中药注射剂中安全性相关物质5—羟甲基糠醛的研究进展

2017-06-19潘卓邵禾欣刘婷陆晓燕范骁辉

中国中药杂志 2017年10期

潘卓+邵禾欣+刘婷+陆晓燕+范骁辉

[摘要] 筛查出安全性相关物质进而建立相应的限量标准是提高中药注射剂安全性的重要研究内容。5-羟甲基糠醛（5-hydroxymethylfurfural，5-HMF）广泛存在于含糖类中药注射剂中，被认为是重要安全性相关物质。该文综述了5-HMF毒副作用的研究现状，并总结了其在中药注射剂中含量及限度的研究进展。文献综述及分析结果表明，尽管多项研究证实5-HMF及其代谢产物具有潜在毒性，但中药注射剂中5-HMF及其代谢产物的安全性研究仍十分匮乏；且不同中药注射剂甚至不同厂家的同一中药注射剂产品中5-HMF含量相差极大。为确保中药注射剂的临床疗效，亟待全面、系统地开展中药注射剂中5-HMF的毒副作用研究，建立相对统一的限量标准及过程质控方法。

[关键词] 中药注射剂； 5-羟甲基糠醛；毒副作用；限量标准

[Abstract] Screening out the safety-related substances and establishing the corresponding standard has been a key research issue to improve the safety of traditional Chinese medicine injections（TCMIs）. 5-HMF which widely exists in sugar-containing TCMIs has long been considered as an important safety-related substance. In this review， we summarizes the research progress on the toxicology of 5-HMF as well as the content and standards of 5-HMF in TCMIs.Therein， both literature summary and analysis results indicate that there are lack of toxicology researches of 5-HMF and its metabolites in TCMIs， although the potential toxicity of 5-HMF and its metabolites has been reported. Moreover， the content of 5-HMF largely varies from TCMIs to TCMIs， and even in the same TCMIs from different factories. To ensure the clinical efficacy of TCMIs， it urgent to carry out the study of the toxicology of 5-HMF in TCMIs comprehensively and systematically， so as to set up a relatively uniform standard as well as to develop process quality control method.

[Key words] traditional Chinese medicine injection； 5-hydroxymethylfurfural； toxiceffects； limit standard

中药注射剂是中药的创新剂型，在临床危急重症中发挥着重要作用。但近年来中药注射剂临床不良反应的报道频繁出现，使其安全性问题被高度重视，成为社会各界的关注热点。5-HMF是果糖、葡萄糖等单糖化合物在高温或弱酸等条件下脱水产生的醛类化合物[1]。鉴于糖类物质是很多中药的重要成分，而中药注射剂生产过程中普遍存在提取、灭菌等高温工艺环节，因此，5-HMF广泛存在于中药注射剂中。

多项研究证实，5-HMF对横纹肌及内脏等具有毒副作用，且是一种弱致癌性细胞毒素，甚至具有潛在的遗传毒性[2]。与此同时，多篇文献报道5-HMF具有抗心肌缺血、抗氧化、降血糖、调节Ca2+平衡、抗肿瘤细胞增殖等药理活性[3]。例如，李英华等[4]从生脉散煎剂中分离得到5-HMF，证明其能降低心肌缺血小鼠血清中乳酸脱氢酶和心肌组织中丙二醛含量，具有明显地保护心血管系统的功能；李林等[5]证实5-HMF可通过拮抗Ca2+，抑制神经元细胞钙超载，从而在体、内外模型上具有抗老年痴呆作用。更多5-HMF的生物活性研究进展见赵玲等近期的综述论文[3]。显然，深入开展5-HMF药效与毒理学评价，明确其毒性靶器官及致毒机制，据此开展中药注射剂中5-HMF的限量标准及过程质控研究，对提高中药注射剂的安全性具有重要意义。为此，本文着重梳理并综述5-HMF的毒副作用及其在注射剂中的含量及限度研究的最新进展，以期为进一步开展中药注射剂中5-HMF的限量标准研究提供科学依据。

1 5-HMF的毒副作用

研究发现5-HMF是一种弱致癌性细胞毒素，对黏膜、皮肤、呼吸道及眼睛有刺激性，能与人体蛋白质结合导致蓄积中毒；同时对人体横纹肌及内脏有损害作用，甚至存在潜在的遗传毒性[2]。

在啮齿动物上的研究表明5-HMF具有致癌性。如Archer和Bruce等[6]发现，5-HMF能诱导大鼠结肠异常隐窝灶（aberrant crypt foci，ACF）的产生；Zhang等[7]通过大鼠灌胃给予0～300 mg·kg^-1的5-HMF证实了ACF的增加与5-HMF呈剂量依赖性。再者，Svendsen等[8]报道5-HMF同样可以显著诱导小鼠小肠腺瘤的产生。Surh等[9]研究表明，给小鼠局部注射10～25 μmol的5-HMF可导致皮肤刺瘤的形成。而在188～375 mg·kg^-15-HMF作用下，雌性B6C3F1小鼠肝细胞腺瘤的发生率明显上升[10]。郭明等[11-12]研究表明5-HMF还可与人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）和牛血清白蛋白（bovine serum albumin，BSA）结合，可能导致蓄积中毒。Cook等[13]发现5-HMF可能引起血栓性静脉炎，产生不良反应。

5-HMF还被认为具有潜在遗传毒性。Anese等[14]观察到5-HMF能诱导大鼠基因突变，致大鼠患结肠癌和肝癌；Lee等[15]在能表达鼠源硫酸基转移酶（sulfotransferase，SULT）的鼠伤寒沙门氏菌S.typhimurium TA104（组氨酸缺陷型His-）中发现5-HMF能引起该菌株回复突变，表现为His+；与此一致的是，Sommer等[16]在能表达人源硫酸基转移酶（human sulfotransferase 1A1，hSULT1A1）的S.typhimurium TA100（His-）中也验证了5-HMF的致回复突变作用。此外，对表达人源硫酸基转移酶（hSULT）的小鼠，通过灌胃给予900，1 300 mg·kg^-1的HMF，在1 h后可检测到小鼠肾脏有明显的DNA损伤[17]。

5-HMF在体内和体外易经过硫化形成磺酸氧甲基糠醛（sulfoxymethylfurfural，SMF）等代谢产物。研究表明SMF不同于5-HMF，它可以不需要经过活化或刺激就可致细菌和哺乳动物细胞突变。Bakhiya等[18]揭示SMF对肝脏毒性较弱，但在有机阴离子转运载体（organic anion transporter，OAT1和OAT2）介导吸收下对肾脏尤其对于近曲小管具有很强的毒性。Bauer等[19]的体内试验也证明了上述结论，他们以FVB/N小鼠为模型，通过每天腹腔注射SMF 250 mg·kg^-1，大多数小鼠在5～11 d因为近曲小管的严重损伤而死亡；而以导入了人源硫酸基转移酶hSULT1A1/2基因的小鼠和野生型小鼠为模型，喂食含各浓度梯度的5-HMF饮用水，发现只在高浓度下，5-HMF能引起雌性野生型小鼠弱肾毒性，并促进雌性转基因小鼠肝细胞增殖。由于SMF是5-HMF在小鼠体内的代谢物，又是hSULT1A1/2亲和性极好的底物，因此根据上述结论，作者推测SMF具有潜在的肾毒性。尽管研究表明，人源hSULT1A1和鼠源的mSult1a1催化5-HMF转化为SMF的能力相当[20]；但物种之间对5-HMF的代谢存在差异，Sachse等[21]发现5-HMF在肝脏、肾、肺、结肠中可以结合磺基转化为SMF，尤其在肝脏中该转化作用最为明显，且肝脏是5-HMF诱导肿瘤的潜在靶器官，但是，与大、小鼠相比，5-HMF在人类肝脏中该转化作用明显降低。Svendsen等[8]以多肠瘤模型小鼠（Min/+）试验，证实SMF和5-HMF都是较弱的结肠致癌物。此外，Abraham等[22]认为，5-HMF本身没有毒性，但其在体内和体外易经过硫化和氯化分别形成SMF和5-氯甲基糠醛（5-chloromethylfurfural，5-CMF），这些物质具有较强致癌性和基因毒性。其中，5-CMF虽然有极强的遗传毒性，可致人类淋巴细胞中胸苷激酶和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶基因座突变及S.typhimurium TM677菌株中8-氮杂鸟嘌呤抗性（8-AGR）突变，但目前在体内尚未发现有5-CMF[23]。

综上所述，5-HMF及其代谢产物具有潜在毒性。但需要指出的是，有关中药注射剂中5-HMF及其代谢产物的安全性研究仍十分匮乏。例如，有学者认为5-HMF可能是中药注射剂最主要临床不良反应——类过敏反应的过敏原，但本文作者未发现相关的实验性报道。此外，在中药注射剂生产、储藏、运输及临床应用过程中，5-HMF含量变化甚至向毒性更大的代谢物转化情况，也仍然未知。因此，中药注射剂中5-HMF的安全性问题亟待深入研究。

2 5-HMF的限度及其在中药注射剂中的含量

2.1 5-HMF的限度各国药典收载的5-HMF相关限量标准见表1。虽然各国药典都规定采用紫外吸收光谱（ultraviolet spectroscopy，UV）和高效液相色谱（high performance liquid chromatography，HPLC）测定药品中5-HMF的含量，但是即使对于同种制剂，5-HMF的含量限度也存在差异。例如，对于葡萄糖注射液中5-HMF的含量，《美国药典》规定0.4%的水溶液中284 nm处吸光度不得超过0.2[24]，《日本药典》限制为2.5%的水溶液中284 nm处吸光度不得超过0.8[25]，而《中国药典》葡萄糖注射液中规定1%的水溶液中284 nm处吸光度不得超0.32[26]，根据文献[27]报道，其限度换算成质量浓度分别为0.38，0.24，0.24 g·L^-1；对于果糖注射液中5-HMF的含量，《美國药典》规定以乙醚提取后，滴加间苯二酚溶液后颜色不立即显樱桃红为相应指标[24]，日本药局方和我国药典未规定果糖注射液的5-HMF限度，《英国药典》规定0.2%（以果糖计）溶液在284 nm的吸收度不大于0.5[28]，根据文献[27]计算，即5-HMF的限度为1.9 g·L^-1。

对于不同制剂，5-HMF的含量更是没有一致的限定标准。如盐酸丁丙诺啡注射液中规定：通过HPLC检测5-HMF的峰面积不得超过溶液主峰面积[26]；己酮可可碱葡萄糖注射液/甲硝唑葡萄糖注射液/肌苷葡萄糖注射液等溶液中5-HMF量不得超过其葡萄糖标示量的0.02%[26]；蜂蜡中规定5-HMF的量不得过0.004%[29]。

值得特别指出的是，虽然有较多文献研究中成药中5-HMF的含量及其含量测定方法，但对于其含量限定却鲜有报道。目前仅冠心宁注射液明确限定每毫升注射液中5-HMF不得过0.20 mg[30]。

2.2 5-HMF在中药注射剂中的含量近年来，已有较多文献研究中药注射剂中5-HMF的含量及其含量测定方法。如刘潇潇等[31]采用HPLC测得丽珠制药生产的不同批次参芪扶正注射液中5-HMF为4.21～7.55 mg·L^-1，平均为5.23 mg·L^-1。谭俊杰[32]和吴毅等[33]用HPLC测定正大青春宝不同批次的参麦注射液中5-HMF在0.00～36.66 mg·L^-1。程巧鸳等[34]以RP-HPLC测得全国11家企业生产的香丹注射液中5-HMF在0.55～150.28 mg·L^-1，差异较大。严赟等[35]用HPLC测定了血栓通注射液中5-HMF含量较低，质量浓度为0.009～1.375 mg·L^-1。吴晓燕等[36]以HPLC测定脉络宁注射液中5-HMF含量，结果5-HMF在0.15%～0.41%（根据文献[27]换算，约为1 500～4 100 mg·L^-1），平均为0.28%，RSD为19.34%，测定数据较高且波动较大。顾红梅等[37]以紫外分光光度法测定正大天晴制药的普润注射液中5-HMF含量，得到其平均吸光度为0.086（根据文献[27]换算，约为324.43 mg·L^-1）。

相较于药典中常用的HPLC和UV，许多研究探索建立了不少灵敏度更高、选择性更强和分析速度更快的分析方法用于测定中药注射剂中5-HMF含量。如艾则孜等[38]基于LC-MS/MS对雪莲注射液、刺五加注射液、双黄连注射液、黄芪注射液和冠心宁注射液中5-HMF的含量进行了测定。汪悦等[39]采用HPLC-UV-MS测得丹红注射液中5-HMF含量。

上述文献的含测结果表明，不同中药注射剂中5-HMF含量相差极大。文献中已报道的中药注射剂中5-HMF的含量归纳见表2。从数据可见，不同中药注射液中5-HMF最高检出值（4 100 mg·L^-1）与最低检出值（0.009 mg·L^-1）相差高达4.6×105倍；即便是同一品种，不同厂家注射液中5-HMF含量相差也可高达270余倍。但若以葡萄糖注射液中5-HMF限度为参考，大部分中药注射剂（除脉络宁注射液外）中5-HMF含量均未超过其最大药典规定限度380 mg·L^-1（以《美国药典》标准按文献[27]换算）。但考虑到中药成分复杂，且成分间相互作用或会影响5-HMF的毒副作用，葡萄糖等化药注射液对5-HMF的限度要求并不一定适合中药注射剂，有必要尽快开展相关研究，建立相对统一的含量限度标准。

2.3 中药注射剂中5-HMF含量的影响因素及过程质控方法目前，已有研究人员开始关注中药注射剂中5-HMF含量的影响因素并探索开展了相应过程质控方法研究。例如，吴毅等[33]发现生产工艺及生产环境的差异显著影响不同厂家生产的参麦注射液中5-HMF的含量。周福富等[40]研究了灭菌温度和灭菌时间与5-HMF含量变化的关系，通过测定不同灭菌条件（温度和时间）下甘油果糖氯化钠注射液中5-HMF的含量，结果发现，5-HMF含量随温度升高而增加明显，在同一灭菌温度下5-HMF随着灭菌时间延长而含量明显上升。

中药注射剂中5-HMF的含量还与中药的原材料、炮制、配伍等密切相关。例如在生脉散中，单味药人参、麦冬、五味子在煎煮前均不含5-HMF，但生脉散全方及麦冬与五味子配伍的水煎液5-HMF的含量显著增高，这可能是复方生脉散在煎煮等制备过程中成分发生变化，而五味子提供的酸性环境可能导致麦冬的糖水解产生5-HMF。此外，不同产地的原材料中含糖量不同，也影响了成品注射剂中5-HMF含量。显然，开展相应的过程检测及控制方法研究，建立5-HMF含量的精准调控技术，有助于进一步确保中药注射剂产品的质量。

3 展望

中药注射剂作为我国创新型的一类药物，目前已广泛应用于临床治疗。但中药注射剂发展历史尚短，相关管控技术还不够成熟，从生产到使用的各环节中均存在影响其有效性及安全性的因素，有必要深入开展监管科学研究，持续完善相关质控指标，修订质量标准。

本文综述发现，5-HMF作为一种广泛存在于含糖类中药注射剂中的潜在毒性物质，虽然其相关毒理學与药理学研究取得了一定进展，但是关于中药注射剂中5-HMF及其代谢产物的安全性研究仍十分匮乏，且不同中药注射液中5-HMF的含量相差极大。显然，全面、系统地开展中药注射剂中5-HMF的毒副作用研究，并建立相对统一的限量标准及过程质控方法，将为进一步提升中药注射剂的临床疗效提供科学保障。

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