Pflege in Gefangenschaft und Giftextraktion von Tityus serrulatus (Brasilianischer Gelber Skorpion) zur Herstellung von Gegengift

Summary

Hier stellen wir erfolgreiche Erhaltungs- und Giftextraktionsprotokolle für die großflächige Haltung von Tityus serrulatus Lutz und Mello, 1922 (brasilianischer gelber Skorpion) vor, mit dem Ziel, Gift für die anschließende Skorpion-Gegengiftproduktion bereitzustellen, um den Bedarf des brasilianischen Gesundheitssystems zu decken.

Abstract

Die Vergiftung durch Skorpione ist in mehreren tropischen und subtropischen Ländern ein Problem der öffentlichen Gesundheit. Tityus serrulatus Lutz und Mello, 1922 (brasilianischer gelber Skorpion) sind für etwa 150.000 Vergiftungsfälle pro Jahr in Brasilien verantwortlich, von denen 10 % eine Gegengiftbehandlung erfordern, um lebensbedrohliche Giftwirkungen rückgängig zu machen. Daher werden Tausende von T. serrulatus-Individuen unter kontrollierten Gefangenschaftsbedingungen gehalten, um Gift zu extrahieren, das anschließend für die Herstellung des nationalen Vorrats an Skorpion-Gegengift verwendet wird. Das Instituto Butantan ist das wichtigste Labor zur Herstellung von Gegengiften in Brasilien und liefert etwa 70.000 Fläschchen mit Skorpion-Gegengift für das brasilianische Gesundheitssystem. Daher sind die Haltungsprotokolle und Giftextraktionsmethoden Schlüsselpunkte für den Erfolg einer großflächigen, standardisierten Giftproduktion. Das Ziel dieses Artikels ist es, die Protokolle für die Haltung von T. serrulatus in Gefangenschaft zu beschreiben, einschließlich der Haltungsroutine und der Verfahren zur Giftextraktion, der Einhaltung guter Herstellungspraktiken und der Gewährleistung des Tierschutzes. Diese Praktiken ermöglichen die Haltung von bis zu 20.000 Tieren in Gefangenschaft, mit einer Routine von 3.000 bis 5.000 Skorpionen, die monatlich gemolken werden, je nach Bedarf an Gegengiften, was eine durchschnittliche positive Extraktion von 90 % erreicht.

Introduction

Skorpione sind Gliederfüßer der Klasse Arachnida, Ordnung Scorpiones, die etwa 2.621 Arten umfasst ^1,2. Diese Tiere haben ein großes geografisches Verbreitungsgebiet und sind auf allen Kontinenten außer der Antarktis¹ vertreten. Vergiftungen, die durch Skorpione verursacht werden, führen jedes Jahr weltweit zur Morbidität oder zum Tod von Tausenden von Menschen³. Im Jahr 2019 gab es schätzungsweise mehr als 1,2 Millionen Unfälle und 3.500 Todesfälle pro Jahr, die durch diese Tiere verursacht wurden. In Brasilien steigt die Zahl der Fälle exponentiell an und erreicht seit 2017 mehr als 100.000 Fälle pro Jahr ^4,5,6. Die in den letzten Jahrzehnten in Brasilien beobachtete unkontrollierte Verstädterung ohne angemessene Abwasserbehandlung und regelmäßige Sammlung und Entsorgung von Müll, die mit Umweltzerstörung und Klimaveränderungen einhergeht, hat die Bedingungen für die Vermehrung invasiver Skorpione wie T. serrulatus geschaffen, die den Kontakt mit Menschen erhöhen und so zu schädlichen Unfällen führen 4,7,8 . Es gibt etwa 178 Skorpionarten in Brasilien, aber Stiche von medizinischer Bedeutung werden durch die Gattung Tityus verursacht, wobei vier Arten (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus und T. obscurus) medizinisch bedenklich sind, wobei Tityus serrulatus für die schwersten Fälle und Todesfälle verantwortlich ist ^7,9.

Das Instituto Butantan ist das wichtigste Labor zur Herstellung von Gegengiften in Brasilien und liefert etwa 70.000 Fläschchen mit Skorpion-Gegengift für das brasilianische Gesundheitssystem. Kurz gesagt, die Schritte bei der Herstellung von Gegengiften umfassen die Inokulation von aus Gift gewonnenen Antigenen bei Pferden, die Sammlung und Reinigung von reichhaltigem Antikörperplasma, was zu 5-ml-Fläschchen mit Skorpion-Gegengift führt. Jede Durchstechflasche ist in der Lage, mindestens 1 mg Skorpiongift pro ml Gegengift zu neutralisieren. Das Arthropoden-Bioterium ist ein integraler Bestandteil des Industriezentrums, das für die Bereitstellung des Ausgangsmaterials für das Gegengift des Skorpions verantwortlich ist.

Das Arthropoden-Bioterium am Instituto Butantan hieß ursprünglich Labor für Arthropoden und wurde 1967 gegründet. Erst 1995 zog das Labor in eine exklusive Einrichtung um, die der Unterbringung von Giftarthropoden gewidmet ist^10,11. Zu dieser Zeit wurden die Skorpione in einem Raum von 12^m2 ohne kontrollierte Temperatur gehalten und auf etwa 13 Gehege verteilt, in denen jeweils maximal 300 Tiere untergebracht waren¹⁰. Aufgrund der im Laufe der Jahre steigenden Nachfrage nach Gift und der daraus resultierenden Notwendigkeit, die Anzahl der Tiere zu erhöhen, sowie Verbesserungen im Giftextraktionsprozess kam es 2016 zu einer großen Veränderung. Das Labor wurde in das Industriezentrum des Instituto Butantan integriert und in Arthropods Bioterium umbenannt. Darüber hinaus zog das Bioterium 2016 in eine neue, eigens dafür gebaute Anlage um. Der neue Skorpionraum erstreckt sich über eine Fläche von 24^m2 und enthält ca. 48 Polypropylen-Gehege, in denen jeweils bis zu 300 Tiere untergebracht sind, wie in Abbildung 1 dargestellt. Dies führt dazu, dass insgesamt 10.000 bis 20.000 Individuen unter kontrollierten Bedingungen in Gefangenschaft gehalten werden, mit Schwankungen im Laufe des Jahres. Die Skorpione werden sorgfältig unter strengen Haltungsprotokollen gehalten, um ihr Wohlergehen zu gewährleisten und gleichzeitig die hohen Produktionsanforderungen zu erfüllen und gute Praktiken und ethische Standards für die Tierpflege einzuhalten. Für die Giftextraktion wurde ein spezieller Raum entworfen und gebaut, in dem zwei Luftstromschränke untergebracht sind, wie in Abbildung 2A dargestellt. Diese Schränke dienen als Sicherheitsmaßnahmen, um zu verhindern, dass Techniker während des Extraktionsvorgangs Giftpartikel einatmen. Persönliche Schutzausrüstung (PSA) ist für die Techniker obligatorisch, einschließlich synthetischer Schürzen und FFP2-Masken, um eine Kontamination zu vermeiden und ihre Sicherheit zu gewährleisten.

Abbildung 1: Gesamtansicht des Skorpionraums des Arthropoden-Bioteriums. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.

Abbildung 2: Arbeitsbereich. (A) Gesamtansicht des Giftextraktionsraums des Arthropoden-Bioteriums. (B) Arbeitsfläche des Airflow-Schranks. Alle Materialien und Geräte werden vorbereitet und auf der Arbeitsfläche des Airflow-Schranks angeordnet. Der schwarze Pfeil zeigt das Elektrostimulatorgerät und der rote Pfeil die Zange an. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Etwa 90 % der T. serrulatus-Skorpione im Arthropoden-Bioterium stammen von verschiedenen Standorten, die von kommunalen Gesundheitsbehörden im Rahmen eines Überwachungs- und Kontrollprogramms für diese Tiere gesammelt wurden. Die Skorpione werden in städtischen Gebieten gefangen und dann im Rahmen eines Kooperationsprogramms an das Instituto Butantan geschickt. T. serrulatus Skorpione sind parthenogenetisch, was bedeutet, dass die Geburt als Folge der Entwicklung von Nachkommen aus unbefruchteten Eizellen erfolgt, ohne dass ein Individuum des anderen Geschlechts anwesend ist¹². Aufgrund dieser Art der Fortpflanzung werden einige Tiere in unserer Einrichtung in Gefangenschaft geboren und bis zum Erreichen der Erwachsenenphase gehalten, wobei ein ähnliches Haltungsprotokoll wie unten beschrieben befolgt wird. Sobald sie das Erwachsenenstadium erreicht haben, werden sie der Giftextraktionsroutine hinzugefügt. Nach ihrer Ankunft werden die Skorpione einem ersten Screening unterzogen, und diejenigen, die sich in einem guten Gesundheitszustand befinden, werden in Sammelgehegen mit maximal 350 Individuen gehalten, die nach ihrer Herkunft unterteilt sind. Für jedes Gehege wird täglich ein Kontrollformular ausgefüllt, das Daten über das Datum der Fütterung und die Art der angebotenen Beute (Grille oder Schaben), die Wasserversorgung, die Reinigungsverfahren, die Anzahl der toten Tiere und die Anzahl der verbleibenden lebenden Tiere im Gehege enthält.

In einem vorher festgelegten Programm werden die Tiere einer elektrischen Stimulation unterzogen, und das resultierende Gift von Hunderten von Individuen wird dann lyophilisiert, was zu Chargen gefriergetrockneten Giftes führt. Das aus diesem Prozess gewonnene standardisierte Gift ist für die Immunisierung von Pferden als Teil des Herstellungsprozesses sowie als Referenzmaterial für die Qualitätskontrolle des Wirkstoffs und des Endprodukts bestimmt.

Es gibt nur sehr wenige Einrichtungen auf der Welt, die in der Lage sind, eine so große Anzahl von Skorpionen zu halten und die Menge der Giftextraktionen in Übereinstimmung mit guten Herstellungspraktiken und ethischer Verwendung der Tiere durchzuführen, wie dies im Arthropods Bioterium des Instituto Butantan geschieht. Daher ist es unser Ziel, die Skorpion-Erhaltungsprotokolle und Giftextraktionsverfahren zu beschreiben, die in der Haltung von T. serrulatus verwendet werden und die erfolgreich die notwendige Menge an Gift für die Produktion von Skorpion-Gegengift liefern.

Protocol

Protokolle, die wirbellose Tiere betreffen, sind von der Genehmigung durch den Ausschuss für die Verwendung und Pflege von Tieren des Instituto Butantan ausgenommen. Die hier beschriebene Haltung von Skorpionen folgt jedoch ethischen Parametern, und der Tierschutz wird entsprechend den Bedürfnissen der Art respektiert. 1. Wohnen Halten Sie die Skorpione in gemeinschaftlichen Polypropylenbehältern als Gehege (Höhe 35 cm, Breite 35,5 cm, Länge 72 cm) mit maximal 3…

Representative Results

Für jedes Verfahren wurden dreißig Standardarbeitsanweisungen (SOPs) entwickelt, die die Wiederholbarkeit der Verfahren unter den Technikern und die Einhaltung der Qualitätsparameter gewährleisten. Die durchschnittliche Sterblichkeitsrate nach dem Extraktionsverfahren liegt bei etwa 12 %, was angesichts der Elektrostimulationsroutine und der Umgebung in Gefangenschaft, in der Stressfaktoren durch die Anwendung der Verfahren erfolgreich reduziert werden, als niedrig angesehen werden kann. U…

Discussion

Die Anwendung der beschriebenen Methoden ermöglicht es uns, eine große Anzahl von T. serrulatus-Individuen zu halten und gibt uns eine konsistente Vorhersagbarkeit der Anzahl der Skorpione, die für die jährliche Giftproduktion benötigt werden. Auf diese Weise sind wir in der Lage, genügend Giftchargen im Voraus bereitzustellen, um den Herstellungsprozess des Gegengiftes zu liefern. Gleichzeitig ist die Entwicklung von vorgefertigten Zeitplänen für die Wartung, Fütterung und Giftextraktion ein wesentlich…

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