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(dòng)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(duì)各國(guó)的草地畜牧業(yè)、草地生態(tài)、動(dòng)物機(jī)體等方面均造成嚴(yán)重危害。

筆者根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)資料，將國(guó)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(jìn)展綜合概述于本文，旨在為我國(guó)天然草地動(dòng)物瘋草中毒病的毒理機(jī)制、防控技術(shù)與高效利用研究提供借鑒。

1 國(guó)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(chǎng)資源在給我們帶來(lái)便利的同時(shí)，也出現(xiàn)了諸如草場(chǎng)毒草化的問(wèn)題。隨著瘋草泛濫之勢(shì)愈演愈烈，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家相繼開(kāi)始對(duì)該毒草進(jìn)行研究。

中國(guó)對(duì)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(kāi)始。任繼周于1954 年首次報(bào)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(guó)動(dòng)物瘋草中毒的最早報(bào)道[8]。

而外國(guó)科學(xué)家（以美國(guó)為例）對(duì)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(guó)動(dòng)物瘋草中毒的最早報(bào)道[10]。

從最初報(bào)道至今，各國(guó)均已進(jìn)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(gè)階段[11,12]。

2 瘋草中毒機(jī)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(jī)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(guò)程所需的重要酶類，其活性降低將會(huì)直接影響糖蛋白的合成，而動(dòng)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(shí)，動(dòng)物自身的細(xì)胞膜受體、細(xì)胞表面膜黏附分子的功能會(huì)發(fā)生紊亂，繼而產(chǎn)生細(xì)胞變性。

2.1.2 溶酶體α-甘露糖苷酶

苦馬豆素陽(yáng)離子與甘露糖陽(yáng)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(xì)胞（尤其是神經(jīng)細(xì)胞和胎盤(pán)細(xì)胞）產(chǎn)生空泡變性，使動(dòng)物機(jī)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(xì)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(jī)理仍需進(jìn)一步探索[17]。

2.2 誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞凋亡

體內(nèi)外毒性試驗(yàn)研究證實(shí)，苦馬豆素可通過(guò)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(xì)胞發(fā)生凋亡[18,19]。

2.3 引起細(xì)胞損傷

有研究顯示，苦馬豆素通過(guò)自噬機(jī)制使細(xì)胞產(chǎn)生損傷[17]。

3 瘋草中毒防控技術(shù)研究

通過(guò)對(duì)國(guó)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(duì)有毒植物本身入手，通過(guò)點(diǎn)火焚燒、人工挖根、使用化學(xué)試劑等方法進(jìn)行防除。這些方法各有優(yōu)劣：點(diǎn)火焚燒法簡(jiǎn)單易行，但會(huì)造成嚴(yán)重的污染，且存在很有可能無(wú)法根除；人工挖根法成本低，但效率低下，容易影響草場(chǎng)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(wú)法根除瘋草，需堅(jiān)持每年用藥。

3.2 現(xiàn)代防控技術(shù)

隨著人們逐步意識(shí)到健康天然草地對(duì)生態(tài)的重要性，以及隨著科技的發(fā)展，草場(chǎng)管理機(jī)制不斷健全，存在局限性、不徹底性等明顯缺點(diǎn)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(wú)污染的現(xiàn)代防控技術(shù)。

3.2.1 針對(duì)有毒植物本身

通過(guò)引入能與瘋草競(jìng)爭(zhēng)、抑制其生長(zhǎng)的物種來(lái)達(dá)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(chóng)并釋放在密集區(qū)，使得瘋草枯萎；種植競(jìng)爭(zhēng)性牧草，有效抑制瘋草瘋長(zhǎng)。

在根除的同時(shí)，考慮到瘋草具有較為良好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(jìn)行脫毒，化毒草為飼草，充分利用。

3.2.2 針對(duì)動(dòng)物避免中毒

進(jìn)行避食訓(xùn)練，在日糧中混雜氯化鋰等藥物，使動(dòng)物厭惡瘋草，避免采食；采用圍欄輪牧的方法，以對(duì)瘋草遲鈍的動(dòng)物代替敏感動(dòng)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(dòng)物產(chǎn)生苦馬豆素抗體，產(chǎn)生免疫力；在動(dòng)物采食瘋草的季節(jié)，隨精料補(bǔ)飼瘋草解毒劑，延遲動(dòng)物中毒癥狀出現(xiàn)的時(shí)間，避過(guò)瘋草中毒季節(jié)。

4 展望

作為一個(gè)全球性問(wèn)題，動(dòng)物瘋草中毒問(wèn)題長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)一直牽絆著世界草地畜牧業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，尤其是對(duì)美國(guó)、加拿大、澳大利亞、墨西哥和中國(guó)等草地資源大國(guó)來(lái)說(shuō)，其造成的嚴(yán)重?fù)p失促使各國(guó)政府重視相關(guān)研究，以期能早日改善瘋草災(zāi)害所帶來(lái)的不利局面。

作為瘋草災(zāi)害大國(guó)，中國(guó)擁有數(shù)十種瘋草類毒草，其占地面積高達(dá)1100 萬(wàn)公頃，一年可造成數(shù)十億元的直接經(jīng)濟(jì)損失[20]。雖然瘋草災(zāi)害已得到較為有效的控制，但時(shí)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(wèn)題。

對(duì)此，研究人員可以在知悉本國(guó)瘋草種類、分布區(qū)域、生長(zhǎng)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(jī)理，從瘋草本身（減弱毒性）和動(dòng)物自身（增強(qiáng)耐毒性）這兩方面出發(fā)，發(fā)掘更高效的防控措施。