關于瘋草中毒機制的最新研究進展

劉東堯

（西北農林科技大學動物醫學院 712100）

1 瘋草中毒簡介

瘋草（locoweed）是一大類含有苦馬豆素的豆科棘豆屬和黃芪屬有毒植物的總稱。動物過量采食后會逐漸表現出慢性的神經癥狀，主要包括頭部震顫，后驅麻痹，也可以導致懷孕母羊的流產。瘋草在全世界分布廣泛，在我國主要分布在西藏、青海、新疆、內蒙、甘肅等地區。瘋草?。╨ocoism）的相關癥狀首次于1873在美國加利福尼亞州南部的黃芪屬植物中毒病例中被報道。1980年，澳大利亞學者Peter等人首次從苦馬豆（Swainsona canescens）中分離出了苦馬豆素，并且證實苦馬豆素是α-甘露糖苷酶的抑制劑。而且現已證實苦馬豆素是瘋草中主要的有毒物質[1]。綿陽、山羊和馬屬動物對瘋草中毒較為敏感。而且臨床癥狀隨著苦馬豆素攝入計量增多逐漸加劇。在牧草缺乏的秋末和春初瘋草占據著大部分草場的空間，這是造成家畜瘋草病出現季節性流行的主要原因。

2 病理變化及致病機制

瘋草中毒動物的中樞神經神經元會表現出明顯空泡變性，胞漿內出現淡染的折光性小體。特別是浦肯野神經元，以及位于小腦、腦橋、延髓的神經元都可以觀察到這樣的明顯病變。除此之外，在胰腺的濾泡細胞、甲狀腺濾泡細胞、肝細胞和腎小管上皮細胞都可以觀察的到空泡變性。有實驗證明苦馬豆素引起的損傷要先于動物機體表現出明顯的神經癥狀，在苦馬豆素誘導的小鼠模型中，可以明顯的觀察到肝臟，脾臟中有炎性細胞的聚集[2]。到目前為止，體內體外的實驗中都證明了苦馬豆素可以抑制細胞中α-甘露糖苷酶的活性從而導致α-甘露糖苷的蓄積[3]。在體外實驗中，苦馬豆素以一個時間依賴的處理方式顯著的降低了肝細胞中的α-甘露糖苷酶的活性。在接受口服苦馬豆素的大鼠中毒模型中，大腦皮層和海馬層的α-甘露糖苷酶的mRNA表達量都顯著降低，結果進一步說明苦馬豆素引起的α-甘露糖苷酶表達量下降，活性減弱在瘋草中毒造成神經癥狀中起重要作用[4]。近些年一系列文章證實了苦馬豆素可以導致細胞凋亡和自噬[5]。凋亡又名細胞的程序性死亡，是依靠一系列半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶來順序激活一系列的底物形成瀑布最終導致DNA雙鏈和細胞骨架等重要細胞結構降解的過程。激活細胞凋亡有兩種方式包括內源途徑和外援途徑，分別通過線粒體或者死亡受體介導，最終都可激活caspase3從而形成瀑布導致凋亡的發生。另一種研究較為廣泛的細胞死亡類型是細胞自噬。自噬可以根據形成自噬體的大小，位置，發生自噬的靶細胞器分為自噬，微自噬和選擇性自噬。自噬最關鍵的過程是自噬泡的形成，自噬泡首先在ULK1復合物和ATG5‐ATG12‐ATG16復合物的作用下不斷延展，接著在封口處，泛素化的蛋白會與p60 和 LC3II形成完整的自噬泡，最終與溶酶體相融合，開始降解其內容物。趙寶玉等人發現苦馬豆素主要通過死亡受體途徑介導細胞凋亡的發生，有體外實驗證明在大鼠皮質神經元中苦馬豆素可以顯著激活 caspase-3, -8和 -12的表達，而不引起caspase-9含量的變化[6]。在另外一組體外試驗中，苦馬豆素顯著調低了腎小管上皮細胞中pI3K/AKT/mTOR通路，阻止了mTOR對于ULK1中第757號位的絲氨酸的磷酸化，導致ULK1的激活，啟動了細胞自噬[7]。體外試驗中細胞在受到苦馬豆素的刺激后會誘導凋亡和自噬的發生，在體內這樣的機制可以將損傷限制在較小的范圍內[8]。有趣的是，最新的研究表明苦馬豆素引起的細胞自噬可能會幫助細胞避免更大的損傷——避免凋亡的發生。有相關的實驗證明，在mTOR抑制劑雷帕霉素的作用下，苦馬豆素不僅可以啟動細胞的自噬而且可以減少細胞凋亡的發生，相反利用自噬抑制劑bafilomycin A1可以增加細胞凋亡的發生[9]。

3 總結與展望

畜牧業是我國西部經濟發展的支柱產業，也是打贏西部精準脫貧攻堅戰的重要戰場。中國擁有天然草原面積3.97億hm2，約占國土面積的41.7%。但長期以來，由于人口增長，超載過牧，導致天然草原嚴重退化，使得有毒植物大量繁殖蔓延開來，加大了家畜誤食的風險，經濟損失巨大。對中毒家畜進行及時隔離、恢復，可極大的極高家畜恢復的可能性。通過建立小的瘋草凈化牧場進行輪牧，此方法已經在西藏等地區取得良好的成效。瘋草的抗逆性極強，根系發達，是防風固沙的沙漠衛士。絕不可一味的進行滅草除草。而且有相關研究表明瘋草雖然有毒但營養價值高，與優質的苜蓿青干草的營養價值相近。且在清水浸泡脫毒的方法下大大提高家畜對于瘋草的耐受性?？梢詾榇杭镜牡鞍籽a飼或抗災備用牧草[10]。