瘋草中毒機理及國內外防控研究進展

摘要：西部天然草地是我國西北地區畜牧業的基石，也是我國西部環境生態環境的重要屏障。但由于自然條件的惡劣與人為管理建設的落后，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、內蒙古和青海等省份的牧區。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聚集的溶酶體貯積病，從而引起細胞受體功能異常并出現廣泛空泡變性，最終導致中毒動物多臟器病變并出現神經癥狀。本文就瘋草的中毒機理和國內外防控應用相關技術進行綜述，為瘋草的研究與防治提供幫助。

關鍵詞：瘋草;毒性;中毒機理;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，因此如不及時加以控制，很容易引起動物死亡。瘋草中毒主要以神經機能紊亂為主，如頭部震顫，步伐蹣跚，反應遲鈍，同時還會引起家畜生殖方面的問題如性欲降低，流產，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。在我國已報道能引起動物中毒的主要有12種，如黃花棘豆、甘肅棘豆、小花棘豆、冰川棘豆等[2]。據統計，我國草場僅瘋草面積覆蓋已經超過一千萬公頃，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，人們認為引起家畜中毒的有毒成分是瘋草的最終代謝產物，但通過深入研究發現部分有毒植物的毒性成分與其次生代謝產物相關。現階段毒理學家依據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瘋草產毒機制研究

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

2 瘋草中毒機理研究

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

3 國內外瘋草中毒的防控和應用進展

3.1 ?防控技術

傳統的防控技術主要包括焚燒、挖除及化學藥物噴灑等，但由于此類方法應用局限，危害環境，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代防控技術近些年來廣受歡迎，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良，但仍然存在著不適用大面積草原、可能出現生物入侵等弊端，特別是因為其引入外來物種導致的不可控性在瘋草防控的同時也帶來了新的風險與挑戰。管理法包括生態系統控制法、青貯脫毒、避食訓練、解毒劑應用等[5]，但因其技術門檻較高，方法不成熟，目前仍難以普及。

隨著分子生物學的進步，目前很多學者已經開始在分子水平探索新的瘋草防控技術。童德文[6]通過合成SW-BSA研制出苦馬豆素疫苗，運用免疫學技術對家畜瘋草中毒的預防作出巨大貢獻。吳金霞等[7]采用克隆特異性功能基因的技術對瘋草內主要的產毒內生真菌進行脫毒改良，使瘋草變為一種高品質牧草。還有利用雜交技術、基因工程改造等方法對瘋草毒性成分進行轉化與消除。這類方法摒棄以往的通過消滅瘋草來防控的觀念，轉而通過基因改良的方式揚長避短，不僅防止了中毒現象的出現，還對飼料營養、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 ? 應用前景

3.2.1 ?藥物應用價值

瘋草引起家畜中毒的主要物質是苦馬豆素，但其同時也是一種新興的抗癌藥物，SW可通過激活線粒體信號轉導通路的方式誘導腫瘤細胞凋亡，還可以對腫瘤細胞表面的相關蛋白起作用從而降低其擴散性與對健康組織的粘附性;SW可通過劑量的高低對機體的免疫功能實現雙向調節;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 ?飼料應用價值

瘋草中不僅含有豐富的植物蛋白，其他營養成分也相對全面，可作為圈養家畜的補充飼料使用，使用前應注意需要對瘋草進行青貯、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間動物可以自愈恢復健康，因此在特殊情況下可采用間歇飼喂的方法使用未經處理的瘋草飼料，但需密切關注使用種類和用量[8]。

4 總結與展望

瘋草中毒的預防和治療是一個世界性難題，且對全球畜牧業的重要支柱的中美兩國尤為重要。瘋草的蔓延不僅在養殖方面造成巨大損失，在荒漠化治理、草原生態維護等環境問題上也增添很多新麻煩。經過數十年的探索與研究，瘋草的中毒機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與中毒機理所研制出的解救藥物仍然不具有推廣性與高效性。而關于瘋草利用的相關研究在科學界成果斐然，其全面豐富的營養特性、嶄新高效的醫學價值以及抗旱抗寒的植物特點給了瘋草“化敵為友”的新途徑。因此我們應把瘋草防控研究重點轉移到瘋草的開發利用上，將瘋草變廢為寶，這對我們國家的土地問題、糧食問題和環境問題的解決有著深遠的意義。

參考文獻

[1]楊小平.動物棘豆屬瘋草中毒的臨床癥狀[J].武漢科技學院學報，2002，15（3）：25-28.

[2]路浩，榮杰，趙寶玉，等.苦馬豆素對SD大鼠血液生化指標的影響[J].中國獸醫學報，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及動物瘋草中毒研究與防控現狀[J].中國農業科學，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].西北農林科技大學，2000.

[7]吳金霞，陳彥龍，何進剛.生物技術在牧草品質改良中的應用[J].草業學報，2007，16（1）：1-9.

[8]樊月圓.黃花變異黃芪生物堿成分研究[C].西北農林科技大學，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：動物中毒病與藥物毒理