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(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院中國(guó)西部有毒植物研究所， 陜西 楊凌 712100； 2. 楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院動(dòng)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(dòng)物疫病預(yù)防控制中心， 內(nèi)蒙古 阿拉善 750300； 6. 青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)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(duì)維護(hù)動(dòng)植物多樣性，保障草地安全、食品安全、人類(lèi)和動(dòng)物生存環(huán)境等方面具有十分重要的作用[3]。然而，長(zhǎng)期以來(lái)受到氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)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(jìn)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(dǎo)致放牧動(dòng)物因饑餓被迫采食或誤食中毒的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，嚴(yán)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(kāi)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(yán)重的有毒植物之一。目前，已報(bào)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(yán)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(yán)重危害草地畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)PAs的研究主要集中在代謝方式及毒理學(xué)研究，對(duì)于含PAs有毒植物的資源分布、危害程度及科學(xué)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(zāi)害狀況及危害、PAs結(jié)構(gòu)及毒性機(jī)理研究以及綜合利用等方面進(jìn)行分析，以期使人們充分認(rèn)識(shí)含PAs有毒植物在天然草地群落中的重要性，為科學(xué)合理地開(kāi)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(duì)含PAs有毒植物危害的認(rèn)識(shí)由來(lái)已久。早在16世紀(jì)80年代，國(guó)外研究者發(fā)現(xiàn)含PAs有毒植物可造成家畜中毒。19世紀(jì)70年代，國(guó)內(nèi)對(duì)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(duì)PAs的認(rèn)識(shí)也日益加深。人們對(duì)含PAs有毒植物的研究歷史總體可劃分為三個(gè)階段：

1.1 含PAs有毒植物的發(fā)現(xiàn)與認(rèn)識(shí)

18世紀(jì)80年代到20世紀(jì)70年代，是含PAs有毒植物種類(lèi)、分布及危害調(diào)查階段。1787年，英國(guó)科學(xué)家就認(rèn)識(shí)到Seneciojacobaea對(duì)家畜具有潛在中毒危害。1884年，美國(guó)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(lèi)植物中毒[12]及澳大利亞也有報(bào)道稱家畜因其中毒的事件[13]。我國(guó)PAs有毒植物引起家畜中毒的記載相對(duì)較晚。直到19世紀(jì)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(guò)對(duì)各國(guó)文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行整理總結(jié)，基本掌握含PAs有毒植物種類(lèi)、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(xué)與毒理學(xué)研究

20世紀(jì)60年代到21世紀(jì)初期，是含PAs有毒植物毒性成分分離鑒定、中毒機(jī)理和臨床病理學(xué)技術(shù)研究階段。在此之前，人們只認(rèn)識(shí)到這些植物會(huì)引起動(dòng)物中毒，但是對(duì)其主要毒性物質(zhì)一無(wú)所知。1966年，Culvenor等[16]從Amsinckiaintermedia中分離到PAs，并通過(guò)毒性試驗(yàn)證實(shí)歐洲千里光引起動(dòng)物中毒主要是PAs造成的。1968年，Bull等[13]利用化學(xué)分析方法發(fā)現(xiàn)多種植物都富含PAs，是引起反芻動(dòng)物和馬中毒主要原因。目前，已發(fā)現(xiàn)超過(guò)600多個(gè)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(lèi)化合物的總稱，但中毒機(jī)理一致。PAs本身表現(xiàn)出較低的毒性，但通過(guò)肝臟代謝后，生成的脫氫PAs會(huì)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(huì)引起腎臟、肺臟以及腦部損傷。截至目前，對(duì)PAs中毒機(jī)理仍在進(jìn)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(jì)至今，是含PAs有毒植物開(kāi)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(lèi)多、分布廣等特點(diǎn)，人工挖除和化學(xué)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(diǎn)。張紅等[17]發(fā)現(xiàn)天然草地上多種植物可以通過(guò)化感作用，對(duì)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(qiáng)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(shí)，很多含PAs有毒植物具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。因此，隨著人們對(duì)有毒植物認(rèn)識(shí)的提高，從生態(tài)環(huán)保角度出發(fā)，樹(shù)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(kāi)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(jiàn)含PAs有毒植物的種類(lèi)與地理分布

據(jù)報(bào)道，3%開(kāi)花植物中含有PAs，廣泛分布于世界各地，已發(fā)現(xiàn)超過(guò)600多個(gè)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(jiàn)含PAs有毒植物種類(lèi)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與資料查閱，根據(jù)含PAs植物危害程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)：豆科植物中4屬900種植物含有PAs，優(yōu)勢(shì)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(shì)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(shì)種屬包括天芥菜屬(Heliotropium)、琴頸草屬(Amsincki)、藍(lán)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(lèi)如表1所示。

2.2 常見(jiàn)含PAs有毒植物地理分布

含PAs有毒植物具有種類(lèi)多和分布廣的特點(diǎn)。因此，常見(jiàn)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(guó)常見(jiàn)優(yōu)勢(shì)種屬中，菊科植物在全國(guó)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(tái)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(jiàn)含PAs有毒植物種類(lèi)、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(zāi)害狀況及危害

PAs植物多數(shù)有特殊的氣味、適口性差，當(dāng)?shù)丶倚髮?duì)其具有一定的識(shí)別能力，一般不會(huì)主動(dòng)采食。但由于草場(chǎng)環(huán)境惡化，有毒植物泛濫，動(dòng)物因饑餓被迫采食或誤食含PAs有毒植物中毒現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。早在18世紀(jì)80年代，英國(guó)科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)S.jacobaea具有潛在的毒性危害，但當(dāng)時(shí)對(duì)其主要毒性成分尚不清楚。從20世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，有關(guān)家畜因采食含PAs植物中毒的報(bào)告層出不窮。王建元[14]、Bull[44]、Mendez[45]、Baker[46]和Odriozola[47]等相繼報(bào)道了中國(guó)、澳大利亞、巴西、美國(guó)、阿根廷等國(guó)家出現(xiàn)中毒的現(xiàn)象。同時(shí)，在英國(guó)和比利時(shí)，馬因采食S.jacobaea而造成中毒[48-49]，在法國(guó)S.jacobaea引起馬中毒病例也越來(lái)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(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉[52]。在西班牙牛群因同時(shí)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(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)約300萬(wàn)元的損失[54]。在澳大利亞S.jacobaea導(dǎo)致乳制品產(chǎn)業(yè)每年損失約1 700萬(wàn)元，牛肉產(chǎn)業(yè)每年損失約為306萬(wàn)元[55]。

研究發(fā)現(xiàn)，豬對(duì)PAs最易感；馬、牛次之，山羊、綿羊耐受性最強(qiáng)；禽類(lèi)中，雞和火雞高度易感，日本鵪鶉耐受性較強(qiáng)；在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中，小鼠和大鼠最易感，兔子、倉(cāng)鼠、豚鼠以及沙土鼠次之[56]。肝臟疾病是這類(lèi)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(xì)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(huì)損傷肺臟、心血管、腎臟和大腦等器官。電鏡檢查肝細(xì)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(duì)超過(guò)26種動(dòng)物具有毒性危害[57]。本文整理統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)外動(dòng)物PAs中毒事件的多年文獻(xiàn)資料，如表2所示。

表2 國(guó)內(nèi)外動(dòng)物PAs中毒情況統(tǒng)計(jì)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(jī)理研究

4.1 PAs的結(jié)構(gòu)與毒性

PAs是由兩個(gè)吡咯啶環(huán)稠合共用一個(gè)氮原子構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架，并且與植物中有機(jī)酸酯化形成的一類(lèi)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(lái)劃分，主要分為2種類(lèi)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(lèi)型如圖1所示。

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

PAs的毒性與其化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)：飽和型PAs毒性較弱甚至無(wú)毒；不飽和型PAs毒性較強(qiáng)，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(gè)原子的PAs毒性最強(qiáng)，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(jiàn)PAs種類(lèi)有：Senecionine，Seneciphylline，Retrorsine，Senkirkine，Jacobine，Clivorine；紫草科常見(jiàn)PAs種類(lèi)有：Heliotrine，Lasiocarpine，Intermidine；豆科常見(jiàn)PAs種類(lèi)有：Monocrotaline[77]。含PAs有毒植物中主要毒性成分見(jiàn)表3。

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

4.2 PAs毒性機(jī)理

對(duì)于單個(gè)PAs的毒性，主要取決于化學(xué)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(dòng)力學(xué)[74]。PAs本身會(huì)表現(xiàn)出較低的毒性，但通過(guò)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(jī)體內(nèi)代謝方法Fig.2 Principal metabolism pathway of PAs in vitro

Retronecine型PAs進(jìn)入機(jī)體后，通過(guò)細(xì)胞色素P450將一個(gè)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(gè)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(guò)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(gè)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(tuán)，其與C8酮基基團(tuán)進(jìn)行縮合形成OHPAs，進(jìn)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(tuán)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(qiáng)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(shí)，也會(huì)釋放出大量DHNecs。DHNecs比DHPAs的活性低，而且水溶性強(qiáng)，因此DHNecs更容易逃避肝組織代謝，從而對(duì)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(qiáng)毒性外，機(jī)體也具有對(duì)PAs解毒功能。DHPAs產(chǎn)生碳正離子時(shí)，可結(jié)合1個(gè)谷胱甘肽(GSH)形成7-GSH-DHP或者結(jié)合2個(gè)GSH形成7,9-diGSH-DHP[94]。這種Ⅱ相反應(yīng)是機(jī)體解毒機(jī)制的一種。除上述所說(shuō)，機(jī)體內(nèi)酯酶也會(huì)水解OTO型或RET型的PAs中酯鍵，形成necic acids和necines。二者都是無(wú)毒代謝產(chǎn)物，并且由于其較高的水溶性，可以通過(guò)腎臟排泄。不過(guò)，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(qiáng)[98]。也就是說(shuō)，具有更復(fù)雜necic acids的大環(huán)二酯，其水解效率更低，毒性危害也更嚴(yán)重。除此之外，植物自身來(lái)源或者PAs代謝產(chǎn)生的N-oxides也具有很強(qiáng)的水溶性，一般可以通過(guò)腎臟排出體外[99]。然而，實(shí)驗(yàn)證明，多數(shù)氮氧化物在體內(nèi)通過(guò)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(xué)性質(zhì)被人熟知，但是人們往往忽略其藥學(xué)特性。作為生物堿，PAs同時(shí)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(bào)道，很多生物堿都具有抗菌活性，這與其類(lèi)次生代謝產(chǎn)物在植物中的防御作用有關(guān)。而在PAs中，對(duì)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(duì)其抗菌機(jī)制尚不清楚，但是1 mg·mL-1Usaramine對(duì)S.epidermis生物膜形成抑制率達(dá)到50%。不過(guò)，同等劑量下，對(duì)于P.aeruginosa生物膜形成沒(méi)有影響。此外，Monocrotaline和azido-Retronecine具有抗陰道毛滴蟲(chóng)(Trichomonasvaginalis)的活性。在1 mg·mL-1劑量下二者可造成T.vaginalis細(xì)胞死亡率分別在70%和85%。同時(shí)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)陰道上皮細(xì)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(huì)影響9種植物真菌的生長(zhǎng)，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(qiáng)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(guò)程是機(jī)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(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)增加，促使一氧化氮(NO)水平升高，導(dǎo)致炎性反應(yīng)增強(qiáng)。因此，調(diào)節(jié)炎性因子產(chǎn)生對(duì)治療炎癥有重要作用[102]。

Huang等[21]從見(jiàn)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(dǎo)RAW264.7巨噬細(xì)胞產(chǎn)生NO，通過(guò)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(xì)胞作為研究對(duì)象，研究Heliotropiumdigynum提取物對(duì)NO產(chǎn)生的影響。在25 μg·mL-1時(shí)，對(duì)NO抑制率可達(dá)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(duì)31個(gè)急性淋巴細(xì)胞白血病兒童進(jìn)行治療，12個(gè)患者以2 000 mg·m-2·d-1劑量進(jìn)行治療，1名患者在6個(gè)月后完全恢復(fù)[92]。此外，16個(gè)患者以2 500 mg·m-2·d-1劑量進(jìn)行治療。1名患者一個(gè)月后病情恢復(fù)。而慢性淋巴細(xì)胞白血病兒童在4個(gè)月后有部分病情恢復(fù)。結(jié)果表明，indicine-N-oxide具有治療急性淋巴細(xì)胞白血病的作用。但是，在治療過(guò)程中出現(xiàn)輕微的肝毒性。并且，劑量達(dá)到3 000 mg·m-2·d-1可以引起嚴(yán)重的肝毒性。Latendre等[24]對(duì)4～67歲年齡段的急慢性淋巴細(xì)胞白血病患者以3 000 mg·m-2·d-1劑量進(jìn)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(lái)研究對(duì)人類(lèi)癌細(xì)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(duì)這些癌細(xì)胞的IC50均小于100 μM。并檢測(cè)到有絲分裂時(shí)細(xì)胞周期停滯，紡錘體或相間微管的組織沒(méi)有明顯變化。

5.4 抗HIV活性

據(jù)報(bào)道，多羥基PAs具有抑制HIV病毒的活性。Australine和alexine是從栗豆樹(shù)(Castanospermumaustrale)和AlexaLeiopetela分離得到多羥基PAs。在濃度為0.1～10 mM時(shí)，會(huì)影響HIV糖苷酶活性，抑制N-聚糖的產(chǎn)生。從而對(duì)導(dǎo)致細(xì)胞和病毒體融合減少，限制HIV病毒的繁殖[26]。Taylor等[27]也證實(shí)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(dāng)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?chē)窠?jīng)系統(tǒng)的突觸間隙中，負(fù)責(zé)終止神經(jīng)沖動(dòng)。過(guò)度刺激ACh受體會(huì)導(dǎo)致抑郁等疾病。當(dāng)乙酰膽堿酯酶分泌減少，又會(huì)引起其他疾病，如阿爾茨海默病和重癥肌無(wú)力等。因此，該酶的抑制劑可用作治療的靶標(biāo)[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(shí)其抑制AChE的IC50范圍為0.275～0.769 mM。

Toma等[106]研究證實(shí)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(duì)鹽酸或者乙醇誘導(dǎo)胃潰瘍進(jìn)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(lèi)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(hù)

PAs植物是草地生態(tài)群落的重要組成部分，具有防風(fēng)固沙、防止水土流失、保護(hù)草地等重要生態(tài)作用。因此，對(duì)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(hù)與開(kāi)發(fā)利用并重等多種手段相結(jié)合的綜合利用技術(shù)，進(jìn)而防控PAs植物引起中毒災(zāi)害發(fā)生。有些PAs植物營(yíng)養(yǎng)豐富，是一種潛在的牧草資源，經(jīng)過(guò)脫毒或青貯后，可直接飼喂；有些則有藥用價(jià)值，具有抗菌、抗蟲(chóng)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(yíng)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(duì)PAs植物進(jìn)行脫毒研究，將其作為牧草資源加以利用，變害為利。吳國(guó)英[109]、劉曉學(xué)[110]等對(duì)天然草地橐吾屬有毒植物營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行檢測(cè)，證實(shí)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(yíng)養(yǎng)成分，且生長(zhǎng)密度大，若能在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的時(shí)期集中收割，并進(jìn)行科學(xué)有效的脫毒處理或?qū)倚筮M(jìn)行補(bǔ)飼，即可作為冬春季的蛋白補(bǔ)飼牧草或抗災(zāi)害備用牧草。

6.3 藥物開(kāi)發(fā)

眾所周知，PAs具有較強(qiáng)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(guó)，菊科千里光屬植物約有160余種，其中《全國(guó)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(guó)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(guó)國(guó)家食品藥品管理局批準(zhǔn)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A(yù)MPK通路。因此，對(duì)于天然草地PAs有毒植物資源醫(yī)用開(kāi)發(fā)和研究，不僅“變毒為藥”，還促進(jìn)當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，為農(nóng)牧民增收做出重要貢獻(xiàn)。

由于化學(xué)農(nóng)藥引起的抗藥性、藥物殘留及環(huán)境污染等問(wèn)題日益突出，因此，高效、低毒、易分解、無(wú)殘留的植物源性農(nóng)藥和獸藥的開(kāi)發(fā)研究受到越來(lái)越多的廣泛關(guān)注。胡冠芳等[108]采用浸漬法測(cè)定了30種有毒植物提取物對(duì)菜粉蝶4齡幼蟲(chóng)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(duì)菜粉蝶4齡幼蟲(chóng)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(duì)綠膿桿菌具有一定抑制活性。劉錦霞等[120]通過(guò)葉片載毒法、點(diǎn)滴法和葉碟法分別對(duì)黃帚橐吾乙醇提取物對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的胃毒活性、觸殺活性和拒食活性進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果表明：當(dāng)濃度為2.59 mg·mL-1時(shí)，黃帚橐吾乙醇提取物對(duì)棉鈴蟲(chóng)2～3齡幼蟲(chóng)拒食活性達(dá)到50%；在濃度為3.00 mg·mL-1時(shí)，致死率到達(dá)50%，且活性強(qiáng)度隨濃度增大而增強(qiáng)。因此，對(duì)具有殺蟲(chóng)抗菌活性的有毒植物開(kāi)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(lái)的危害，而且還為農(nóng)作物病蟲(chóng)害防治尋找一種高效穩(wěn)定、無(wú)殘留和綠色環(huán)保農(nóng)藥，最終實(shí)現(xiàn)草地畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)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(guó)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(fēng)固沙，保護(hù)草地生態(tài)等作用。因此，對(duì)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(hù)與開(kāi)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(yù)防PAs中毒災(zāi)害的發(fā)生。為了更好地防控含PAs有毒植物的災(zāi)害，合理利用含PAs有毒植物資源，還需在以下幾方面進(jìn)行深入研究。

(1)PAs生物合成機(jī)制。PAs是鳥(niǎo)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(jī)制尚不清楚。因此，采用生物學(xué)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(yíng)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(jī)制。前人研究表明，內(nèi)部酯環(huán)含有11～13個(gè)碳原子的不飽和型PAs通過(guò)肝臟代謝后形成的DHPAs，增強(qiáng)其毒性，從而導(dǎo)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(duì)其分子機(jī)制并不清楚。因此，結(jié)合體內(nèi)外試驗(yàn)研究，從細(xì)胞、亞細(xì)胞及分子水平闡明PAs的毒性機(jī)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(lèi)與生態(tài)分布，闡明PAs中毒災(zāi)害發(fā)生規(guī)律，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。同時(shí)，開(kāi)展我國(guó)天然草地含PAs有毒植物生態(tài)、生物、藥物及化學(xué)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(zāi)害綜合防控技術(shù)體系，對(duì)有效控制PAs中毒災(zāi)害的發(fā)生具有重要意義。

(4)PAs快速準(zhǔn)確檢測(cè)方法建立。目前，PAs檢測(cè)方法多種多樣，除了傳統(tǒng)化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)方法，很多國(guó)家也應(yīng)用免疫方法進(jìn)行快速檢測(cè)。相較于傳統(tǒng)檢測(cè)方法，免疫學(xué)方法不僅具有操作簡(jiǎn)單，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，并可提高檢測(cè)靈敏度，降低檢測(cè)成本。但是，很多產(chǎn)品都以多克隆抗體為檢測(cè)基礎(chǔ)，對(duì)于種類(lèi)繁多且毒性差異較大的PAs，無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行判定，建立新型快速檢測(cè)方法對(duì)預(yù)防和治療PAs中毒具有重要意義。