瘋草中毒機制及防控研究進展概述

袁寧秋，張子卿

(西北農(nóng)林科技大學，陜西 楊凌 712100)

0 引言

瘋草(locoweed)一般指隸屬于豆科棘豆屬和黃芪屬的有毒植物，廣泛分布于我國的西北和華北等草場退化地區(qū)，動物長期采食后能引起慢性中毒，臨床主要癥狀是頭部震顫、后肢麻痹，發(fā)病動物以羊、馬屬動物、較為常見。在我國因瘋草中毒所導致的損失主要包括草場退化和動物生產(chǎn)性能降低甚至死亡。

1 苦馬豆素中毒機理

吲哚茲定生物堿苦馬豆素是瘋草毒素的主要成分，由瘋草中的內(nèi)生真菌產(chǎn)生。引起瘋草毒性的物質(zhì)一共有3類：硒及其化合物、脂肪族硝基化合物和生物堿類瘋草毒素。迄今為止，我國科研人員并未從分布在我國范圍內(nèi)的瘋草中檢測出硝基類化合物，并且我國瘋草中的硒含量也在對動物安全范圍以內(nèi)，我國瘋草中毒主要是生物堿瘋草毒素引起的慢性中毒[1]。

1.1 苦馬豆素抑制α-甘露糖苷酶活性

苦馬豆素屬于水溶性物質(zhì)，經(jīng)胃腸易被吸收，苦馬豆素與甘露糖具有相似的半椅狀結構，易與α-甘露糖苷酶的92、95、204、206、228、341、471 和 472 位氨基酸結合，從而抑制α-甘露糖苷酶的活性。進一步研究表明苦馬豆素主要抑制的是3個不同部位的甘露糖酶：高爾基體α-甘露糖苷酶Ⅱ(MAN2A1)、溶酶體α-甘露糖苷酶(MAN2B1)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/胞質(zhì)α-甘露糖苷酶(MAN2C1)。其使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、加工、轉(zhuǎn)運和甘露糖相關的寡聚糖代謝等過程發(fā)生障礙，造成甘露糖在細胞內(nèi)蓄積，從而導致以神經(jīng)細胞空泡變性為主的多器官廣泛性空泡變性，使家畜中樞神經(jīng)系統(tǒng)和實質(zhì)器官的實質(zhì)細胞受到損害，臨床癥狀根據(jù)受危害器官的不同而有差異。

1.2 苦馬豆素導致細胞自噬

自噬是一種細胞保護機制，是細胞在饑餓、缺氧、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激等情況下將受損的細胞器或大分子物質(zhì)送入溶酶體進行自我消化的過程。馬烽等[2]以小鼠BRL-3A細胞為研究對象發(fā)現(xiàn)，苦馬豆素可引起B(yǎng)RL-3A細胞出現(xiàn)核固縮、染色加深等凋亡表象，用苦馬豆素處理該細胞時，CD95和FasL表達量升高，Bax/Bcl-2值增大，表明苦馬豆素引起細胞自噬與線粒體通路和死亡受體通路有關。

1.3 苦馬豆素誘導細胞凋亡

誘導細胞凋亡是苦馬豆素損傷細胞的另一途徑。董峰等[3]對苦馬豆素研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)苦馬豆素處理的山羊胚胎滋養(yǎng)層細胞中促凋亡蛋白Bax的表達上升，而凋亡抑制蛋白Bcl-2的表達下降，同時細胞出現(xiàn)染色質(zhì)凝聚，胞核固縮、裂解等細胞凋亡表象，研究發(fā)現(xiàn)苦馬豆素誘導細胞凋亡的機制與Bcl-2家族所介導的線粒體通路中的caspase-3和caspase-9的活化有關；李偉等[4]以黃體細胞為研究對象，得到了與董峰研究類似的結論。

2 瘋草中毒防控

2.1 瘋草的防除

2.1.1 生物防治

1)以草治草：運用生物競爭原理，篩選出與瘋草有強競爭性的牧草，比如一些耐寒、根系發(fā)達、地上植被茂盛的冷季型牧草品種，在瘋草多發(fā)區(qū)進行播種，能夠有效減少瘋草生長的面積。目前包括河邊冰草等幾種品系已經(jīng)成功建立[5]。

2)以蟲治草：墨西哥州北部曾發(fā)現(xiàn)一種能啃食瘋草的象鼻蟲；美國科羅拉多州和新墨西哥州發(fā)現(xiàn)數(shù)種專嗜絹毛棘豆和密柔毛黃芪的昆蟲，它們不僅啃食植物組織，有的還能導致瘋草枯萎死亡。這些昆蟲可以破壞瘋草植株，抑制其生長，但其應用有導致生物入侵的風險。

3)以菌治草：馬占鴻、湯濤等[6-7]報道了引起黃花棘豆的白粉病和銹病的病原菌是苦馬豆束絲殼白粉菌和紫云英單胞飯銹菌；阿翰林、黨生貴等[8]研究了草地棘豆的黃銹斑病，表明通過給瘋草接種致病菌可以防止其大量生長。

2.1.2 化學防除

瘋草萌發(fā)季節(jié)，使用針對于雙子葉植物的除草劑，如2，4-D丁酯、草甘膦、使它隆、2甲-4氯液、棘豆清等，并且除草劑中添加22.5%丙酮可以顯著提高瘋草的殺滅效果[9]。但是使用化學除草劑也有明顯的缺點，除草劑特異性差，使用時會把與瘋草鄰近的其他植物一并殺死，導致草原大面積退化。除此以外，長期大面積使用化學除草劑還會污染環(huán)境。

2.1.3 人工挖除

在每年5-6月，針對瘋草零星生長的草場，可對瘋草進行人工挖除。人工挖除須在其種子成熟以前進行，并需要對同一地區(qū)連續(xù)進行挖除才能奏效。

2.1.4 火焚燒法

此法簡單易行，省時省力；缺點是無選擇性，只能除去地表的的植株部分，根部會繼續(xù)生長。

2.2 瘋草脫毒

采收花果期瘋草，按常規(guī)青貯方法進行青貯[10]可對其進行脫毒。目前還研究出了對瘋草進行脫毒的幾種化學方法，但是由于這些方法不經(jīng)濟，效率較低，實用性不強，并未得到廣泛的應用。

2.3 免疫防治

2.3.1 注射瘋草相關疫苗

張志敏等[11]發(fā)現(xiàn)低劑量的苦馬豆素可刺激機體免疫功能，這為將來苦馬豆素的預防提供了新的思路。目前童德文等[12]將苦馬豆素與牛血清白蛋白偶聯(lián)之后將其接種動物，可以誘導出產(chǎn)生苦馬豆素的抗體。

2.3.2 反芻動物接種能降解苦馬豆素的菌株

目前已經(jīng)成功分離和培養(yǎng)了能降解苦馬豆素的菌株，可以將其接種在牛羊的瘤胃中，使家畜采食瘋草后在瘤胃內(nèi)自然降解苦馬豆素，使其失去毒害作用[13]。

2.4 動物避食訓練

從小訓練動物不采食瘋草或者使用避食劑，如氯化鋰。Ralphs 等[14]曾用添有氯化鋰的瘋草飼喂牛，成功讓牛避食絹毛棘豆超過3年；Pfister 等[15]以190 mg/kg氯化鋰的劑量投喂10匹馬，使大部分馬產(chǎn)生了對瘋草的持續(xù)避食。

2.5 綜合防控措施

劃區(qū)輪牧和日糧搭配：根據(jù)瘋草生態(tài)特性及分布密度制定放牧計劃，將動物食入瘋草的量有效控制在中毒劑量以下。

2.6 服用解毒劑

在瘋草生長的旺季，可投喂“瘋草靈解毒緩釋丸”，每年2次，能有效降低畜群發(fā)病率[16]。

2.7 基因工程

目前認為瘋草毒素產(chǎn)生與瘋草內(nèi)生真菌有關，但其產(chǎn)毒機制和基因分子調(diào)控機制尚不明確。因此，采用分子生物學技術確定瘋草內(nèi)生真菌產(chǎn)毒基因，在此基礎上，使得在不減弱瘋草抗逆性及營養(yǎng)性的情況下，敲除產(chǎn)毒基因，培育無毒瘋草品種，發(fā)揮其潛在的牧草價值[17]。