關(guān)于瘋草中毒機(jī)制的最新研究進(jìn)展

劉東堯

（西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院 712100）

1 瘋草中毒簡介

瘋草（locoweed）是一大類含有苦馬豆素的豆科棘豆屬和黃芪屬有毒植物的總稱。動(dòng)物過量采食后會逐漸表現(xiàn)出慢性的神經(jīng)癥狀，主要包括頭部震顫，后驅(qū)麻痹，也可以導(dǎo)致懷孕母羊的流產(chǎn)。瘋草在全世界分布廣泛，在我國主要分布在西藏、青海、新疆、內(nèi)蒙、甘肅等地區(qū)。瘋草?。╨ocoism）的相關(guān)癥狀首次于1873在美國加利福尼亞州南部的黃芪屬植物中毒病例中被報(bào)道。1980年，澳大利亞學(xué)者Peter等人首次從苦馬豆（Swainsona canescens）中分離出了苦馬豆素，并且證實(shí)苦馬豆素是α-甘露糖苷酶的抑制劑。而且現(xiàn)已證實(shí)苦馬豆素是瘋草中主要的有毒物質(zhì)[1]。綿陽、山羊和馬屬動(dòng)物對瘋草中毒較為敏感。而且臨床癥狀隨著苦馬豆素?cái)z入計(jì)量增多逐漸加劇。在牧草缺乏的秋末和春初瘋草占據(jù)著大部分草場的空間，這是造成家畜瘋草病出現(xiàn)季節(jié)性流行的主要原因。

2 病理變化及致病機(jī)制

瘋草中毒動(dòng)物的中樞神經(jīng)神經(jīng)元會表現(xiàn)出明顯空泡變性，胞漿內(nèi)出現(xiàn)淡染的折光性小體。特別是浦肯野神經(jīng)元，以及位于小腦、腦橋、延髓的神經(jīng)元都可以觀察到這樣的明顯病變。除此之外，在胰腺的濾泡細(xì)胞、甲狀腺濾泡細(xì)胞、肝細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞都可以觀察的到空泡變性。有實(shí)驗(yàn)證明苦馬豆素引起的損傷要先于動(dòng)物機(jī)體表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)癥狀，在苦馬豆素誘導(dǎo)的小鼠模型中，可以明顯的觀察到肝臟，脾臟中有炎性細(xì)胞的聚集[2]。到目前為止，體內(nèi)體外的實(shí)驗(yàn)中都證明了苦馬豆素可以抑制細(xì)胞中α-甘露糖苷酶的活性從而導(dǎo)致α-甘露糖苷的蓄積[3]。在體外實(shí)驗(yàn)中，苦馬豆素以一個(gè)時(shí)間依賴的處理方式顯著的降低了肝細(xì)胞中的α-甘露糖苷酶的活性。在接受口服苦馬豆素的大鼠中毒模型中，大腦皮層和海馬層的α-甘露糖苷酶的mRNA表達(dá)量都顯著降低，結(jié)果進(jìn)一步說明苦馬豆素引起的α-甘露糖苷酶表達(dá)量下降，活性減弱在瘋草中毒造成神經(jīng)癥狀中起重要作用[4]。近些年一系列文章證實(shí)了苦馬豆素可以導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和自噬[5]。凋亡又名細(xì)胞的程序性死亡，是依靠一系列半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶來順序激活一系列的底物形成瀑布最終導(dǎo)致DNA雙鏈和細(xì)胞骨架等重要細(xì)胞結(jié)構(gòu)降解的過程。激活細(xì)胞凋亡有兩種方式包括內(nèi)源途徑和外援途徑，分別通過線粒體或者死亡受體介導(dǎo)，最終都可激活caspase3從而形成瀑布導(dǎo)致凋亡的發(fā)生。另一種研究較為廣泛的細(xì)胞死亡類型是細(xì)胞自噬。自噬可以根據(jù)形成自噬體的大小，位置，發(fā)生自噬的靶細(xì)胞器分為自噬，微自噬和選擇性自噬。自噬最關(guān)鍵的過程是自噬泡的形成，自噬泡首先在ULK1復(fù)合物和ATG5‐ATG12‐ATG16復(fù)合物的作用下不斷延展，接著在封口處，泛素化的蛋白會與p60 和 LC3II形成完整的自噬泡，最終與溶酶體相融合，開始降解其內(nèi)容物。趙寶玉等人發(fā)現(xiàn)苦馬豆素主要通過死亡受體途徑介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生，有體外實(shí)驗(yàn)證明在大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元中苦馬豆素可以顯著激活 caspase-3, -8和 -12的表達(dá)，而不引起caspase-9含量的變化[6]。在另外一組體外試驗(yàn)中，苦馬豆素顯著調(diào)低了腎小管上皮細(xì)胞中pI3K/AKT/mTOR通路，阻止了mTOR對于ULK1中第757號位的絲氨酸的磷酸化，導(dǎo)致ULK1的激活，啟動(dòng)了細(xì)胞自噬[7]。體外試驗(yàn)中細(xì)胞在受到苦馬豆素的刺激后會誘導(dǎo)凋亡和自噬的發(fā)生，在體內(nèi)這樣的機(jī)制可以將損傷限制在較小的范圍內(nèi)[8]。有趣的是，最新的研究表明苦馬豆素引起的細(xì)胞自噬可能會幫助細(xì)胞避免更大的損傷——避免凋亡的發(fā)生。有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)證明，在mTOR抑制劑雷帕霉素的作用下，苦馬豆素不僅可以啟動(dòng)細(xì)胞的自噬而且可以減少細(xì)胞凋亡的發(fā)生，相反利用自噬抑制劑bafilomycin A1可以增加細(xì)胞凋亡的發(fā)生[9]。

3 總結(jié)與展望

畜牧業(yè)是我國西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是打贏西部精準(zhǔn)脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要戰(zhàn)場。中國擁有天然草原面積3.97億hm2，約占國土面積的41.7%。但長期以來，由于人口增長，超載過牧，導(dǎo)致天然草原嚴(yán)重退化，使得有毒植物大量繁殖蔓延開來，加大了家畜誤食的風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)損失巨大。對中毒家畜進(jìn)行及時(shí)隔離、恢復(fù)，可極大的極高家畜恢復(fù)的可能性。通過建立小的瘋草凈化牧場進(jìn)行輪牧，此方法已經(jīng)在西藏等地區(qū)取得良好的成效。瘋草的抗逆性極強(qiáng)，根系發(fā)達(dá)，是防風(fēng)固沙的沙漠衛(wèi)士。絕不可一味的進(jìn)行滅草除草。而且有相關(guān)研究表明瘋草雖然有毒但營養(yǎng)價(jià)值高，與優(yōu)質(zhì)的苜蓿青干草的營養(yǎng)價(jià)值相近。且在清水浸泡脫毒的方法下大大提高家畜對于瘋草的耐受性。可以為春季的蛋白補(bǔ)飼或抗災(zāi)備用牧草[10]。