國內(nèi)外瘋草中毒機理及防控研究進展

任曉珺 朱逸涵

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 712100）

瘋草是豆科棘豆屬和黃芪屬有毒植物的統(tǒng)稱，因其含有能使動物出現(xiàn)以精神沉郁、反應(yīng)遲鈍、頭部水平震顫、步態(tài)蹣跚、后肢麻痹等神經(jīng)癥狀為特征的慢性中毒的有毒成分——苦馬豆素，瘋草成為世界范圍內(nèi)危害草地畜牧業(yè)健康發(fā)展的毒草[1]，在北美洲、南美洲、亞洲、歐洲、大洋洲等州域均有分布[2-6]，對各國的草地畜牧業(yè)、草地生態(tài)、動物機體等方面均造成嚴(yán)重危害。

筆者根據(jù)現(xiàn)有文獻資料，將國內(nèi)外瘋草類植物的研究歷史、毒理學(xué)和防控技術(shù)等方面的進展綜合概述于本文，旨在為我國天然草地動物瘋草中毒病的毒理機制、防控技術(shù)與高效利用研究提供借鑒。

1 國內(nèi)外瘋草研究歷史

當(dāng)前世界草地面積為35 億公頃[7]，豐富的草場資源在給我們帶來便利的同時，也出現(xiàn)了諸如草場毒草化的問題。隨著瘋草泛濫之勢愈演愈烈，國內(nèi)外科學(xué)家相繼開始對該毒草進行研究。

中國對天然草地瘋草中毒的研究起步較晚，直至20 世紀(jì)50 年代才開始。任繼周于1954 年首次報道西北和華北天然草地硬毛棘豆和有毒黃芪能引起家畜中毒，是中國動物瘋草中毒的最早報道[8]。

而外國科學(xué)家（以美國為例）對瘋草及其中毒病的研究歷史可追溯到18 世紀(jì)末[9]。1873 年加利福尼亞南部爆發(fā)的黃芪屬植物中毒是美國動物瘋草中毒的最早報道[10]。

從最初報道至今，各國均已進行了瘋草毒性災(zāi)害發(fā)現(xiàn)、瘋草毒素確證、苦馬豆素毒性研究、瘋草災(zāi)害防控技術(shù)研究這4個階段[11,12]。

2 瘋草中毒機理研究

瘋草的主要有毒成分是吲哚里西啶生物堿——苦馬豆素[13]，以下是目前研究發(fā)現(xiàn)的3 種中毒機理。

2.1 抑制Ⅱ類α-甘露糖苷酶的作用

苦馬豆素可抑制Ⅱ類α-甘露糖苷酶活性[14]。

2.1.1 高爾基體α-甘露糖苷酶Ⅱ

高爾基體α-甘露糖苷酶Ⅱ是胞內(nèi)蛋白完成N-糖基化過程所需的重要酶類，其活性降低將會直接影響糖蛋白的合成，而動物體的蛋白質(zhì)必須經(jīng)由糖苷水解酶家族的作用才能產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)[15]。當(dāng)苦馬豆素作用于生物體時，動物自身的細胞膜受體、細胞表面膜黏附分子的功能會發(fā)生紊亂，繼而產(chǎn)生細胞變性。

2.1.2 溶酶體α-甘露糖苷酶

苦馬豆素陽離子與甘露糖陽離子的空間結(jié)構(gòu)十分相似，且能與甘露糖苷酶高度親和，它可以抑制溶酶體α-甘露糖苷酶的活性，引起寡糖積累，導(dǎo)致細胞（尤其是神經(jīng)細胞和胎盤細胞）產(chǎn)生空泡變性，使動物機體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等出現(xiàn)功能失調(diào)。

綜上所述，苦馬豆素導(dǎo)致的細胞內(nèi)糖蛋白合成功能障礙、甘露糖蓄積是引起瘋草病的重要原因[16]，但有關(guān)其分子層面的中毒機理仍需進一步探索[17]。

2.2 誘導(dǎo)神經(jīng)細胞凋亡

體內(nèi)外毒性試驗研究證實，苦馬豆素可通過死亡受體通路和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑誘導(dǎo)SD 大鼠腦組織和大腦皮質(zhì)神經(jīng)細胞發(fā)生凋亡[18,19]。

2.3 引起細胞損傷

有研究顯示，苦馬豆素通過自噬機制使細胞產(chǎn)生損傷[17]。

3 瘋草中毒防控技術(shù)研究

通過對國內(nèi)外瘋草中毒史的研究，可以將其防控手段歸納為兩類，即傳統(tǒng)防控技術(shù)和現(xiàn)代防控技術(shù)[11]。

3.1 傳統(tǒng)防控技術(shù)

傳統(tǒng)防控技術(shù)主要是針對有毒植物本身入手，通過點火焚燒、人工挖根、使用化學(xué)試劑等方法進行防除。這些方法各有優(yōu)劣：點火焚燒法簡單易行，但會造成嚴(yán)重的污染，且存在很有可能無法根除；人工挖根法成本低，但效率低下，容易影響草場生態(tài)；化學(xué)除草法效果顯著，可保證毒草苗期全滅、養(yǎng)期和盛花期滅除80%以上，但其無法根除瘋草，需堅持每年用藥。

3.2 現(xiàn)代防控技術(shù)

隨著人們逐步意識到健康天然草地對生態(tài)的重要性，以及隨著科技的發(fā)展，草場管理機制不斷健全，存在局限性、不徹底性等明顯缺點的傳統(tǒng)防控技術(shù)目前基本不再采用，取而代之的是成本較低、效果顯著、安全穩(wěn)定、幾無污染的現(xiàn)代防控技術(shù)。

3.2.1 針對有毒植物本身

通過引入能與瘋草競爭、抑制其生長的物種來達到防除有毒植物的目的，包括接種特異性病原微生物，人為引發(fā)病害，致使瘋草死亡；培養(yǎng)專嗜瘋草的昆蟲并釋放在密集區(qū)，使得瘋草枯萎；種植競爭性牧草，有效抑制瘋草瘋長。

在根除的同時，考慮到瘋草具有較為良好的營養(yǎng)價值，不失為一種潛在的糧草資源，因此也可以采用青貯的方法進行脫毒，化毒草為飼草，充分利用。

3.2.2 針對動物避免中毒

進行避食訓(xùn)練，在日糧中混雜氯化鋰等藥物，使動物厭惡瘋草，避免采食；采用圍欄輪牧的方法，以對瘋草遲鈍的動物代替敏感動物放牧于瘋草集中區(qū)，極大程度避免中毒的發(fā)生；利用免疫學(xué)原理，推廣疫苗接種，使動物產(chǎn)生苦馬豆素抗體，產(chǎn)生免疫力；在動物采食瘋草的季節(jié)，隨精料補飼瘋草解毒劑，延遲動物中毒癥狀出現(xiàn)的時間，避過瘋草中毒季節(jié)。

4 展望

作為一個全球性問題，動物瘋草中毒問題長時間以來一直牽絆著世界草地畜牧業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，尤其是對美國、加拿大、澳大利亞、墨西哥和中國等草地資源大國來說，其造成的嚴(yán)重損失促使各國政府重視相關(guān)研究，以期能早日改善瘋草災(zāi)害所帶來的不利局面。

作為瘋草災(zāi)害大國，中國擁有數(shù)十種瘋草類毒草，其占地面積高達1100 萬公頃，一年可造成數(shù)十億元的直接經(jīng)濟損失[20]。雖然瘋草災(zāi)害已得到較為有效的控制，但時至今日，人們依舊在探尋怎樣更高效地利用瘋草，使其“變害為利”，從根本上解決生態(tài)問題。

對此，研究人員可以在知悉本國瘋草種類、分布區(qū)域、生長習(xí)性等信息的基礎(chǔ)上，深入探索瘋草災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律、中毒機理，從瘋草本身（減弱毒性）和動物自身（增強耐毒性）這兩方面出發(fā)，發(fā)掘更高效的防控措施。