等［40］综述了近几年LC-MS/MS技术在药物代谢研究的数据采集、数据处理、结构鉴定3个方面中的应用进行阐述，为药物代谢的LC-MS研究提供方法和策略。

除此之外，HPLC-MS联用技术也可对中药的代谢组学进行研究。中草药中含有的化学成分往往种类众多，结构复杂，含量低，而且有相当一部分成分稳定性较差，采用常规的分离鉴定技术，难度较大。使用HPLC-MS联用技术分析这种相对难以处理的中草药样品，只需进行简单的预处理或样品衍生化，而且测试过程高效快速，检测结果灵敏度高，尤其适用于检测含量低，不宜分离或容易在分离过程中发生变化或损失的成分［41］。

2.2　UPLC-MS技术在药物代谢组学中的应用UPLC是在原有的HPLC技术基础上发展起来的，是指一种采用小颗粒填料色谱柱（粒径小于2 μm）和超高压系统（压力大于105 kPa）的新型LC 技术，其具有超高分离度、超高速度、超高灵敏度的特点，大幅度地提高了LC的分离度、样品通量和灵敏度，而且具有最佳MS入口，与质谱仪联用时不需要进行分流，分析时间的急剧缩短使代谢组学的相对高通量筛选成为可能。UPLC-MS技术结合化学计量学比较好地实现了对大量样品和微量代谢物的快速定性、定量分析，极大地推动了药物代谢组学的发展。特别是UPLC-TOF/MS联用技术是近年发展起来的一种对分析复杂样品很有效的方法，分离分析平台可以提供有关化合物的保留时间、精确质量、

MS数据，经过对这些有用数据信息的合理分析与整理，可以得到化合物的分子式及相对分子质量，再通过数据库检索可得到相应的结构。

UPLC相对于HPLC更高效、快速、灵敏，和MS 联用时基质干扰减少，从而可提高MS的检测灵敏度［42］。采用UPLC-MS联用技术进行药物代谢组学研究，体现了其高灵敏度和高专属性的特点，而且能够同时测定样品中的多组分浓度，实现样品高通量分析。王也牧等［43］研究了蟾毒它灵和华蟾毒它灵静脉给药后大鼠胆汁中的代谢产物，建立了UPLC-UV-MS法，利用UPLC的高分辨率能使胆汁中的原药和代谢物达到基线分离，ESI/MS进一步对代谢物进行了结构表征。研究结果表明，大鼠胆汁中的主要代谢物是去乙酰基并羟基化蟾毒它灵和去乙酰基华蟾毒它灵，原药的含量小于5%，还表明了药物在大鼠体内的代谢途径。

Johnson等［44］通过利用UPLC-TOF/MS和HPLC-TOF/MS对人尿液中的对乙酰氨基酚代谢产物的分析结果进行了比较。结果显示UPLC和HPLC均能检测到对乙酰氨基酚的硫酸化代谢产物，但UPLC 能提供更多的色谱峰信息，不仅分离度、峰宽均明显优于HPLC，峰高也是HPLC的3倍；UPLC能检测到3个对乙酰氨基酚葡萄糖苷酸代谢物（HPLC 只能检测到2个），根据MS提供的碎片离子信息对结构进行了鉴定，证实了可能的代谢机理。实验说明UPLC是分离复杂化合物的理想工具，其快速、灵敏、分离度好的特点特别适合与MS联用应用于药物代谢组学方面的研究。

UPLC与TOF/MS的联用技术在中药的代谢组学研究中也有广泛应用。由于中药的组成复杂，有效成分多样且含量较低，UPLC具有高分离度、高灵敏度等优点，越来越多的研究者采用UPLC-MS技术研究中药的代谢变化，包括药物毒性的研究及对中药作用机理的研究，同时还能够对中药的药效进行评价［45］。曹敏等［46］进行了苍耳子对大鼠肝脏毒性作用的代谢组学研究，检测给药前和给药后不同时间下大鼠血清中丙氨酸转氨酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）水平，并利用UPLC-TOF/MS方法测定大鼠尿液代谢轮廓和整体表征。结果发现通过

尿液代谢物表型的变化可以比生化指标更快地显示出苍耳子对大鼠的毒性作用，说明用代谢组学的方法检测肝脏毒性的灵敏度更高，可以用于评价中药的毒性反应，同时也说明了UPLC-TOF/MS方法在药物代谢组学应用上的重要性。

UPLC-MS/MS 已经广泛应用于药物代谢组学的研究中。Shen等［47］利用UPLC-MS/MS联用技术，通过优化色谱条件，建立了测定人血浆中地氯雷他定和3-羟基地氯雷他定的方法，该方法的定量限分别为0.478 pg·mL-1和0.525 pg·mL-1，整个分析时间在2 min 内。实验说明UPLC-MS/MS技术能明显改善色谱的灵敏度和分离度，增加样品分析的通量。Hsieh等［48］在同时检测大鼠血浆中低剂量（ng·mL-1）的克拉屈滨和克罗拉滨含量时，对各种快速LC-MS联用技术方法进行了比较。发现UPLC-MS/MS比HPLC-MS/MS方法具有更高的灵敏度，更好的分离度，更快的速度，更高的经济价值及可靠性，同时也能避免离子抑制效益。

3　展望

色谱-MS联用技术的创新和发展推动着药物代谢组学的发展，想要对代谢物实现无偏性、高通量、高灵敏度的分析，就要提高分离分析技术。目前，GC面临着简化预处理过程，改进衍生化方法，提高GC的分离效率等问题，LC-MS联用技术也存在一些问题，常规的HPLC-MS技术系统稳定性和轮廓重现性差，分析时间长，进行单一分析时得到的分析物有限，样品预处理复杂且基质干扰较大，缺少谱图数据库，图谱中还有大量的离子不能检测到，或者不能鉴定某个或某些质谱峰。UPLC-MS联用技术在药物代谢组学有良好的发展前景，UPLC-MS联用可以减少离子的抑制作用，大幅改善液相色谱的分离度、样品通量和灵敏度，极大地提高分辨率。LC 与串联MS的联用也将是未来发展的方向，未来的串联MS会朝着更快、更灵敏、更准确的方向发展，在药物代谢组学中的应用会越来越广阔，随着科技的不断发展，拥有高分离性能和鉴别力强的LC-MS 技术无疑会得到进一步的完善和发展，这项技术将在药物代谢组学研究中发挥不可替代的作用。

参考文献

［1］　N ICHOLSON JK，LINDON JC．Metabonomics［J］．Nature，2008，455（7216）：1054

［2］　许国旺．代谢组学：方法和应用［M］．北京：科学出版社，2008：1 XU GW．Metabonomics：Methods and Applications［M］．

Beijing：Science Press，2008：1［3］　和红兵，石先哲，陈静，等．气相色谱-质谱和液相色谱-质谱联用方法用于口腔癌代谢组学分析［J］．色谱，2012，30（3）：

245

HE HB，SHI XZ，CHEN J，et al．Metabonomics study of oral

cancer using gas chromatography-mass spectrometry and liquid

chromatography-mass spectrometry［J］．Chin J Chromatogr，2012，

30（3）：245

［4］　王静，袁子民，孔宏伟，等．基于气相色谱-质谱联用的代谢组学用于黄连治疗Ⅱ型糖尿病的机理探索［J］．色谱，2012，30

（1）：8

WANG J，YUAN ZM，KONG HW，et al．Exploring the mechanism

of Rhizoma Coptidis in treating type Ⅱ diabetes mellitus based on

metabolomics by gas chromatography-mass spectrometry［J］．Chin

J Chromatogr，2012，30（1）：8

［5］　黄强，尹沛源，路鑫，等．色谱-质谱联用技术在代谢组学中的应用［J］．色谱，2009，27（5）：566

HUANG Q，YIN PY，LU X，et al．Applications of chromatography-

mass spectrometry in metabonomics［J］．Chin J Chromatogr，2009，

27（5）：566

［6］　Z HANG AH，SUN H，WANG ZG，et al．Metabolomics：towards understanding traditional Chinese medicine［J］．Planta Med，

2010，76（17）：2026

［7］　C LAYTON TA，LINDON JC，CLOAREC O，et al．Pharmacome-tabonomic-phenotyping and personalized drug treatment［J］．

Nature，2006，440（7087）：1073

［8］　Z HAO YY，LIU J，CHENG XL，et al．Urinary metabonomics study on biochemical changes in an experimental model of chronic renal

failure by adenine based on UPLC Q-TOF/MS［J］．Clin Chim

Acta，2012，413（5-6）：642

［9］　L IU SM，LU F，WANG XJ，et al．Metabolomic study of a rat fever model induced with 2，4-dinitrophenol and the therapeutic effects

of a crude drug derived from Coptis chinensis［J］．Am J Chin Med，

2011，39（1）：95

［10］　K UEHNAUM NL，BRITZ-MCKIBBIN P．New advances in separation science for metabolomics：resolving chemical diversity in

a post-genomic era［J］．Chem Rev，2013，113（4）：2437

［11］　K ANDIAH M，URBAN PL．Advances in ultrasensitive mass spectrometry of organic molecules［J］．Chem Soc Rev，2013，42

（12）：5299

［12］　F AN TWM，LANE AN，HIGASHI RM．The Handbook of Metabolomics［M］．Totowa：Humana Press，2012：291

［13］　杨小敏，闫卫利，杜犀，等．色质谱联用技术在临床医学代谢组学中的应用［J］．中国城乡企业卫生，2014（4）：7

Y A N G X M，Y A N W L，D U X，e t a l．A p p l i c a t i o n s o f

chromatography-mass spectrometry in metabonomics of clinical

medicine［J］．Chin J Urban Rural Ind Hyg，2014（4）：7

［14］　Y IN PY，XU GW．Metabolomics for tumor marker discovery and identification based on chromatography-mass spectrometry［J］．

Expert Rev Mol Diagn，2013，13（4）：339

［15］　X IAO JF，ZHOU B，RESSOM HW．Metabolite identification and quantitation in LC-MS/MS-based metabolomics［J］．Trend Anal

Chem，2012，32：1

［16］　K RONE N，HUGHES BA，LAVERY GG，et al．Gas chromato-graphy/mass spectrometry （GC/MS）remains a preeminent

discovery tool in clinical steroid investigations even in the era of fast

liquid chromatography tandem mass spectrometry （LC/MS/MS）［J］．

J Steroid Biochem Mol Biol，2010，121（3-5）：496

［17］　J IN H，KUMAR AP，PAIK DH，et al．Trace analysis of tetracycline antibiotics in human urine using UPLC-QTOF mass spectrometry

［J］．Microchem J，2010，94（2）：139

［18］　N ORDSTROLM A，OMAILLE G，QIN C，et al．Nonlinear data alignment for UPLC-MS and HPLC-MS based metabolomics：

quantitative analysis of endogenous and exogenous metabolites in

human serum［J］．Anal Chem，2006，78（10）：3289

［19］　L U S，JIANG K，QIN F，et al．Simultaneous quantification of enalapril and enalaprilat in human plasma by high-performance

liquid chromatography-tandem mass spectrometry and its

application in a pharmacokinetic study［J］．J Pharm Biomed Anal，

2009，49（1）：163

［20］　T YLER AN，CLAYTON E，GREEN BN．Exact mass measurement of polar organic molecules at low resolution using electrospray

ionization and a quadrupole mass spectrometer［J］．Anal Chem，

1996，68（20）：3561

［21］　孙帅婷，金艺，袁波，等．雷公藤甲素和雷公藤红素在大鼠体内的代谢产物分析［J］．中国医药工业杂志，2013，44（3）：274

SUN ST，JIN Y，YUAN B，et al．Identification of metabolites

from triptolide and celastrol in rats［J］．Chin J Pharm，2013，44

（3）：274

［22］　B OBELDIJK I，VIESSERS JPC，KEARNEY G，et al．Screening and identification of unknown contaminants in water with liquid

chromatography and quadrupole-orthogonal acceleration-time of-

flight tandem mass spectrometry［J］．J Chromatogr A，2001，929

（1-2）：63

［23］　Z HU ZJ，SCHULTZ AW，WANG JH，et al．Liquid chromatography quadrupole time-of-flight characterization of metabolites guided by

the metlin database［J］．Nat Protoc，2013，8（3）：451

［24］　T HURMAN EM，FERRER I，ZWEIGENBAUM JA，et al．Dis-covering metabolites of post harvest funguicides in citrus with liquid

chromatography/time-of-flight mass spectrometry and ion trap mass

spectrometry［J］．J Chromatogr A，2005，1082（1）：71

［25］　C ARLO S，GIULIANA C，SEBASTIANO B，et al．Identification and structural characterization by LC-ESI-IONTRAP and LC-ESI-

TOF of some metabolic conjugation products of homovanillic acid

in urine of neuroblastoma patients［J］．J Mass Spectrom，2012，47

（7）：816

［26］　A RI T，MIIA T，OLAVI P．Liquid chromatography mass spec-trometry in in vitro drug metabolite screening［J］．Drug Discov

Today，2009，14（3-4）：120

［27］　Q I YP，GU HW，SONG YL，et al．Metabolomics study of resina draconis on myocardial ischemia rats using ultraperformance liquid

chromatography/quadrupole time-of-flight mass spectrometry

combined with pattern recognition methods and metabolic pathway

analysis［J］．Evid Based Complement Alternat Med，2013，2013：

438680．doi：10．1155/2013/438680．Epub 2013 May 26［28］　B LUM W，AICHHOLZ R，RAMSTEIN P，et al．In vivo metabolism of epothilone B in tumor-bearing nudemice：identification of three

new epothilone B metabolites by capillary LC-MS-MS［J］．Rapid

Commun Mass Spectrom，2001，15（1）：41

［29］　M A SG，ZHU MS．Recent advances in applications of liquid chromatography-tandem mass spectrometry to the analysis of

reactive drug metabolites［J］．Chem Biol Interact，2009，179

（1）：25

［30］　P L U M B R S，S T U M P F C L，G O R E N S T E I N M V，e t a l．Metabonomics：the use of electrospray mass spectrometry coupled

to reversed-phase liquid chromatography shows potential for the

screening of rat urine in drug development［J］．Rapid Common

Mass Spectrom，2002，16（20）：1991

［31］　曹慧慧．高效液相色谱联用技术对血浆中几种药物的测定及分析应用［D］．重庆：西南大学，2012

CAO HH．Study on the Determination of Some Pharmaceuticals in

Rat Plasma by Using High Performance Liquid Chromatography

with Other Devices［D］．Chongqing：Southwest University，2012［32］　王世成，李国琛，王颜红，等．代谢组学方法研究奶牛注射氯霉素后牛奶中的生物标志物［J］．分析化学，2010，38（8）：1199

WANG SC，LI GC，WANG YH，et al．Study of potential biomarkers

in milk from cows treated with chloramphenicol by metabonomic

approach［J］．Chin J Anal Chem，2010，38（8）：1199

［33］　L ENZ EM，BRIGHT J，KNIGHT R，et al．Cyclosporin A induced changes in endogenous metabolites in rat urine a metabonomic

investigation using high field 1H-NMR spectroscopy，HPLC-

TOF-MS and chemometrics［J］．J Pharm Biomed Anal，2004，35

（3）：599

［34］　Z HOU Y，LI HQ，HE XM，et al．Simultaneous determination of clevidipine and its primary metabolite in dog plasma by liquid

chromatography-tandem mass spectrometry：Application to

pharmacokinetic study［J］．J Pharm Biomed Anal，2014，100：294［35］　D AS R，DAN S，PAL TK．Method development and validation of liquid chromatography-tandem/mass spectrometry for aldosterone in

human plasma：application to drug interaction study of atorvastatin

and olmesartan combination［J］．J Adv Pharm Technol Res，2014，

5（3）：108

［36］　吴明建，王玫，杨瑞琴，等．基于液相色谱联合离子阱-飞行时间质谱技术的海洛因滥用成瘾大鼠血清代谢组学研究［J］．分

析试验室，2014，33（2）：183

WU MJ，WANG M，YANG RQ，et al．Metabonomics study of

serum in heroin abused rats by liquid chromatography coupled with

ion trap-time of flight mass spectrometry［J］．Anal Lab，2014，33

（2）：183

［37］　刘亚妮，刘金梅，魏柳珍，等．LC-MS/MS测定人血浆中辛伐他汀及其活性代谢物的含量［J］．药物分析杂志，2012，32

（9）：1617

LIU YN，LIU JM，WEI LZ，et al．LC-MS/MS determination of

simvastatin and its active metabolite in human plasma［J］．Chin J

Pharm Anal，2012，32（9）：1617

［38］　杨振东，张琪，马博，等．LC-MS/MS同时测定曲美布汀和活性代谢物在Beagle犬体内的血药浓度及其药代动力学研究［J］．

药物分析杂志，2012，32（8）：1351

YANG ZD，ZHANG Q，MA B，et al．LC-MS/MS simultaneous

determination and pharmacokinetics of trimebutine and it’s

metabolite in Beagle plasma［J］．Chin J Pharm Anal，2012，32

（8）：1351

［39］　何飞，涂家生，殷琳琳，等．马来酸曲美布汀缓释片的家犬药动学研究［J］．中国药科大学学报，2001，32（2）：122

HE F，TU JS，YIN LL，et al．Pharmacokinetic study on trimebutine

maleate sustained-release tablets in dogs［J］．J China Pharm

Univ，2001，32（2）：122

［40］　姜艳彬，单吉浩，王莹，等．LC-MS/MS技术在药物代谢研究中的应用进展［J］．药物分析杂志，2014，34（3）：385

JIANG YB，SHAN JH，WANG Y，et al．Application progress of

LC-MS/MS technology in drug metabolism research［J］．Chin J

Pharm Anal，2014，34（3）：385

［41］　翟东改，潘金亭，李荣秀，等．HPLC-MS在代谢组学中的应用［J］．广州化工，2012，40（10）：31

ZHAI DG，PAN JT，LI RX，et al．Application of HPLC-MS in

metabolomics［J］．Guangzhou Chem Ind，2012，40（10）：31［42］　G IAVALISCO P，KOHL K，HUMMEL J，et al．13C Isotope-labeled metabolomes allowing for improved compound annotation

and relative quantification in liquid chromatography-mass

spectrometry-based metabolomic research［J］．Anal Chem，2009，

81（15）：6546

［43］　王也牧，丁存刚，于垂亮，等．静脉注射蟾毒它灵和华蟾毒它灵后大胆汁中代谢产物的UPLC-UV-MS法分析［J］．中国医药

工业杂志，2011，42（9）：676

WANG YM，DING CG，YU CL，et al．Analysis metabolites in rats

bile after intravenously-administrated bufotalin and cinobufotalin

by UPLC-UV-MS［J］．Chin J Pharm，2011，42（9）：676

［44］　J OHNSON KA，PLUMB R．Investigating the human metabolism of acetaminophen using UPLC and exact mass oa-TOF-MS［J］．J

Pharm Biomed Anal，2005，39（3-4）：805

［45］　Z HAO XJ，ZHANG Y，MENG XL，et al．Effect of a traditional Chinese medicine preparation Xindi soft capsule on rat model of

acute blood stasis：A urinary metabonomics study based on liquid

chromatography-mass spectrometry［J］．J Chromatogr B，2008，

873（2）：151

［46］　曹敏，武斌，马丁，等．苍耳子对大鼠肝脏毒性作用的代谢组学研究［J］．药物不良反应杂志，2011，13（5）：287

CAO M，WU B，MA D，et al．Metabolomics study on Fructus

Xanthii-induced hepatotoxicity in rats［J］．Adv Drug React J，

2011，13（5）：287

［47］　S HEN JX，WANG HP，TADROS S，et al．Orthogonal extraction/ chromatography and UPLC，two powerful new techniques for bio-

analytical quantitation of desloratadine and 3-hydroxydesloratadine

at 25 pg/mL［J］．J Pharm Biomed Anal，2006，40（3）：689［48］　H SIEH YS，DUN C，CHRISTINE JG，et al．Comparison of fast liquid chromatography/tandem mass spectrometric methods for

simultaneous determination of cladribine and clofarabine in mouse

plasma［J］．J Pharm Biomed Anal，2007，44（2）：492

（本文于2015年4月6日收到）