电感耦合等离子体质谱法分析14种归肺经中药无机元素.doc

1、电感耦合等离子体质谱法分析 14 种归肺经中药无机元素作者：付先军，刘红兵，李国强，管华诗【摘要】 目的分析归肺经中药无机元素含量，探讨与其归肺经作用的关系。方法采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定 14 种归肺经中药 27 种无机元素含量，运用化学计量学的方法，对无机元素的数据进行了聚类分析。结果 14 种归肺经中药中常量元素 K，Ca，Mg 平均含量最高，Fe，Mn，Zn，Cr，V，Se，Ni 等人体必需的微量元素含量较高，这些元素与肺经功能系统病理生理有一定的联系。聚类分析发现不同归经数的归肺经中药无明显聚类现象，提示同归肺经而归经数不同的中药在微量元素含量上的亲疏程度并没有明

2、显区别。结论无机元素与肺经中药的归经作用存在一定的联系，但与不同归经数无明显相关性。 【关键词】 电感耦合等离子体质谱 无机元素 归经 聚类分析Abstract：ObjectiveTo determine the contents of mineral elements the Lung channel tropism Chinese traditional medicine and to study the relationship between the medicines and the channel tropism effect. Methods27 mineral elements

3、 of 14 Lung Channel Tropism Chinese traditional medicines were determined with the Inductively Coupled Plasma Mass Spectrograph (ICP-MS) method. The data were analyzed with the method of cluster analysis. ResultsThe contents of the essential elements, such as Fe, Mn, Zn, Cr, V, Se, Ni, were high. Mo

4、st of these elements had close relationship with the diseases of the lung meridian system. At the same time， the data were analyzed with the cluster analysis method; the result proved that there was no obvious difference between the different groups of Lung Channel Tropism.ConclusionThe mineral elem

5、ents, especially essential trace element have relationship with the meridian effect of Lung Channel Tropism Chinese traditional medicines.Key words：ICP-MS; Mineral elements; Channel Tropism; Cluster analysis中药中含有多种成分，无机元素是中药中的主要成分之一，研究无机元素与中药归经的关系成为现代解析中药归经理论的方法之一。柴立1从微量元素及其配位化合物对组织器官的富集、亲合探讨“归经”实质，

6、提出了“微量元素的归经假说” ，认为药物有效成分直达病所是通过微量元素向病所的迁移、富集和亲合运动来进行的。徐经采等2采用自吸收光谱法测清肝明目中药、益肝明目中药、益精明目中药 3 组中药中 Cu，Mn，Zn 含量，发现归肝经的明目中药中 Cu，Mn，Zn 含量丰富，为肝开窍于目提供了依据，证实了微量元素是中药归经理论的物质基础之一。但是归肺经中药中微量元素含量与其归经的相关性研究未见报道。为进一步揭示归肺经中药中微量元素与其归经的关系，本研究首次采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS） 3测定了 14 种归肺经中药的 27种无机元素，运用化学计量学的方法，对无机元素的数据进行聚类分析4 ，

7、揭示无机元素与归肺经作用之间的内在联系。1 材料与方法1.1 药材与试剂共选择 14 种中药，均归肺经，其中 5 种归肺经一经（单归肺经） ，5 种归二经，4 种归三经，均为中国药典2005 版部收载的临床常用中药5 。所有中药药材经中国海洋大学天然药化一室刘红兵副教授鉴定。硝酸（60%，优级纯，德国默克公司） ，实验用水为超纯水。标准物质采用国家一级茶叶标准物质 GB W07605 进行分析方法的质量控制。ICP-MS 仪器标准溶液（美国安捷伦公司） ，多元素标准储备液（8500-6940, 包含 Pb，As 等 27 个元素和 10 mg/L Hg，美国安捷伦公司） ；混合内标溶液（518

8、3-4680，Li，Sc，Ge，Y，In，Tb，Bi，美国安捷伦公司） 。其它所用试剂均为分析纯。1.2 仪器及工作条件ICP-MS 7500ce 电感耦合等离子质谱仪（美国安捷伦公司，仪器条件：工作功率 1 350 W，采样深度 8.0 mm，等离子气流量 14.9 L/min，载气流量 1.2 L/min，采样锥孔径 0.8 mm，截取锥孔径 0.4 mm。 ）Milli-Q50 超纯水系统（美国密理博公司） ，Teflon 高压消解罐（浙江正宏公司） ，高温烘箱（上海一恒公司） 。旋转蒸发仪（德国海道尔夫公司） ，Anke TGL-5 离心机（上海安亭公司） ，HZ81B 型回转式振荡器

9、（无锡建仪实验器材有限公司） 。1.3 无机元素样品的处理和分析3 药材干燥粉碎，过 60 目筛。取药材粉末 0.15 g 于 Teflon 消解罐中，加入 5 ml 硝酸，预消解过夜，次日于烘箱中高温消解 6 h，冷却后取出，消解后加 1 ml 双氧水溶液澄清透明，用超纯水定容至 50 ml。取消解好的样品加入浓硝酸及一定量的内标溶液。用标准加入法作标准曲线，将标准加入法工作曲线用仪器内置软件转化为外标法工作曲线，计算各元素浓度。1.4 数据处理与统计分析6 将样品各种元素含量数据输入个人计算机，用 SPSS 13.0 对数据进行聚类分析。2 结果与讨论2.1 中药基本情况14 种归肺经中药

10、的拉丁名称、归经情况、产地、采收时间见表1。表 1 14 种归肺经中药基本情况（略）2.2 14 种归肺经中药无机元素结果 利用 ICP-MS 7500ce 电感耦合等离子质谱仪（ICP-MS） ，采用标准曲线法，以国家一级茶叶标准物质 GB W07605 进行分析方法评价，每个样本及试剂空白平行测定 3 次，计算取其平均值。14 种归肺经中药的无机元素测定结果见表 2。表 2 14 种归肺经中药的无机元素含量（略）本实验采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）对 14 种归肺经传统中药的无机元素进行了分析，与传统无机元素分析技术相比，ICP-MS技术具有检出限最低、动态线性范围最宽、干扰最

11、少、分析精密度高、分析速度快和进行多元素同时测定等特性，因此采用 ICP-MS 法能检测到更多的无机元素成分。2.3 14 种归肺经中药无机元素含量均值与归经相关性分析 以 14种归肺经中药无机元素的含量均值作图。见图 1。由图 1 可以看出，14 种归肺经中药常量元素 K，Ca，Mg 平均含量最高，K，Ca，Mg 都是维持机体正常生长和健康所必需的矿物质营养元素，其中 K 的分布除人体内肌肉外，皮肤含量最多，达 11.1%7 ，而皮肤属于肺经功能系统。肺气虚大鼠 Mg，Ca 均显著低于正常大鼠(P0.01) 8 ，提示 Mg，Ca 与肺经功能系统的病理生理状态有一定联系。除常量元素外，Fe，

12、Mn，Zn，V，Cu，Se，Ni，Mo 等人体必需的微量元素含量较高。其中 Fe 对于血红蛋白的合成、红细胞的发育和成熟、红细胞的释放等均有重要作用，是红细胞形成的重要因素之一9 ，而红细胞及血红蛋白是体内氧气的载体，这与中医理论认为肺主气，气能生血、血能载气的观点是一致的10 ；Fe 还参与人体免疫，缺铁时中性白细胞的杀菌能力降低，淋巴细胞功能受损，体液免疫和非特异性免疫能力受到不同程度的损害，因此，缺铁患者易患呼吸道感染11 。Mn 是人体重要酶的成分，是激活剂或辅助因子，Mn 参与细胞、组织中的氧化还原和蛋白质的合成及遗传信息的传递；Mn 在防止癌变中起重要作用，肺癌患者血清Mn 含量比

13、健康人低 3 倍多12 。Zn 是细胞内含量最多的微量元素，Zn缺乏时，含 Zn 酶的活性降低，急性呼吸道感染如支气管炎、肺炎、肺心病急性发作期血清 Zn 的含量降低13 。 V 主要由呼吸道吸入，从胃吸入的不多，只有 0.02%0.50%14 。Cu 参与造血、免疫及弹性蛋白的合成，参与了 SOD 的构成，有抗氧化、抗自由基的作用，与呼吸系统疾病的发生、转归有重要的关系13 。Se 可以刺激免疫球蛋白和抗体的产生，增强机体抵抗力，预防呼吸系统感染疾病的发生；Se 还有抑制肺癌发生和发展的作用，肺癌患者的血 Se 明显低于健康人，Se 缺乏是肺癌发病的危险因素之一 13，15 。Ni 参与机体

14、的代谢及细胞膜的构成，可以激活组氨酸酶、精氨酸酶、酸性磷酸酶等体内重要的酶，保持生物大分子结构的稳定和全身的正常代谢，支气管哮喘患者的 Ni 含量明显低于健康人，提示 Ni 含量的变化与支气管哮喘的发生、发展有一定的关系13 。2.4 聚类分析聚类分析是一种建立分类的多元统计分析方法，能够将一批样本（或变量）数据根据其诸多特征，按照性质上的亲疏程度在没有先验知识的情况下进行自动分类，产生多个分类结果16 。本文采用层次聚类 Q 型聚类，欧氏距离测量，样本间以 Average Linkage 法连结，作图。见图 2。从图 2 中可以看出，各聚类分组之间在归经数方面没有明显特征性差异，说明无论归经

15、数多少，同归肺经的中药在微量元素性质上的亲疏程度并没有明显区别。从图中可以发现黑白牵牛关系非常近，说明两种中药在微量元素含量上非常接近，可能是临床黑白牵牛混用的依据之一。而图 2 同时显示生枇杷叶与蜜制枇杷叶之间亲疏关系较远，比较两者微量元素含量，蜜制枇杷叶比生枇杷叶在Na，Al，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Zn，Ga，Se，Sr，Ba，La，Ce 均明显升高，在 Ca，Cu，Mo，In 含量上明显降低。而 V，Mn，Fe，Ni，Zn，Se这些微量元素对于改善肺经系统功能状态，防治肺经系统疾病有重要作用，这与本草分经 “治肺蜜炙” 17的记载是一致的。从以上结果可以看出，肺经中药的归经作

16、用与人体必需微量元素的含量具有一定的联系，微量元素可能是肺经中药归经作用的物质基础之一。【参考文献】1柴立. 从微量元素及其配位化合物对组织器官的富集、亲合探讨“归经”实质J. 微量元素与健康研究, 1984, 1（1）:24. 2徐经采, 朱梅年. 明目中药的归经与微量元素的关系J. 微量元素与健康研究, 1987, 4（2）:23. 3陈登云, 荆淼, 王小如, 等. 应用 ICP-MS 技术快速直接检测石脑油中的 Pb、Hg、AsJ. 分析测试学报, 2006, 25(6):101. 4祁俊生, 徐辉碧, 周井炎, 等. 解表植物类中药微量元素与功效关系J. 计算机与应用化学, 2003

17、, 20(4):449. 5国家药典委员会. 中国药典，部S. 北京:化学工业出版社, 2005:3. 6董顺福, 韩丽琴, 赵文秀, 等. 模糊聚类分析研究 11 种中药中的微量元素J. 第四军医大学吉林军医学院学报, 2005, 26(1):28.7阎晓海. 钾元素的营养保健作用J. 东方食疗与保健, 2007, 8:26. 8杨作成, 牛丽颖, 王鑫国, 等. 肺气虚证大鼠皮毛中微量元素的变化J. 中国中医基础医学杂志, 1999, 5(5):9. 9黄国清, 欧阳崇学, 彭珊珊, 等. 部分药、食两用花卉中微量元素含量分析J. 广东微量元素科学, 1999, 6(6):64. 10印会

18、河. 中医基础理论M. 上海: 上海科学技术出版社, 2005:19.11吕金荣. 微量元素铁与人体健康J. 微量元素与健康研究, 2006, 23(3):63. 12徐辉碧, 王万春, 高秋华, 等. 云南锡矿矿工肺癌与微量元素关系的研究J. 微量元素, 1990, 4:36. 13塞冬, 蔡聪颖. 微量元素与呼吸系统疾病J. 锦州医学院学报, 1999, 20(2):68. 14刘雨田, 廖忠群. 微量元素钒的营养研究近况J. 动物科学与动物医学, 2001, 18(3):42. 15李谨峰. 血硒与肺癌J. 广东微量元素科学, 1996, 3(2):1. 16薛薇. SPSS 统计分析方法及应用M. 北京：北京电子工业出版社, 2004:301. 17清姚澜. 本草分经-明清中医珍善孤本精选 4（影印本）M. 上海. 上海科学技术出版社, 1989:154.