质谱联用技术在医院药学中的应用

付俊涛 孙志 康建 左莉华 张晓坚 杜书章

(郑州大学第一附属医院 药学部 河南 郑州 450052)

自1957 年霍姆斯等人第1 次完成气相色谱及质谱联用后，这一全新的领域一直被应用至今天。近年来，质谱联用技术(包括GC－MS、LC －MS、HPLC －MS、UPLC －MS、NMR －MS及MSn等)在体内药物分析中的应用越来越广泛，充分体现了其集定性和定量分析于一体的优势。同时，新的生物样品前处理方法的应用，也使得质谱联用技术能够在测定生物体内极微量的药物或内源性物质的含量方面得到更广泛的应用，为血药浓度测定及治疗药物监测、药物代谢产物测定、新生儿遗传代谢疾病筛查、药代动力学及生物等效性、中毒药物筛查等方面的研究提供了有力的技术支持［1］。医院药学是以药学理论及技术为基础，以患者为中心，保障患者用药安全、有效、经济、合理为目的，全面提高医院药学管理和服务为宗旨的应用性、综合性分支学科。本文对近年来质谱联用技术的应用和研究进行了归纳总结，旨在为医院药学工作者更好地掌握和应用质谱技术提供参考。

1 医院药学方面

1．1 在血药浓度测定及治疗药物监测中的应用 质谱联用技术可用于测定人血浆中的药物浓度，建立人血浆中药物浓度的色谱－质谱联用测定方法，为临床血药浓度的检测、药代动力学的研究及药物消除相的浓度范围等研究提供了依据。Patteet等［2］通过UHPLC －MS/MS 法对Ziekenhuis Netwerk Antwerpen毒理学实验室的330 份血浆样品中氯氮平和去甲氯氮平的浓度监测。结果表明:只有22.3%的血清中氯氮平浓度在有效浓度350 ～600 ng/ml 内。68.2%血清中去甲氯氮平浓度在有效浓度100 ～600 ng/ml 内。充分体现出在氯氮平及其他抗精神病药物进行治疗药物监测的优势。Bourget 等［3］应用LC －MS/MS 法成功地对患有先天系统性肥大细胞增多症患者血浆中甘氨酸激酶抑制剂米哚妥林的浓度监测。结果米哚妥林在75 ～2 500 ng/ml范围内线性关系良好，日内变异在1.2% ～2.8%、日间变异在1.2% ～6.9%，且米哚妥林在此测定条件下稳定。Magiera［4］应用MEPS－UHPLC －MS/MS 法对人的3 种新型药物阿利吉仑、普拉格雷、利伐沙班同时进行了快速的浓度测定。

1．2 在药物代谢产物测定中的应用 质谱联用技术还可应用于药物代谢产物的测定中，药物代谢产物的测定是衡量药物的安全性和有效性的指标，对安全合理用药具有重要的意义。Duthaler 等［5］运用HPLC－MS/MS 法对三苯双脒在血浆、血液、干血斑中的去酰基代谢产物和乙酰化代谢产物进行了定量测定，血浆和血液中代谢产物的分析范围在1 ～1 000 ng/ml，干血斑中代谢产物的分析范围为10 ～2 000 ng/ml。该方法成功的对三苯双脒用药剂量为600 mg 的血液样品中代谢物进行了分析，对三苯双脒的安全合理用药有指导意义。Lee 等［6］应用LC－MS/MS法对以西地那非为代表的5 种抗勃起功能障碍药物及其中4 种代谢产物在头发中的含量进行了测定。结果表明，他达那非的代谢产物在头发中的含量为0.05 ～1 ng/10 mg，伐地那非的代谢产物在头发中的含量为2.5 ng/10 mg。该方法使监测抗勃起功能障碍药物更加合理合法化;同时可用于公共卫生方面。

1．3 在药代动力学及生物等效性中的应用 药代动力学及生物等效性研究是当前药学尤其是医院药学研究中的热点。随着新的检测技术的出现，使得药代动力学及生物等效性的研究更加简便、快速、灵敏。Parker 等［7］应用HILIC －LC －MS/MS法对血浆及尿液中的磷霉素含量进行测定，测定结果显示血浆及尿液中磷霉素:回收率为68% 和72%、组内精密度为≤8.1%和≤9.1%、准确度为－7.2% ～3.3%和－1.9% ～1.6%、最低定量下限为4.7%和3.1%。该研究有助于医生通过调整抗菌药的给药剂量以降低治疗的风险。Jung 等［8］应用UPLCMS/MS 法对葛根素及其主要代谢产物大豆黄素进行了测定，在人体血液中葛根素及大豆黄素的定量下限均为0.2 ng/ml，在0.2 ～100 ng/ml 的浓度范围内二者的校准曲线线性相关系数达到0.998 以上。该方法成功的应用于葛根素及大豆黄素的药代动力学研究。Abdelbary［9］等应用UPLC －MS/MS 法对阿托伐他汀和依折麦布的药代动力学及生物等效性进行了研究。结果显示:在90% 的置信区间内二者的药动学参数AUC0－t、AUC0－∞、Cmax相似度为80% ～125%，可得出阿托伐他汀和依折麦布生物等效。

1．4 在筛查药物中毒中的应用 由于误服、滥用、农药残留、中药中掺入西药成分等原因，使成千上万的患者的生命受到威胁，迫切需要一种快速、灵敏的方法对患者体内中毒药物进行分析检测，为临床救治提供有力依据。李晔等［10］应用气相色谱－质谱法测定人血液中的有机磷农药，样品经二氯甲烷萃取后，经冷冻、高速离心除脂，采用GC－MS 结合选择离子监测模式(SIM)定性，外标法定量。结果表明，各种目标物质在0.05 ～1 mg/L(除甲胺磷0.1 ～2 mg/L 和敌百虫1 ～20 mg/L 外)范围内的线性关系良好。该方法可以满足对血液中多种有机磷农药的同时分析要求，可为有机磷农药中毒患者提供诊断依据。孙成文等［11］对中毒患者血液中可乐定进行液相色谱－质谱检测方法的研究，取患者静脉全血，分离血清500 μl 加1 000 μl乙腈混匀，离心沉淀，上清液用针头滤器过滤，取10 μl 进样。在串联四级杆质谱ESI 正离子电离模式下测得可乐定保留时间为4.4 min，在1 ～800 ng/ml 的范围内线性关系良好。该方法特异性强，出峰时间快，经临床实践证明，适用于可乐定中毒的紧急救治，本研究所建立的毒物检测技术，将会在未来的同类事件应急处置中发挥重要作用。

1．5 在药物代谢组学中的应用 代谢组学是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思路，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。代谢组学技术在药学研究中的应用产生了药物代谢组学这一分支，目前已应用于个体化药物治疗、中医药现代化研究、药物毒性评价与安全预警、新药创制与作用机制等多个方面。在个体化药物治疗方面:Kumar 等［12］将125 例癫痫症患者分为3 组，分别服用3 种抗癫痫药，运用NMR 和UPLC－MS 相结合的技术分析了患者治疗前后的血液样本，结果表明，药物代谢组学能够很好地预测机体对不同药物的反应，并找到生物预测物。在药物毒性评价与安全预警方面:黄寅等［13］采用NMR 和LC－MS 结合的技术，分析了13 名健康受试者口服环孢素后的尿液和血液样本，结果表明，尿液中代谢物(柠檬酸、马尿酸、乳酸、氧化三甲胺、肌酸酐、苯丙氨酸)的变化规律可以灵敏地反映环孢素对肾的不良反应。

1．6 在新生儿遗传代谢疾病筛查中的应用 提高新生儿素质是当今社会极为关注的医学问题。患有先天性遗传代谢病的新生儿在出现明显的临床表现之前，其体内生化、激素水平较健康新生儿已有明显变化。对新生儿进行先天性遗传代谢病筛查，可在出现疾病表现之前，做出早期诊断，从而有助于疾病的有效治疗。隐性肾上腺脑蛋白质营养不良(ALD)表现为血液中长链脂肪酸含量升高，Theda 等［14］以此为切入点应用LCMS/MS 法对4 689 份新生儿血液样本进行了隐性肾上腺脑蛋白质营养不良检测，无假阳性结果出现。该检测结果表明此高通量的LC－MS/MS 法对新生儿隐性肾上腺脑蛋白质营养不良的检测在方法学上是可行的。乳清酸(OA)的含量是衡量鸟氨酸转氨甲酰酶是否不足的关键指标，Janzen 等［15］应用串联质谱法对712 名新生儿进行了OA 含量的测定，结果发现707 名鸟氨酸转氨甲酰酶合成正常的新生儿OA 含量为0.28 ～3.73 μmol/L，5 名鸟氨酸转氨甲酰酶合成不足的新生儿OA 含量为89.7 ～211.1 μmol/L。表明该方法可应用于新生儿鸟氨酸转氨甲酰酶是否不足的检测。Dhillon 等［16］以LC －MS/MS法对11 598 份样本中的类固醇的含量进行了测定，降低了93%的假阳性率。Zytkovicz 等［17］以串联质谱法对新英格兰地区的新生儿血液中和琥珀酰丙酮的含量进行了测定。结果发现:有两名新生儿的和琥珀酰丙酮的含量高达7 μmol/L 和23 μmol/L，这两名新生儿经过进一步的检测被确诊为酪氨酸血症伴肝肾功能障碍，和琥珀酰丙酮的含量是确定酪氨酸血症伴肝肾功能障碍病的标志。该高通量的串联质谱法对筛选酪氨酸血症伴肝肾功能障碍可行、高效，并且能大大缩短分析时间。

2 其他方面

2．1 在群体药代动力学中的应用 随着药代动力学及检测技术的迅速发展，群体药代动力学已应用于临床治疗，成为优化个体化给药方案、新药临床评价中一个非常有用的方法。质谱串联技术以其简便、快速、高效等特点在群体药代动力学中得到了广泛的应用。Zhu 等［18］应用HILIC －MS/MS 法对长春地辛在中国汉族人群中进行了群体药代动力学的研究，在该研究中以长春瑞滨为内标，长春地辛的定量下限为0.3 ng/ml，实验的变异系数＜13%，精确度达到96%，该方法成功应用于长春地辛在中国汉族人群中的群体药代动力学研究。

2．2 在中药制剂质量控制中的应用 随着我国医学事业的发展，中药制剂正日益受到关注，它必将成为我国制药产业在开拓未来国际市场的优势项目。质谱联用这一现代化检测分析技术同样在中药方面有着广阔的应用空间。Xie 等［19］应用ESI－Q－TOF－MS/MS 法对鸢尾科中药射干中的抗氧化剂进行了定性和定量的测定。两种新的异黄酮苷和48 种已知的化合物在3 种鸢尾科中药中被发现，在这些化合物中异黄酮苷－鸢尾甲黄素A 及其同分异构体表现出强的抗自由基活性。对研究的3 种鸢尾科属的植物而言，从化学分析得到的数据表明三者在化学成分和抗氧化活性表现出“相似性”和“差异性”，该方法可应用于中药材中有效成分的定性和定量分析。周燕妮等［20］以HPLC －TOF －MS 法对中药石见穿的化学成分的快速鉴别，一次性鉴别出石见穿中28 种的化学成分，为中药石见穿的质量控制及体内的深入研究奠定了基础。朱云祥等［21］采用LC－Q－TOF－MS 及LC －IT －MS 分析酸枣仁汤的化学成分，共鉴定了酸枣仁汤中48 个化合物，并对化合物的药材来源进行了归属，首次报道了方剂中的31 个化合物，为酸枣仁汤质量控制和药效物质基础研究提供了一定的理论依据。

3 结语

质谱联用技术将色谱的高分离性能和质谱的强鉴别能力充分结合起来，以高选择性、高灵敏度成为医院药学工作中必不可少的工具。而简便、快速、低消耗的样品前处理方法和技术的改进和采集样品的微量化和无损化、获取信息的高通量化和在线化、试剂消耗的低量化，使体内药物分析向系统、完整、全面的方向发展。随着商品化仪器设备、分析检测技术的发展以及基础研究的深入，质谱联用技术在医院药学中的应用将彰显出其优势，阐明药物作用的药代动力学性质，从而为合理用药、给药个体个性化、中药现代化提供理论和实验依据。对于医院药学工作者而言，进一步优化样品分离、提取条件，采用最新的质谱技术跟方法，将给医院药学带来广阔的发展空间。

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