天然草地含吡咯里西啶類生物堿有毒植物研究進展

郭亞洲，趙世姣，沙日扣，馬永嘉，莫重輝，吳晨晨，路 浩，趙寶玉*

(1.西北農(nóng)林科技大學動物醫(yī)學院中國西部有毒植物研究所， 陜西 楊凌 712100； 2. 楊凌職業(yè)技術(shù)學院動物工程分院，陜西 楊凌 712100； 3. 昌都市畜牧總站， 西藏 昌都 854000； 4. 阿拉善左旗銀根蘇木綜合保障和技術(shù)推廣中心，內(nèi)蒙古 阿拉善 750300； 5. 阿拉善左旗動物疫病預防控制中心， 內(nèi)蒙古 阿拉善 750300； 6. 青海大學農(nóng)牧學院，青海西寧810016)

天然草地是世界上最大的生態(tài)系統(tǒng)，總面積約52.5億hm2，占全球陸地面積的37%[1-2]。草地不僅是全球面積最大的綠色生態(tài)屏障，也是發(fā)展草地畜牧業(yè)的重要基礎(chǔ)，對維護動植物多樣性，保障草地安全、食品安全、人類和動物生存環(huán)境等方面具有十分重要的作用[3]。然而，長期以來受到氣候變化和人類活動的影響，草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)遭到破壞，引起天然草地發(fā)生退化現(xiàn)象[4]。有資料顯示，全球約49.25%的草地發(fā)生退化，其中氣候因素占30.60%，而人為因素占39.40%[5]。草地退化進一步改變了草地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，致使可食牧草減少，而有毒植物滋生蔓延，導致放牧動物因饑餓被迫采食或誤食中毒的現(xiàn)象屢見不鮮，嚴重制約草地畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[6]。

吡咯里西啶生物堿(Pyrrolizidine alkaloids，PAs)是存在于3%的開花植物中的一種天然化合物，并且50%以上具有肝毒性、腎毒性以及致畸、致癌和遺傳毒性，少數(shù)甚至具有肺毒性[7-10]。含PAs植物是世界范圍內(nèi)影響草地畜牧業(yè)發(fā)展較為嚴重的有毒植物之一。目前，已報道6 000多種植物均含有PAs，主要分布在菊科、紫草科和豆科[11]。在可食牧草嚴重匱乏季節(jié)，牲畜被迫采食含PAs植物后引起慢性中毒，甚至死亡，嚴重危害草地畜牧業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。目前，國內(nèi)外對PAs的研究主要集中在代謝方式及毒理學研究，對于含PAs有毒植物的資源分布、危害程度及科學利用等情況的調(diào)查尚不系統(tǒng)。因此，本文從含PAs主要有毒植物的研究歷史、種屬及分布、在天然草地中災害狀況及危害、PAs結(jié)構(gòu)及毒性機理研究以及綜合利用等方面進行分析，以期使人們充分認識含PAs有毒植物在天然草地群落中的重要性，為科學合理地開發(fā)利用含PAs有毒植物資源提供理論依據(jù)。

1 含PAs有毒植物研究歷史

人們對含PAs有毒植物危害的認識由來已久。早在16世紀80年代，國外研究者發(fā)現(xiàn)含PAs有毒植物可造成家畜中毒。19世紀70年代，國內(nèi)對于PAs有毒植物引發(fā)的中毒才有記載。隨著人和家畜因PAs中毒事件不斷增多，研究者對PAs的認識也日益加深。人們對含PAs有毒植物的研究歷史總體可劃分為三個階段：

1.1 含PAs有毒植物的發(fā)現(xiàn)與認識

18世紀80年代到20世紀70年代，是含PAs有毒植物種類、分布及危害調(diào)查階段。1787年，英國科學家就認識到Seneciojacobaea對家畜具有潛在中毒危害。1884年，美國人發(fā)現(xiàn)密蘇里河附近的家畜患有一種被稱作“Missouri River bottom”的疾病，病源就是家畜采食密蘇里河附近的Senecioplattensis和Crotalariasagittalis引起的中毒病。1892年，艾奧瓦州東內(nèi)布拉斯加州地區(qū)1800匹馬死于這類植物中毒[12]及澳大利亞也有報道稱家畜因其中毒的事件[13]。我國PAs有毒植物引起家畜中毒的記載相對較晚。直到19世紀70年代，陜西地區(qū)發(fā)現(xiàn)250多匹幼駒采食羽葉千里光和狗舌草中毒死亡[14]。1968年，Bull等[15]總結(jié)發(fā)現(xiàn)，含PAs有毒植物主要分布在菊科、紫草科和豆科。隨后，研究者通過對各國文獻報道進行整理總結(jié)，基本掌握含PAs有毒植物種類、分布及危害狀況，為防控家畜PAs中毒的發(fā)生奠定理論基礎(chǔ)。

1.2 含PAs有毒植物毒物學與毒理學研究

20世紀60年代到21世紀初期，是含PAs有毒植物毒性成分分離鑒定、中毒機理和臨床病理學技術(shù)研究階段。在此之前，人們只認識到這些植物會引起動物中毒，但是對其主要毒性物質(zhì)一無所知。1966年，Culvenor等[16]從Amsinckiaintermedia中分離到PAs，并通過毒性試驗證實歐洲千里光引起動物中毒主要是PAs造成的。1968年，Bull等[13]利用化學分析方法發(fā)現(xiàn)多種植物都富含PAs，是引起反芻動物和馬中毒主要原因。目前，已發(fā)現(xiàn)超過600多個不同結(jié)構(gòu)的PAs及其氮氧化物存在于世界各地的6 000多種植物中。雖然PAs是一類化合物的總稱，但中毒機理一致。PAs本身表現(xiàn)出較低的毒性，但通過肝臟代謝后，生成的脫氫PAs會與蛋白質(zhì)、DNA和RNA結(jié)合，從而引起肝臟功能紊亂。此外，還會引起腎臟、肺臟以及腦部損傷。截至目前，對PAs中毒機理仍在進一步探索中。

1.3 含PAs有毒植物防控與綜合利用研究

21世紀至今，是含PAs有毒植物開展生物防控與綜合利用研究階段。由于含PAs有毒植物具有種類多、分布廣等特點，人工挖除和化學防除具有一定的局限性。因此，生物防控技術(shù)成為研究焦點。張紅等[17]發(fā)現(xiàn)天然草地上多種植物可以通過化感作用，對箭葉橐吾(Ligulariasagitta)種子的萌發(fā)具有抑制作用，從而減少箭葉橐吾的數(shù)量。此外，Bandarra P M[18]和Karam F C[19]等利用羊?qū)ηЮ锕鈱僦参锬褪苄暂^強的特性，控制千里光屬植物的滋生。在綜合利用方面，PAs具有抗微生物[20]、抗炎[21-23]、抗癌[24-25]、抗HIV[26-27]以及膽堿酯酶抑制[28]等活性，是潛在的藥用植物資源。同時，很多含PAs有毒植物具有較高的營養(yǎng)價值。因此，隨著人們對有毒植物認識的提高，從生態(tài)環(huán)保角度出發(fā)，樹立“變害為利，變廢為寶”的理念，把含PAs的植物作為可利用資源，將其開發(fā)為多功能產(chǎn)品，如植物源藥物、植物源農(nóng)藥、功能飼料或添加劑等[29]。

2 常見含PAs有毒植物的種類與地理分布

據(jù)報道，3%開花植物中含有PAs，廣泛分布于世界各地，已發(fā)現(xiàn)超過600多個不同結(jié)構(gòu)的PAs及其氮氧化物存在于世界各地的6 000多種植物中[11]，主要集中在菊科、紫草科和豆科[15]。

2.1 常見含PAs有毒植物種類

通過現(xiàn)場調(diào)查與資料查閱，根據(jù)含PAs植物危害程度進行統(tǒng)計：豆科植物中4屬900種植物含有PAs，優(yōu)勢種屬是豬屎豆屬(Crotalaria)植物，約占77.78%；菊科植物中60屬3 200種植物含有PAs，優(yōu)勢種屬包括千里光屬(Senecio)、橐吾屬(Ligularia)、狗舌草屬(Tephroseris)，其中千里光屬(Senecio)約占50%；紫草科植物中40屬1 700種植物含有PAs，優(yōu)勢種屬包括天芥菜屬(Heliotropium)、琴頸草屬(Amsincki)、藍薊屬(Echium)、琉璃草屬(Cynoglossum)和聚合草屬(Symphytum)，其中天芥菜屬(Heliotropium)植物約占9.4%[30]。含PAs主要有毒植物種類如表1所示。

2.2 常見含PAs有毒植物地理分布

含PAs有毒植物具有種類多和分布廣的特點。因此，常見含PAs有毒植物在世界各地均有分布，如亞洲、非洲、歐洲、大洋洲以及北美。在中國常見優(yōu)勢種屬中，菊科植物在全國均有分布[31]；豆科植物主要分布在華東地區(qū)福建和浙江，中南地區(qū)廣東、廣西、湖南和海南，西南地區(qū)四川、云南和貴州以及臺灣地區(qū)[32]；紫草科植物主要分布在云南、貴州、四川及西藏[33]。含PAs主要有毒植物地理分布如表1所示。

表1 常見含PAs有毒植物種類、生境和地理分布Table 1 The species,habitats and geographical distribution of poisonous plants containing PAs in natural grassland

續(xù)表1

續(xù)表1

3 天然草地含PAs有毒植物災害狀況及危害

PAs植物多數(shù)有特殊的氣味、適口性差，當?shù)丶倚髮ζ渚哂幸欢ǖ淖R別能力，一般不會主動采食。但由于草場環(huán)境惡化，有毒植物泛濫，動物因饑餓被迫采食或誤食含PAs有毒植物中毒現(xiàn)象屢見不鮮。早在18世紀80年代，英國科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)S.jacobaea具有潛在的毒性危害，但當時對其主要毒性成分尚不清楚。從20世紀60年代到現(xiàn)在，有關(guān)家畜因采食含PAs植物中毒的報告層出不窮。王建元[14]、Bull[44]、Mendez[45]、Baker[46]和Odriozola[47]等相繼報道了中國、澳大利亞、巴西、美國、阿根廷等國家出現(xiàn)中毒的現(xiàn)象。同時，在英國和比利時，馬因采食S.jacobaea而造成中毒[48-49]，在法國S.jacobaea引起馬中毒病例也越來越普遍[50]，在荷蘭牛群食用了被S.jacobaea污染的青貯草出現(xiàn)體重減輕、產(chǎn)奶量下降、神經(jīng)癥狀、腹瀉、濕疹和死亡[51]，在瑞士高寒草甸放牧的3頭牛因誤食S.alpinus導致嚴重腹瀉[52]。在西班牙牛群因同時采食S.vulgaris和E.vulgare而引起約700頭牛中毒，其中10頭死亡[53]。在南非每年約有10%的牛和5%的小型家畜因PAs中毒，造成當?shù)匦竽翗I(yè)約300萬元的損失[54]。在澳大利亞S.jacobaea導致乳制品產(chǎn)業(yè)每年損失約1 700萬元，牛肉產(chǎn)業(yè)每年損失約為306萬元[55]。

研究發(fā)現(xiàn)，豬對PAs最易感；馬、牛次之，山羊、綿羊耐受性最強；禽類中，雞和火雞高度易感，日本鵪鶉耐受性較強；在實驗動物中，小鼠和大鼠最易感，兔子、倉鼠、豚鼠以及沙土鼠次之[56]。肝臟疾病是這類植物中毒的主要臨床癥狀，主要包括慢性中毒和急性中毒。慢性中毒主要表現(xiàn)為食欲不振、黃疸和腹瀉；急性中毒主要表現(xiàn)為流涎、腹痛甚至死亡。解剖觀察發(fā)現(xiàn)，肝臟出現(xiàn)出血性壞死、肝巨細胞增多癥、靜脈阻塞、肝硬化、結(jié)節(jié)性增生和肝癌；慢性中毒還會損傷肺臟、心血管、腎臟和大腦等器官。電鏡檢查肝細胞結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，染色質(zhì)數(shù)量增加、線粒體結(jié)構(gòu)受損以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)量減少。目前已知，PAs有毒植物對超過26種動物具有毒性危害[57]。本文整理統(tǒng)計了國內(nèi)外動物PAs中毒事件的多年文獻資料，如表2所示。

表2 國內(nèi)外動物PAs中毒情況統(tǒng)計Table 2 Statistics of poisoning livestock by weeds containing PAs at home and abroad

4 PAs結(jié)構(gòu)及其毒性機理研究

4.1 PAs的結(jié)構(gòu)與毒性

PAs是由兩個吡咯啶環(huán)稠合共用一個氮原子構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架，并且與植物中有機酸酯化形成的一類化合物，雙稠吡咯環(huán)部分叫裂堿(necine)，酸部分叫裂酸(necic acid)。以裂堿的結(jié)構(gòu)來劃分，主要分為2種類型，即otonecine型(OTO)和retronecine型(RET)，又可根據(jù)1，2位是否形成雙鍵(即可形成烯丙酯結(jié)構(gòu))將其分為飽和型PAs(Saturation PAs)和不飽和型PAs(Unsaturation PAs)。裂堿上的氮原子可被氧化形成氮氧化物(N-oxides)，這是PAs在植物中存在的主要形式[74,75]。PAs結(jié)構(gòu)式及化合物類型如圖1所示。

圖1 PAs主要的分類及結(jié)構(gòu)式Fig.1 The main classifications and structures of PAs

PAs的毒性與其化學結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：飽和型PAs毒性較弱甚至無毒；不飽和型PAs毒性較強，并且具有典型的肝毒性，又被稱作肝毒性吡咯里西啶生物堿(hepatotoxic pyrrolizidine alkaloids，HPAs)。其中，內(nèi)部酯環(huán)含有11～13個原子的PAs毒性最強，不成環(huán)且含有雙酯鍵者毒性居中，含有單酯鍵者毒性次之[76]。菊科植物常見PAs種類有：Senecionine，Seneciphylline，Retrorsine，Senkirkine，Jacobine，Clivorine；紫草科常見PAs種類有：Heliotrine，Lasiocarpine，Intermidine；豆科常見PAs種類有：Monocrotaline[77]。含PAs有毒植物中主要毒性成分見表3。

表3 含PAs有毒植物中生物堿種類差異性Table3 Different alkaloids in plants containing Pyrrolizidine alkaloids

4.2 PAs毒性機理

對于單個PAs的毒性，主要取決于化學結(jié)構(gòu)和其在肝臟中的代謝及其物理性質(zhì)，比如親脂性、親油性和藥效動力學[74]。PAs本身會表現(xiàn)出較低的毒性，但通過其靶器官(肝臟)代謝后，形成的脫氫吡咯里西啶生物堿(DHPAs)是其主要毒性成分，其具體代謝途徑如圖2所示。

圖2 PAs在機體內(nèi)代謝方法Fig.2 Principal metabolism pathway of PAs in vitro

Retronecine型PAs進入機體后，通過細胞色素P450將一個羥基引入到necine的3位或者8位的碳原子上。這種羥化PAs(OHPAs)非常不穩(wěn)定，迅速脫氫，脫氫促使necine上自發(fā)形成一個重排的雙鍵，形成脫氫PAs(DHPAs)。而植物中存在形式較多的N-oxides，其不能直接轉(zhuǎn)化成OHPAs，通過胃腸消化、肝臟微粒體、NADH及NADPH等自由基的轉(zhuǎn)化，將其縮合成為DHPAs。Otonecine型PAs氮原子上含有一個甲基，8位碳原子具有酮基的作用。在N-甲基羥基化之后，其作為甲醛丟失，留下-NH官能團，其與C8酮基基團進行縮合形成OHPAs，進而脫氫形成DHPAs[12,74-75]。

DHPAs丟失羥基或者酯鍵后形成穩(wěn)定的碳正離子，其可以迅速和親核物質(zhì)結(jié)合。親核物質(zhì)多為含巰基(—SH)、羥基(—OH)和氨基(—NH)基團的蛋白質(zhì)、DNA和RNA[94]。DHPAs主要在肝臟內(nèi)形成，因此，具有很強的肝毒性，還有致癌、致畸性等毒性。此外，DHPAs還可以被水解，以醇(DHNecs)的形式存在[95]。研究發(fā)現(xiàn)，DHPAs在完成加成反應(yīng)的同時，也會釋放出大量DHNecs。DHNecs比DHPAs的活性低，而且水溶性強，因此DHNecs更容易逃避肝組織代謝，從而對其他組織產(chǎn)生毒性作用，例如，造成橫紋肌肉瘤、皮膚瘤和肺腫瘤等[96-97]。

除代謝活化增強毒性外，機體也具有對PAs解毒功能。DHPAs產(chǎn)生碳正離子時，可結(jié)合1個谷胱甘肽(GSH)形成7-GSH-DHP或者結(jié)合2個GSH形成7,9-diGSH-DHP[94]。這種Ⅱ相反應(yīng)是機體解毒機制的一種。除上述所說，機體內(nèi)酯酶也會水解OTO型或RET型的PAs中酯鍵，形成necic acids和necines。二者都是無毒代謝產(chǎn)物，并且由于其較高的水溶性，可以通過腎臟排泄。不過，其水解速率取決于酯鍵的空間位阻效應(yīng)，支鏈越多其抗水解作用越強[98]。也就是說，具有更復雜necic acids的大環(huán)二酯，其水解效率更低，毒性危害也更嚴重。除此之外，植物自身來源或者PAs代謝產(chǎn)生的N-oxides也具有很強的水溶性，一般可以通過腎臟排出體外[99]。然而，實驗證明，多數(shù)氮氧化物在體內(nèi)通過脫水或乙?；饔脤⑵滢D(zhuǎn)化為DHPAs而產(chǎn)生毒性[100]。

5 PAs藥理活性研究

盡管PAs毒理學性質(zhì)被人熟知，但是人們往往忽略其藥學特性。作為生物堿，PAs同時具有抗微生物、抗炎、抗癌、抗HIV以及膽堿酯酶抑制等活性作用，是潛在的藥用植物資源。

5.1 抗菌活性

據(jù)報道，很多生物堿都具有抗菌活性，這與其類次生代謝產(chǎn)物在植物中的防御作用有關(guān)。而在PAs中，對于光萼豬屎豆堿(Usaramine)、野百合堿(Monocrotaline)和疊氮-倒千里光堿(azido-Retronecine)的抗菌作用研究較多。Usaramine可以抑制表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)和綠膿桿菌(Pseudomonasaeruginosa)生物膜的形成。雖然，目前對其抗菌機制尚不清楚，但是1 mg·mL-1Usaramine對S.epidermis生物膜形成抑制率達到50%。不過，同等劑量下，對于P.aeruginosa生物膜形成沒有影響。此外，Monocrotaline和azido-Retronecine具有抗陰道毛滴蟲(Trichomonasvaginalis)的活性。在1 mg·mL-1劑量下二者可造成T.vaginalis細胞死亡率分別在70%和85%。同時，并沒有發(fā)現(xiàn)對陰道上皮細胞有損傷。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)從新疆千里光(Seneciojacobaea)中提取的PAs會影響9種植物真菌的生長，其中5種尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)，2種接骨木鐮刀菌(Fusariumsambucinum)和2種木霉菌屬(Trichodermaspp.)真菌。而S.jacobaea提取的PAs混合物中含有的Senecionine(12%)，Seneciphylline(22%)，Jacobine(24%)和Jaconine(24%)具有較強的抗真菌活性，其有效濃度為0.33～3.33 mM。其中，Trichodermaspp. 較為敏感[20]。

5.2 抗炎活性

炎癥過程是機體的一種生理反應(yīng)，目的是消除，中和或抑制感染或組織損傷引起的刺激[101]。炎性因子可引起誘導型一氧化氮合酶表達增加，促使一氧化氮(NO)水平升高，導致炎性反應(yīng)增強。因此，調(diào)節(jié)炎性因子產(chǎn)生對治療炎癥有重要作用[102]。

Huang等[21]從見血青(Liparisnervosa)中分離得到8種PAs，其中nervosine Ⅰ，nervosine Ⅱ，nervosine Ⅲ，nervosine Ⅳ，nervosine Ⅴ，nervosine Ⅵ為六種新型化合物，而lindelofidine和labumine為已知化合物。利用LPS誘導RAW264.7巨噬細胞產(chǎn)生NO，通過加入以上8種PAs，均可抑制NO產(chǎn)生，IC50分別為2.16～38.25 μM。Aboelmagd等[22]同樣利用巨噬細胞作為研究對象，研究Heliotropiumdigynum提取物對NO產(chǎn)生的影響。在25 μg·mL-1時，對NO抑制率可達到78%。其中含有heliotrine，heliotrine N-oxide，7-angelyolsincamidine N-oxide和europine，IC50分別是52.4,85.1,105.1和7.9 μM。角叉菜膠和透明質(zhì)酸等可引起的血管滲透壓增高和水腫。10 mg·kg-1Crotalaburnine可以明顯抑制角叉菜膠和透明質(zhì)酸引起的急性水腫。這種生物堿還可以抑制肉芽組織生成，并且是氫化可的松抑制效果的兩倍[23]。

5.3 抗癌活性

1992年，研究者利用indicine-N-oxide對31個急性淋巴細胞白血病兒童進行治療，12個患者以2 000 mg·m-2·d-1劑量進行治療，1名患者在6個月后完全恢復[92]。此外，16個患者以2 500 mg·m-2·d-1劑量進行治療。1名患者一個月后病情恢復。而慢性淋巴細胞白血病兒童在4個月后有部分病情恢復。結(jié)果表明，indicine-N-oxide具有治療急性淋巴細胞白血病的作用。但是，在治療過程中出現(xiàn)輕微的肝毒性。并且，劑量達到3 000 mg·m-2·d-1可以引起嚴重的肝毒性。Latendre等[24]對4～67歲年齡段的急慢性淋巴細胞白血病患者以3 000 mg·m-2·d-1劑量進行治療，不但能夠緩解患者病情，并且，22名患者中僅有1人出現(xiàn)肝臟衰竭。

Appadurai等[25]還將從Heliotropiumindicum提取到的indicine-N-oxide用來研究對人類癌細胞的影響，其中包括子宮癌，乳腺癌，前列腺癌等。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，indicine-N-oxide對這些癌細胞的IC50均小于100 μM。并檢測到有絲分裂時細胞周期停滯，紡錘體或相間微管的組織沒有明顯變化。

5.4 抗HIV活性

據(jù)報道，多羥基PAs具有抑制HIV病毒的活性。Australine和alexine是從栗豆樹(Castanospermumaustrale)和AlexaLeiopetela分離得到多羥基PAs。在濃度為0.1～10 mM時，會影響HIV糖苷酶活性，抑制N-聚糖的產(chǎn)生。從而對導致細胞和病毒體融合減少，限制HIV病毒的繁殖[26]。Taylor等[27]也證實從C.australe和A.Leiopetela分離得到的7,7a-diepialexine具有抑制HIV-1的活性，IC50為0.38 mM。其作用主要包括抑制HIV病毒α-甘露糖苷酶活性和降低HIV-1前體糖蛋白gp160的切割。

5.5 抗乙酰膽堿酯酶活性

乙酰膽堿酯酶(AchE)是一種催化乙酰膽堿(ACh)和其他充當神經(jīng)遞質(zhì)的酯水解的酶。它在神經(jīng)功能中起重要作用，主要存在于中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的突觸間隙中，負責終止神經(jīng)沖動。過度刺激ACh受體會導致抑郁等疾病。當乙酰膽堿酯酶分泌減少，又會引起其他疾病，如阿爾茨海默病和重癥肌無力等。因此，該酶的抑制劑可用作治療的靶標[104]。Benamar等[105]從Solenanthuslanatus中分離得到4種PAs，其中包括新化合物7-O-angeloylechinatine-N-oxide和已知化合物30-O-acetylheliosupine-N-oxide,heliosupine-N-oxide和heliosupine。4種化合物均有抑制AChE的作用，并且IC50都在0.53～0.6 mM。2017年，Benamar等[28]從Echiumconfusum中分離得到7-O-angeloyllycopsamine-N-oxide，echimidine-N-oxide，echimidine和7-O-angeloylretronecine，并且證實其抑制AChE的IC50范圍為0.275～0.769 mM。

Toma等[106]研究證實S.brasiliensis的葉和花序中的PAs可以用于治療小鼠和大鼠的胃痛和潰瘍性疾病。利用不同濃度PAs提取物(12.5，25和50 mg·kg-1)對鹽酸或者乙醇誘導胃潰瘍進行治療，損傷分別減少了32.9%，42.5%和66.8%。PAs混合物中主要包含senecionine，integerrimine，retrorsine，usaramine和seneciphylline。其中,12.5%的PAs提取物具有改善非甾體類消炎所引起的胃潰瘍。

6 含PAs有毒植物綜合利用建議

6.1 生態(tài)保護

PAs植物是草地生態(tài)群落的重要組成部分，具有防風固沙、防止水土流失、保護草地等重要生態(tài)作用。因此，對于PAs植物種群應(yīng)從傳統(tǒng)的防除觀念，轉(zhuǎn)變?yōu)閺纳鷳B(tài)角度出發(fā)、立足“變害為利，變廢為寶”、生態(tài)保護與開發(fā)利用并重等多種手段相結(jié)合的綜合利用技術(shù)，進而防控PAs植物引起中毒災害發(fā)生。有些PAs植物營養(yǎng)豐富，是一種潛在的牧草資源，經(jīng)過脫毒或青貯后，可直接飼喂；有些則有藥用價值，具有抗菌、抗蟲及抗癌等多種藥理活性[107-108]。

6.2 牧草資源利用

PAs植物可引起牲畜中毒給草地畜牧業(yè)造成巨大損失，但從營養(yǎng)角度考慮，有毒植物富含粗蛋白、粗脂肪、礦物元素等，是一種潛在的牧草資源，若能對PAs植物進行脫毒研究，將其作為牧草資源加以利用，變害為利。吳國英[109]、劉曉學[110]等對天然草地橐吾屬有毒植物營養(yǎng)成分進行檢測，證實橐吾屬植物在微量元素上優(yōu)于某些牧草。雖然，含PAs植物在干燥后依然具有毒性。但Wiedenfeld H等[74]研究發(fā)現(xiàn)含PAs含量在飼料青貯后可降低到20%。因此，鑒于含PAs有毒植物具有豐富的營養(yǎng)成分，且生長密度大，若能在營養(yǎng)價值高的時期集中收割，并進行科學有效的脫毒處理或?qū)倚筮M行補飼，即可作為冬春季的蛋白補飼牧草或抗災害備用牧草。

6.3 藥物開發(fā)

眾所周知，PAs具有較強的藥理活性，藥用植物資源。研究表明很多含PAs植物已在世界各地得到廣泛應(yīng)用，包括非洲[111]、澳大利亞[112]、斯里蘭卡[113]、歐洲[114]和印度[115]等。在我國，菊科千里光屬植物約有160余種，其中《全國中草藥匯編》中收載了17種[107]，其他的千里光屬中草藥主要在我國民間使用。千里光在臨床上入中藥湯劑使用不多，但是以其組方的中成藥品種數(shù)量卻較多。獲得我國國家食品藥品管理局批準的以千里光組方的中成藥品種已有27種，包括感冒消炎片、千柏鼻炎膠囊、千柏鼻炎片等OTC藥物[116]。此外，多種橐吾屬植物在民間也作為藥物應(yīng)用[117]，如Ahmad Randy等[118]研究發(fā)現(xiàn)蹄葉橐吾中含有的化合物3,4-dicaffeoylquinic acid可以有效調(diào)節(jié)脂代謝和激活AMPK通路。因此，對于天然草地PAs有毒植物資源醫(yī)用開發(fā)和研究，不僅“變毒為藥”，還促進當?shù)匦竽翗I(yè)經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，為農(nóng)牧民增收做出重要貢獻。

由于化學農(nóng)藥引起的抗藥性、藥物殘留及環(huán)境污染等問題日益突出，因此，高效、低毒、易分解、無殘留的植物源性農(nóng)藥和獸藥的開發(fā)研究受到越來越多的廣泛關(guān)注。胡冠芳等[108]采用浸漬法測定了30種有毒植物提取物對菜粉蝶4齡幼蟲的拒食和觸殺作用。結(jié)果表明，包括黃帚橐吾在內(nèi)的5種有毒植物甲醇提取物對菜粉蝶4齡幼蟲的拒食和觸殺效果比較明顯。王曉麗等[119]發(fā)現(xiàn)黃帚橐吾揮發(fā)油對綠膿桿菌具有一定抑制活性。劉錦霞等[120]通過葉片載毒法、點滴法和葉碟法分別對黃帚橐吾乙醇提取物對棉鈴蟲幼蟲的胃毒活性、觸殺活性和拒食活性進行了檢測，結(jié)果表明：當濃度為2.59 mg·mL-1時，黃帚橐吾乙醇提取物對棉鈴蟲2～3齡幼蟲拒食活性達到50%；在濃度為3.00 mg·mL-1時，致死率到達50%，且活性強度隨濃度增大而增強。因此，對具有殺蟲抗菌活性的有毒植物開發(fā)為植物源性農(nóng)藥，不僅可以有效化解有毒植物滋生給畜牧業(yè)帶來的危害，而且還為農(nóng)作物病蟲害防治尋找一種高效穩(wěn)定、無殘留和綠色環(huán)保農(nóng)藥，最終實現(xiàn)草地畜牧業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

7 展望

含PAs有毒植物已經(jīng)成為制約我國多地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙，但它是草地生態(tài)群落的重要組成部分，具有防風固沙，保護草地生態(tài)等作用。因此，對含PAs有毒植物防控需轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的防除觀念，從生態(tài)角度出發(fā)、立足于“變害為利，變廢為寶”、生態(tài)保護與開發(fā)利用并重，以生態(tài)控制為主多種手段相結(jié)合的綜合防控技術(shù)預防PAs中毒災害的發(fā)生。為了更好地防控含PAs有毒植物的災害，合理利用含PAs有毒植物資源，還需在以下幾方面進行深入研究。

(1)PAs生物合成機制。PAs是鳥氨酸衍生的生物堿，但植物內(nèi)部如何合成PAs以及產(chǎn)毒基因分子調(diào)控機制尚不清楚。因此，采用生物學技術(shù)明確PAs生物合成的調(diào)控方式，在此基礎(chǔ)上，在確保植物抗性及營養(yǎng)成分不減弱的情況下，敲除產(chǎn)毒基因，使其成為潛在的牧草資源。

(2)PAs中毒機制。前人研究表明，內(nèi)部酯環(huán)含有11～13個碳原子的不飽和型PAs通過肝臟代謝后形成的DHPAs，增強其毒性，從而導致肝毒性、腎毒性以及致畸、致癌和遺傳毒性，少數(shù)甚至具有肺毒性，但對其分子機制并不清楚。因此，結(jié)合體內(nèi)外試驗研究，從細胞、亞細胞及分子水平闡明PAs的毒性機制。

(3)PAs有毒植物分布。利用多層遙感技術(shù)結(jié)合地面野外調(diào)查，摸清PAs有毒植物種類與生態(tài)分布，闡明PAs中毒災害發(fā)生規(guī)律，并對其進行監(jiān)測預警。同時，開展我國天然草地含PAs有毒植物生態(tài)、生物、藥物及化學控制等綜合防控技術(shù)理論研究，構(gòu)建以生態(tài)治理為核心的PAs中毒災害綜合防控技術(shù)體系，對有效控制PAs中毒災害的發(fā)生具有重要意義。

(4)PAs快速準確檢測方法建立。目前，PAs檢測方法多種多樣，除了傳統(tǒng)化學物質(zhì)檢測方法，很多國家也應(yīng)用免疫方法進行快速檢測。相較于傳統(tǒng)檢測方法，免疫學方法不僅具有操作簡單，攜帶方便等優(yōu)點，并可提高檢測靈敏度，降低檢測成本。但是，很多產(chǎn)品都以多克隆抗體為檢測基礎(chǔ)，對于種類繁多且毒性差異較大的PAs，無法準確進行判定，建立新型快速檢測方法對預防和治療PAs中毒具有重要意義。