瘋草中毒機(jī)理及國內(nèi)外防控研究進(jìn)展

摘要：西部天然草地是我國西北地區(qū)畜牧業(yè)的基石，也是我國西部環(huán)境生態(tài)環(huán)境的重要屏障。但由于自然條件的惡劣與人為管理建設(shè)的落后，近些年來毒草比例與荒漠比例日益增高。瘋草是我國西部天然草地的毒草之首，其也是一類世界性毒草，在我國廣泛分布于新疆、內(nèi)蒙古和青海等省份的牧區(qū)。瘋草的主要毒性成分苦馬豆素可主要通過競爭性抑制α-甘露糖苷酶的活性，影響糖蛋白的糖基化修飾，造成富含甘露糖的低聚糖在溶酶體內(nèi)聚集的溶酶體貯積病，從而引起細(xì)胞受體功能異常并出現(xiàn)廣泛空泡變性，最終導(dǎo)致中毒動(dòng)物多臟器病變并出現(xiàn)神經(jīng)癥狀。本文就瘋草的中毒機(jī)理和國內(nèi)外防控應(yīng)用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行綜述，為瘋草的研究與防治提供幫助。

關(guān)鍵詞：瘋草;毒性;中毒機(jī)理;防控

瘋草（locoweed）指含苦馬豆素（swainsonine，SW）的豆科多年生草本黃芪屬（Astragalus）和棘豆屬（Oxytropis）有毒植物，廣泛分布于我國西北地區(qū)的草原和荒漠上，由于瘋草分布廣、防控難、損失大，因此被稱為中國天然草地毒草之首。家畜采食瘋草引起中毒被稱為“瘋草病”，該病發(fā)病較慢，需要采食一定量的瘋草才能引起病變，但瘋草具有成癮性，因此如不及時(shí)加以控制，很容易引起動(dòng)物死亡。瘋草中毒主要以神經(jīng)機(jī)能紊亂為主，如頭部震顫，步伐蹣跚，反應(yīng)遲鈍，同時(shí)還會(huì)引起家畜生殖方面的問題如性欲降低，流產(chǎn)，不育、精卵減少等[1]。目前全世界約有黃芪屬植物2500～2750種，棘豆屬植物350多種。在我國已報(bào)道能引起動(dòng)物中毒的主要有12種，如黃花棘豆、甘肅棘豆、小花棘豆、冰川棘豆等[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國草場僅瘋草面積覆蓋已經(jīng)超過一千萬公頃，占全部草場面積的 1/50，占西北部部草場面積的1/30[2]。

1瘋草的毒性研究

1.1瘋草的主要毒性成分

起初，人們認(rèn)為引起家畜中毒的有毒成分是瘋草的最終代謝產(chǎn)物，但通過深入研究發(fā)現(xiàn)部分有毒植物的毒性成分與其次生代謝產(chǎn)物相關(guān)?，F(xiàn)階段毒理學(xué)家依據(jù)毒性作用差異將瘋草有毒成分分為脂肪族硝基化合物、硒化合物和生物堿三大類，并且其最主要的有毒成分也已經(jīng)被確定為一種稱為苦馬豆素的多羥基吲哚里西啶生物堿成分。

1.2瘋草產(chǎn)毒機(jī)制研究

苦馬豆素作為瘋草的主要毒性物質(zhì)，最初被認(rèn)為是瘋草自身的次生代謝產(chǎn)物。但研究人員通過分離發(fā)現(xiàn)瘋草中的內(nèi)生真菌也可以產(chǎn)生苦馬豆素，并且通過對不同種類的瘋草進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，不同瘋草中苦馬豆素含量與其所含內(nèi)生真菌數(shù)量呈正相關(guān)。McLainRomero等[3]給小鼠飼喂瘋草中的內(nèi)生真菌后發(fā)現(xiàn)小鼠表現(xiàn)出瘋草中毒癥狀，其研究團(tuán)隊(duì)在后續(xù)研究中還確定了瘋草種子種皮是成熟瘋草內(nèi)生真菌的唯一來源，。因此瘋草中苦馬豆素來源于內(nèi)生真菌，瘋草中毒的核心也就是內(nèi)生真菌中毒

2 瘋草中毒機(jī)理研究

苦馬豆素的主要毒性作用是抑制細(xì)胞中α-甘露糖苷酶（AMA）活性，特別是高爾基體中的α-AMA2的活性，主要機(jī)制是其與甘露糖有相似的半椅狀空間結(jié)構(gòu)，可競爭性結(jié)合AMA，從而阻止低聚糖分解為單糖，使細(xì)胞內(nèi)甘露糖大量堆積引起細(xì)胞空泡變性。多種組織器官可因此受到損害，尤其以神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)最為嚴(yán)重。不僅如此，其還可通過干擾細(xì)胞膜表面糖蛋白的加工合成，引起一系列內(nèi)分泌方面疾病。近些年還有研究證實(shí)苦馬豆素會(huì)引起細(xì)胞凋亡與細(xì)胞自噬[4]。

3 國內(nèi)外瘋草中毒的防控和應(yīng)用進(jìn)展

3.1 ?防控技術(shù)

傳統(tǒng)的防控技術(shù)主要包括焚燒、挖除及化學(xué)藥物噴灑等，但由于此類方法應(yīng)用局限，危害環(huán)境，效果參差，目前基本不再使用。而一些效果突出且操作簡單的現(xiàn)代防控技術(shù)近些年來廣受歡迎，主要分為生物法與管理法。生物法包括微生物類的病原感染瘋草防控，動(dòng)物類的植食性昆蟲防控以及植物類的競爭性牧草防控，這些方法雖然防控效果優(yōu)良，但仍然存在著不適用大面積草原、可能出現(xiàn)生物入侵等弊端，特別是因?yàn)槠湟胪鈦砦锓N導(dǎo)致的不可控性在瘋草防控的同時(shí)也帶來了新的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。管理法包括生態(tài)系統(tǒng)控制法、青貯脫毒、避食訓(xùn)練、解毒劑應(yīng)用等[5]，但因其技術(shù)門檻較高，方法不成熟，目前仍難以普及。

隨著分子生物學(xué)的進(jìn)步，目前很多學(xué)者已經(jīng)開始在分子水平探索新的瘋草防控技術(shù)。童德文[6]通過合成SW-BSA研制出苦馬豆素疫苗，運(yùn)用免疫學(xué)技術(shù)對家畜瘋草中毒的預(yù)防作出巨大貢獻(xiàn)。吳金霞等[7]采用克隆特異性功能基因的技術(shù)對瘋草內(nèi)主要的產(chǎn)毒內(nèi)生真菌進(jìn)行脫毒改良，使瘋草變?yōu)橐环N高品質(zhì)牧草。還有利用雜交技術(shù)、基因工程改造等方法對瘋草毒性成分進(jìn)行轉(zhuǎn)化與消除。這類方法摒棄以往的通過消滅瘋草來防控的觀念，轉(zhuǎn)而通過基因改良的方式揚(yáng)長避短，不僅防止了中毒現(xiàn)象的出現(xiàn)，還對飼料營養(yǎng)、生物多樣性、荒漠化治理等方面的難題提供了很多解決思路。

3.2 ? 應(yīng)用前景

3.2.1 ?藥物應(yīng)用價(jià)值

瘋草引起家畜中毒的主要物質(zhì)是苦馬豆素，但其同時(shí)也是一種新興的抗癌藥物，SW可通過激活線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的方式誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，還可以對腫瘤細(xì)胞表面的相關(guān)蛋白起作用從而降低其擴(kuò)散性與對健康組織的粘附性;SW可通過劑量的高低對機(jī)體的免疫功能實(shí)現(xiàn)雙向調(diào)節(jié);還有研究表明SW對HPIV3、NDV等病毒有一定的活性抑制作用。瘋草中的鐮形棘豆中提取的總黃酮甙元能增加腎上腺皮質(zhì)功能，還對慢性氣管炎癥具有良好的治療效果，而冰川棘豆提取物具有一定的抗菌作用。

3.2.2 ?飼料應(yīng)用價(jià)值

瘋草中不僅含有豐富的植物蛋白，其他營養(yǎng)成分也相對全面，可作為圈養(yǎng)家畜的補(bǔ)充飼料使用，使用前應(yīng)注意需要對瘋草進(jìn)行青貯、高溫或水浸等脫毒處理。值得注意的是，由于瘋草中毒是慢性過程，在攝入少量的瘋草后一段時(shí)間動(dòng)物可以自愈恢復(fù)健康，因此在特殊情況下可采用間歇飼喂的方法使用未經(jīng)處理的瘋草飼料，但需密切關(guān)注使用種類和用量[8]。

4 總結(jié)與展望

瘋草中毒的預(yù)防和治療是一個(gè)世界性難題，且對全球畜牧業(yè)的重要支柱的中美兩國尤為重要。瘋草的蔓延不僅在養(yǎng)殖方面造成巨大損失，在荒漠化治理、草原生態(tài)維護(hù)等環(huán)境問題上也增添很多新麻煩。經(jīng)過數(shù)十年的探索與研究，瘋草的中毒機(jī)理與主要毒性成分已基本闡明清晰，但針對不同的毒性物質(zhì)與中毒機(jī)理所研制出的解救藥物仍然不具有推廣性與高效性。而關(guān)于瘋草利用的相關(guān)研究在科學(xué)界成果斐然，其全面豐富的營養(yǎng)特性、嶄新高效的醫(yī)學(xué)價(jià)值以及抗旱抗寒的植物特點(diǎn)給了瘋草“化敵為友”的新途徑。因此我們應(yīng)把瘋草防控研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到瘋草的開發(fā)利用上，將瘋草變廢為寶，這對我們國家的土地問題、糧食問題和環(huán)境問題的解決有著深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)

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[2]路浩，榮杰，趙寶玉，等.苦馬豆素對SD大鼠血液生化指標(biāo)的影響[J].中國獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2012，32 （3）：451-456.

[3]McLainRomero J，Creamer R，Zepeda H，et al. The toxicosis of Embellisia fungi from locoweed（Oxytropis lambertii）is similar to locoweed toxicosis in rat [J].Journal of Animal Science，2004，82：2169-2174.

[4]Lu H，Wang S，Wang W，Zhang L，Zhao B.Effect of swainsonine in Oxytropis kansuensis on Golgiα-mannosidase IIexpression in the brain tissues of Sprague-Dawley rats.Journal of agricultural and food chemistry.2014 Jul;62（30）：7407-12.

[5]周啟武;趙寶玉;路浩;王姍姍;張樑;溫偉利;楊曉雯.中國西部天然草地瘋草生態(tài)及動(dòng)物瘋草中毒研究與防控現(xiàn)狀[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，（06）：1280-1296.

[6]童德文.苦馬豆素—BSA的合成及其免疫原性研究[C].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2000.

[7]吳金霞，陳彥龍，何進(jìn)剛.生物技術(shù)在牧草品質(zhì)改良中的應(yīng)用[J].草業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（1）：1-9.

[8]樊月圓.黃花變異黃芪生物堿成分研究[C].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2006.

作者簡介：姓名：王圣翔，1999.8，男，漢族，山東省榮成市，本科在讀，研究方向：動(dòng)物中毒病與藥物毒理