中药资源是保障国民健康、发展民族医药产业的物质基础，其发展有赖于中药资源的高效利用和可持续发展。中药采收、加工和生产中的废弃物资源综合开发是中药资源可持续利用与发展的重要组成部分。中药废弃物资源主要包括传统意义上经过净选炮制去除的非药用部位，也包括工业生产加工过程中的副产物如中药渣等。药用部位传统上是根据其基原考证和用药沿革来界定，具有一定历史局限性。中药废弃物多丢弃不用，不仅造成资源严重浪费，更带来环境压力。“废弃物资源生态安全利用技术集成”入选2019年中国科协20项重大科技难题。越来越多的研究发现，中药废弃物体现出巨大的开发利用价值，我们有必要对其进行重新认识和定位。
近日，威尼斯98488西南特色中药资源国家重点实验室彭成团队采用非靶向GC-MS和UHPLC/Q-Orbitrap MS结合多变量和单变量分析对川芎不同部位挥发油和甲醇提取物的代谢谱进行了研究，并对不同部位提取物的抗氧化活性、舒张血管活性和抗凝血活性进行了评价。该研究为发掘中药川芎废弃物资源的潜在利用价值，实现“物尽其用、变废为宝”，为中药资源的可持续研究开发提供重要参考。该工作发表在Food & Function （JCR Q2, IF= 5.396），并被选为封面论文。
川芎（Ligusticum chuanxiong Hort.）的传统药用部位为根茎，而资源量丰富的茎叶和须根属于“非药用部位”，传统多废弃不用。研究团队前期研究发现，川芎茎叶中含有大量显著舒张血管作用结构新颖的苯酞类成分。基于构效关系研究，团队利用电生理和钙成像实验，结合同源模建和分子对接技术，从化合物库中优选出3个Cav1.2拮抗剂先导化合物，上述研究揭示了川芎非药用部位新药源开发的巨大研究空间（Bioorg. Chem., 2021, 107, 104523，点击阅读详细）。然而，川芎中生物活性成分在各部位的分布情况尚不明确，更多苯酞类成分多样性尚待进一步挖掘。本研究利用GC-MS对川芎不同部位（茎叶、须根、根茎）挥发油中的75种化合物进行了表征。采用UHPLC/Q-Orbitrap MS技术，从不同部位的甲醇提取物中共鉴定出243个化合物，包括苯酞类化合物95个。由于苯酞类化合物同分异构现象明显，基于传统数据库匹配的定性结果并不理想，研究团队基于实验室自建数据库、文献研究以及裂解途径分析进行苯酞成分鉴定，其中包括14个潜在新化合物。总体上看，川芎不同部位的化学成分相似，苯酞是各部位主要成分。值得注意的是，在甲醇提取物中，单苯酞在根茎和须根中的含量较高，苯酞二聚体或苯酞三聚体则更多分布在茎叶中（图3）。PCA和HCA分析结果将不同部位划分为不同的组（图4）。通过VIP值、FC值和p值筛选差异代谢物，并利用热图进行可视化（图5）。结果表明，川芎不同部位的化学成分存在差异。在不同部位的活性评价中，茎叶的抗氧化活性最好，须根的舒张血管活性最强，根茎的抗凝血活性最显著（图6），这是不同部位代谢产物差异的结果，也揭示中药的“一体多用”性。总体而言，川芎非药用部位生物资源量大，苯酞结构多样性丰富，在替代资源研究和新药源开发上显示出巨大潜力。
图3. 川芎不同部位的化学成分分布。挥发油（a）；甲醇提取物（b）
图4. 川芎不同部位挥发油和甲醇提取物的PCA的得分图和HCA图。挥发油的PCA得分图（a）；甲醇提取物的PCA得分图（b）；挥发油的HCA图（c）；甲醇提取物的HCA图（d）
图5. 川芎不同部位挥发油（a）和甲醇提取物（b）中差异代谢物的热图
图6. DPPH和ABTS自由基清除率的IC50值与各类成分含量的皮尔逊相关矩阵（a）；川芎不同部位的舒张血管活性（b）；川芎不同部位对大鼠APTT、PT和TT凝血时间的影响（c-e）
本研究以川产道地药材川芎为例，采用多种技术手段分析比较了各部位化学成分和生物活性差异，为发掘中药川芎废弃物资源的潜在利用价值，实现“物尽其用、变废为宝”，为中药资源的可持续研究开发提供重要参考。中药废弃物资源的价值发现将推进我国中药资源产业向着资源节约和环境友好的循环经济产业模式转变。
威尼斯98488药学院、西南特色中药资源国家重点实验室彭成教授、谭玉柱副教授、谢晓芳副教授为论文的共同通讯作者，硕士生闫洪玲为论文的第一作者。该研究得到了四川新绿色药业科技发展有限公司的大力支持，并获得国家自然科学基金、四川省杰出青年科学基金、威尼斯98488“杏林学者”的资助。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
A comprehensive investigation on chemical diversity and efficacy of different parts of Ligusticum chuanxiong
Hongling Yan, Yinlin Zhou, Fei Tang, Chengjiu Wang, Jing Wu, Changjiang Hu, Xiaofang Xie*, Cheng Peng*, Yuzhu Tan*
Food Funct., 2022, 13, 1092-1107, DOI: 10.1039/D1FO02811A
终审：西南特色中药资源国家重点实验室
