Vedligeholdelse i fangenskab og giftudvinding af Tityus serrulatus (brasiliansk gul skorpion) til produktion af modgift

Summary

Her præsenterer vi vellykkede vedligeholdelses- og giftekstraktionsprotokoller for storstilet Tityus serrulatus Lutz og Mello, 1922 (brasiliansk gul skorpion) husdyrhold med det formål at levere gift til efterfølgende produktion af skorpionmodgift for at imødekomme efterspørgslen fra det brasilianske sundhedssystem.

Abstract

Skorpiongift er et folkesundhedsproblem i flere tropiske og subtropiske lande. Tityus serrulatus Lutz og Mello, 1922 (brasiliansk gul skorpion) er ansvarlige for ca. 150.000 gifttilfælde om året i Brasilien, hvoraf 10% kræver modgiftbehandling for at vende livstruende gifteffekter. Derfor opretholdes tusindvis af T. serrulatus-individer under kontrollerede fangenskabsbetingelser til giftekstraktion, der efterfølgende anvendes til fremstilling af den nationale forsyning af skorpionmodgift. Instituto Butantan er det vigtigste laboratorium til fremstilling af modgift i Brasilien og leverer omkring 70.000 hætteglas med skorpionmodgift til det brasilianske sundhedssystem. Således er opdrætsprotokollerne og giftekstraktionsmetoderne nøglepunkter for succesen med storstilet, standardiseret giftproduktion. Formålet med denne artikel er at beskrive protokollerne for opdræt af T. serrulatus , der omfatter opdrætsrutinen og giftudvindingsprocedurerne, følger god fremstillingspraksis og sikrer dyrevelfærd. Denne praksis giver mulighed for at opretholde op til 20.000 dyr i fangenskab med en rutine på 3.000 til 5.000 skorpioner, der malkes månedligt i henhold til efterspørgslen efter modgiftfremstilling, hvilket opnår et gennemsnit på 90% af positiv ekstraktion.

Introduction

Skorpioner er leddyr, der tilhører klassen Arachnida, orden Scorpiones, som omfatter ca. 2.621 arter ^1,2. Disse dyr har et bredt geografisk område og er til stede på alle kontinenter undtagen Antarktis¹. Forgiftning forårsaget af skorpioner resulterer i sygelighed eller død for tusindvis af mennesker hvert år globalt³. I 2019 blev det anslået, at der var mere end 1,2 millioner ulykker og 3,500 årlige dødsfald forårsaget af disse dyr. I Brasilien er antallet af sager steget eksponentielt og nået mere end 100,000 sager om året siden 2017 ^4,5,6. Den ukontrollerede urbanisering, der er observeret i Brasilien i de sidste årtier uden tilstrækkelig spildevandsbehandling og regelmæssig indsamling og bortskaffelse af affald, forbundet med miljøforringelse og klimaændringer, har givet betingelser for spredning af invasive skorpioner, såsom T. serrulatus, hvilket øger kontakten med mennesker og dermed resulterer i skadelige ulykker ^4,7,8. Der er omkring 178 skorpionarter i Brasilien, men stik af medicinsk betydning er forårsaget af slægten Tityus, hvor fire arter (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus og T. obscurus) er af medicinsk bekymring, hvor Tityus serrulatus er ansvarlig for de mest alvorlige tilfælde og dødsfald 7,9.

Instituto Butantan er det vigtigste laboratorium til fremstilling af modgift i Brasilien og leverer ca. 70.000 hætteglas med skorpionmodgift til det brasilianske sundhedssystem. Kort fortalt omfatter de trin, der er involveret i fremstilling af modgift, podning af giftafledte antigener i heste, indsamling og oprensning af rige antistofplasma, hvilket resulterer i 5 ml hætteglas med skorpionmodgift. Hvert hætteglas er i stand til at neutralisere mindst 1 mg skorpiongift pr. ml modgift. Arthropods Bioterium er en integreret del af industricentret, der er ansvarlig for at levere kildematerialet til skorpionmodgiften.

Arthropods Bioterium på Instituto Butantan blev oprindeligt navngivet Laboratory of Arthropods og blev etableret i 1967. Det var dog først i 1995, at laboratoriet flyttede til et eksklusivt anlæg dedikeret til at huse giftige leddyr^10,11. På det tidspunkt blev skorpionerne holdt i et rum på 12 m² uden kontrolleret temperatur og fordelt på ca. 13 indhegninger, der hver husede maksimalt 300 dyr¹⁰. På grund af den stigende efterspørgsel efter gift gennem årene og det deraf følgende behov for at øge antallet af dyr sammen med forbedringer i giftudvindingsprocessen skete der en større ændring i 2016. Laboratoriet blev integreret i det industrielle centrum af Instituto Butantan og blev omdøbt til Arthropods Bioterium. Derudover flyttede Bioterium i 2016 til et nyt specialbygget anlæg. Det nye skorpionrum dækker et areal på 24 m² og indeholder ca. 48 polypropylenanlæg, der hver huser op til 300 dyr, som vist i figur 1. Dette resulterer i, at i alt 10.000 til 20.000 individer opretholdes under kontrollerede fangenskabsforhold med variationer i løbet af året. Skorpionerne forvaltes omhyggeligt under strenge opdrætsprotokoller for at sikre deres velfærd, samtidig med at de opfylder de høje produktionskrav og overholder god praksis og etiske standarder for dyrepleje. Til giftudvinding blev der designet og konstrueret et specifikt rum, der huser to luftstrømsskabe som vist i figur 2A. Disse skabe tjener som sikkerhedsforanstaltninger for at forhindre teknikere i at indånde giftpartikler under ekstraktionsproceduren. Personligt beskyttelsesudstyr (PPE) er obligatorisk for teknikerne, herunder syntetiske forklæder og FFP2-masker, for at undgå forurening og sikre deres sikkerhed.

Figur 1: Generelt billede af skorpionens rum i leddyrs bioterium. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figur 2: Arbejdsområde . (A) Generelt billede af giftekstraktionsrummet i leddyrbioterium. (B) Arbejdsflade for luftstrømskabinettet. Alle materialer og udstyr er forberedt og arrangeret på toppen af luftstrømsskabets arbejdsflade. Den sorte pil angiver elektrostimulatorenheden, og den røde pil angiver tangen. Klik her for at se en større version af denne figur.

Omkring 90% af T. serrulatus-skorpionerne i leddyrbioteriet stammer fra forskellige steder, indsamlet af kommunale sundhedsagenter som led i et overvågnings- og kontrolprogram for disse dyr. Skorpionerne fanges i byområder og sendes derefter til Instituto Butantan som en del af et samarbejdsprogram. T. serrulatus skorpioner er partenogenetiske, hvilket betyder, at fødslen opstår som følge af udviklingen af afkom fra ufrugtede æg uden tilstedeværelse af et individ af det modsatte køn¹². På grund af denne type reproduktion fødes nogle dyr i fangenskab i vores anlæg og opretholdes, indtil de når voksenfasen, efter en lignende opdrætsprotokol som beskrevet nedenfor. Når de når voksenstadiet, føjes de til giftekstraktionsrutinen. Ved ankomsten gennemgår skorpionerne indledende screening, og de under gode sundhedsforhold opbevares i kollektive kabinetter, der indeholder højst 350 individer, divideret med deres oprindelse. For hvert kabinet udfyldes dagligt en kontrolformular, der giver data om fodringsdatoen og den type bytte, der tilbydes (cricket eller kakerlak), vandforsyning, rengøringsprocedurer, antallet af døde dyr og antallet af resterende levende inde i kabinettet.

I en forudbestemt dagsorden udsættes dyrene for elektrisk stimulering, og den resulterende gift fra hundredvis af individer frysetørres derefter, hvilket resulterer i partier frysetørret gift. Det standardiserede gift opnået ved denne proces er bestemt til hesteimmunisering som led i fremstillingsprocessen samt at tilvejebringe referencemateriale til kvalitetskontrol af det aktive stof og slutproduktet.

Der er meget få faciliteter i verden, der er i stand til at holde et så stort antal skorpioner og udføre mængden af giftekstraktioner i overensstemmelse med god fremstillingspraksis og etisk brug af dyrene, som det gøres i leddyrs bioterium fra Instituto Butantan. Derfor er vores mål at beskrive skorpionvedligeholdelsesprotokollerne og giftekstraktionsprocedurerne, der anvendes i T. serrulatus-husdyrhold , som med succes leverer den nødvendige mængde gift til produktion af skorpionmodgift.

Protocol

Protokoller, der involverer hvirvelløse dyr, er undtaget fra Instituto Butantans udvalg for brug og pleje af dyrs godkendelse. Imidlertid følger vedligeholdelsen af skorpioner beskrevet her etiske parametre, og dyrevelfærd respekteres i henhold til artens behov. 1. Boliger Opbevar skorpionerne i fælles polypropylenbeholdere som kabinetter (højde 35 cm, bredde 35,5 cm, længde 72 cm), der indeholder højst 350 dyr. Anlæggene holdes under en kontrollere…

Representative Results

Tredive standard operationelle procedurer (SOP’er) blev udviklet for hver procedure, hvilket sikrer repeterbarheden af procedurerne blandt teknikere og overholdelse af kvalitetsparametre. Den gennemsnitlige dødelighed efter ekstraktionsproceduren er omkring 12%, hvilket kan betragtes som lavt i betragtning af elektrostimuleringsrutinen og fangenskabsmiljøet, hvor stressfaktorer med succes reduceres ved at anvende procedurerne. For at holde dyrene sunde placeres en bakke dækket med bomuld og…

Discussion

Anvendelsen af de beskrevne metoder giver os mulighed for at holde et stort antal T. serrulatus-individer og giver os konsekvent forudsigelighed for antallet af skorpioner, der er nødvendige til årlig giftproduktion. På denne måde er vi i stand til at levere nok partier gift på forhånd til at levere modgiftfremstillingsprocessen. Samtidig er udviklingen af forudbestemte tidsplaner for vedligeholdelse, fodring og giftekstraktion en væsentlig del af aktiviteterne og hjælper med at overholde de beskrevne pr…

Materials

Carboard sheet	NA	NA
Egg tray	NA	NA	cardboard 36 places egg trays
Electro stimulator device	Instituto Butantan	ART-FV-01	Internally designed for the venom extraction
Kraft paper	NA	NA	regular kraft paper
Making tape	NA	NA	White masking tape (24 mm x 50 m)
Polyproplene container	NA	NA	70 L Polypropylene box (H – 35 cm, W – 35.5 cm, L – 72 cm)
Polyproplene tray	NA	NA	Polypropylene tray (H – 3.0 cm, W – 18.5 cm, L – 30 cm)
Self-adhesive plastic	NA	NA