LC-MS应用-药物代谢产物质谱解析
LC-MS应用-药物代谢产物质谱解析
1. 药物代谢的介绍
药物代谢指药物在体内多种药物代谢酶（肝药酶和肠道菌群酶)的作用下，化学结构发生改变的过程，又称生物转化或药物代谢。药物在体内生物转化后的结果有两种: 一是失活，成为无药理活性药物； 二是活化，由无药理活性成为有药理活性的代谢物或产生有毒的代谢物，或代谢后仍保持原有药理作用。
药物代谢反应基本被分为两大类，分别是一相反应和二相反应。
一相反应：通过氧化、还原或水解作用，在分子结构中引入（氧化）或暴露出（还原或水解）极性基团，如：-OH，-COOH，-SH，-NH2等。
二相反应：极性基团与葡萄糖醛酸、硫酸、甘氨酸或谷胱甘肽共价结合，生成极性大、易溶于水和易排出体外的结合物。这是解毒过程。
药物代谢对药学性质的影响：药物代谢的结果是药物的失活、活化或产生新的毒性。其中最典型的案例是就是海洛因。德国化学家菲利克斯·霍夫曼有两大杰出的发明，它们是阿司匹林和海洛因。海洛因在德语中是被称为“英雄”，主要用于止痛。海洛因在临床使用期间疗效极好，很少有人发现它的副作用。不过随着时间用药增长，海洛因成瘾的现象就展现出来。法医通过大量解剖尸体发现，大量服用海洛因的病人的肝脏里出现了一种被已经定义为“毒品”的禁药，它就是吗啡。
2. LC-MS应用于药物代谢产物的解析
2.2 药物代谢产物质谱解析
以中药常见成分阿魏酸为例：阿魏酸通过Ⅰ相代谢和Ⅱ相代谢反应或者Ⅰ代谢和Ⅱ相代谢相结合产生以下可能的代谢产物，这些代谢产物只是一个虚拟的存在。这些虚拟的代谢产物有一个相对分子质量数，那么进入质谱后就可能出现一个色谱峰，以此方法建立一个虚拟的代谢产物数据库。我们就以阿魏酸甲基化代谢产物。
阿魏酸虚拟代谢轮廓图
阿魏酸的分子式是C10H10O4，相对分子质量是194.1729 mDa，甲基化（+CH2，14.0157）后的分子式是C11H12O4，其相对分子质量是208.0736。那么阿魏酸甲基化代谢产物在正离子[M+H]+ 的准分子离子质量数是209.0814，负离子[M-H] -的准分子离子质量数是207.0658，然后分别对两个质量数的准分子离子进行色谱离子峰提取，就得到如上图所示的M3色谱图（负离子模式下），在再对其保留时间下质谱图的代谢物质谱碎裂规律进行解析。
以保留时间10.52 min为例，在阿魏酸M3代谢产物负离子的质谱图中，出现了207.1024，163.1127，149.0168这三个比较强的质谱碎片峰，它们可能是[]M-H]-，[M-CO2]-，[M-H-CO2-CH2]-，解读为代谢产物M3在负离子模式下电离产生准分子离子，然后发生脱羧基反应碎裂，在脱羧基反应下进一步脱甲基化碎裂，碎裂反应流程如下图所示。
这是M3代谢产物的质谱解析的大致流程，从自建数据库，到质谱碎裂规律的验证过程中，这些都基于一些猜想和质谱解析的经验上，要想确定这个代谢物的存在还需要使用相应的对照品去指认或者分离出此代谢物去做核磁验证。质谱碎裂规律的验证也初步方法之一。
总结分享一些质谱碎裂解析的规律：质谱碎裂的规律和化合物的合成规律是相似，例如质谱碎裂经典的反应逆AD反应，在化学合成中其经典的反应是AD反应，质谱碎裂中脱乙酰反应和合成中酯化反应，碎裂中脱氢和合成中的加氢反应等等。小编本科是学化学的，主要是合成药物中间体，在课堂上老师曾经说过，只要能把化合物核外电子迁移规律弄懂，基本上化合物的合成规律的解析将得心应手，质谱碎裂规律也是如此，往往很容易合成的化学键也是容易断裂，这些化学建的键能本身就很低，这为解析质谱碎裂提供了很多有据可循的规律。这些是小编的一些经验分享，请多多指正。
