Onderhoud in gevangenschap en gifextractie van Tityus serrulatus (Braziliaanse gele schorpioen) voor de productie van antigif

Summary

Hier presenteren we succesvolle onderhouds- en gifextractieprotocollen voor grootschalige Tityus serrulatus Lutz en Mello, 1922 (Braziliaanse gele schorpioen) veehouderij, met als doel gif te leveren voor de daaropvolgende productie van schorpioenantigif om aan de vraag van het Braziliaanse gezondheidssysteem te voldoen.

Abstract

Schorpioenenvergiftiging is een probleem voor de volksgezondheid in verschillende tropische en subtropische landen. Serrulatus van Tityus Lutz en Mello, 1922 (Braziliaanse gele schorpioen) zijn verantwoordelijk voor ongeveer 150.000 vergiftigingsgevallen per jaar in Brazilië, waarvan 10% een antigifbehandeling nodig heeft om levensbedreigende gifeffecten om te keren. Daarom worden duizenden T. serrulatus-individuen onder gecontroleerde gevangenschapsomstandigheden gehouden voor gifextractie, die vervolgens worden gebruikt bij de productie van de nationale voorraad schorpioenenantigif. Instituto Butantan is het belangrijkste laboratorium voor de productie van antigif in Brazilië en levert ongeveer 70.000 flacons schorpioenenantigif voor het Braziliaanse gezondheidssysteem. De houderijprotocollen en methoden voor de extractie van gif zijn dus sleutelpunten voor het succes van grootschalige, gestandaardiseerde gifproductie. Het doel van dit artikel is om de gevangenschapsprotocollen van de T. serrulatus-veehouderij te beschrijven, met inbegrip van de houderijroutine en de procedures voor het extraheren van gif, het volgen van goede productiepraktijken en het waarborgen van dierenwelzijn. Deze praktijken maken het mogelijk om tot 20.000 dieren in gevangenschap te houden, met een routine van 3.000 tot 5.000 schorpioenen die maandelijks worden gemolken volgens de vraag naar de productie van antigif, waarbij een gemiddelde van 90% positieve extractie wordt bereikt.

Introduction

Schorpioenen zijn geleedpotigen die behoren tot de klasse Arachnida, orde Schorpioenen, die ongeveer 2.621 soorten ^1,2 omvat. Deze dieren hebben een groot geografisch verspreidingsgebied en zijn aanwezig op alle continenten behalve Antarctica¹. Vergiftiging veroorzaakt door schorpioenen resulteert in de morbiditeit of dood van duizenden mensen per jaar wereldwijd³. In 2019 waren er naar schatting meer dan 1,2 miljoen ongevallen en 3.500 sterfgevallen per jaar veroorzaakt door deze dieren. In Brazilië is het aantal gevallen exponentieel toegenomen en bereikt het sinds 2017 meer dan 100,000 gevallen per jaar ^4,5,6. De ongecontroleerde verstedelijking die de afgelopen decennia in Brazilië is waargenomen, zonder adequate rioolwaterzuivering en regelmatige inzameling en verwijdering van afval, in verband met aantasting van het milieu en klimaatveranderingen, heeft voorwaarden geschapen voor de verspreiding van invasieve schorpioenen, zoals T. serrulatus, waardoor het contact met mensen toeneemt en dus^{schadelijke ongevallen tot} gevolg hebben 4,7,8 . Er zijn ongeveer 178 soorten schorpioenen in Brazilië, maar steken van medisch belang worden veroorzaakt door het geslacht Tityus, waarbij vier soorten (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus en T. obscurus) van medisch belang zijn, waarbij Tityus serrulatus verantwoordelijk is voor de ernstigste gevallen en sterfgevallen 7,9.

Instituto Butantan is het belangrijkste laboratorium voor de productie van antigif in Brazilië en levert ongeveer 70.000 flacons schorpioenenantigif voor het Braziliaanse gezondheidssysteem. In het kort omvatten de stappen die betrokken zijn bij de productie van antigif de inoculatie van van gif afgeleide antigenen bij paardachtigen, het verzamelen en zuiveren van plasma met rijke antilichamen, wat resulteert in injectieflacons van 5 ml schorpioenenantigif. Elke injectieflacon is in staat om ten minste 1 mg schorpioenengif per ml antigif te neutraliseren. Het Arthropods Bioterium is een integraal onderdeel van het industriële centrum, verantwoordelijk voor het leveren van het bronmateriaal voor het schorpioenentegengif.

Het Arthropods Bioterium van het Instituto Butantan heette oorspronkelijk het Laboratorium van Geleedpotigen en werd opgericht in 1967. Het was echter pas in 1995 dat het laboratorium verhuisde naar een exclusieve faciliteit die zich toelegt op het huisvesten van giftige geleedpotigen^10,11. In die tijd werden de schorpioenen gehouden in een ruimte van 12^m2 zonder gecontroleerde temperatuur en verdeeld over ongeveer 13 verblijven, elk met maximaal 300 dieren¹⁰. Door de toenemende vraag naar gif door de jaren heen en de daaruit voortvloeiende noodzaak om het aantal dieren te vergroten, samen met verbeteringen in het gifextractieproces, vond er in 2016 een grote verandering plaats. Het laboratorium werd geïntegreerd in het industriële centrum van Instituto Butantan en werd omgedoopt tot het Arthropods Bioterium. Bovendien verhuisde het Bioterium in 2016 naar een nieuwe, speciaal gebouwde faciliteit. De nieuwe schorpioenenkamer heeft een oppervlakte van 24^m2 en bevat ongeveer 48 polypropyleen leefruimten, die elk tot 300 dieren huisvesten, zoals weergegeven in figuur 1. Dit resulteert in een totaal van 10.000 tot 20.000 individuen die onder gecontroleerde omstandigheden in gevangenschap worden gehouden, met variaties gedurende het jaar. De schorpioenen worden zorgvuldig beheerd volgens strikte houderijprotocollen om hun welzijn te garanderen en tegelijkertijd te voldoen aan de hoge productie-eisen en zich te houden aan goede praktijken en ethische normen voor dierenverzorging. Voor de afzuiging van gif werd een specifieke ruimte ontworpen en gebouwd, met twee luchtstroomkasten zoals weergegeven in figuur 2A. Deze kasten dienen als veiligheidsmaatregelen om te voorkomen dat technici tijdens de extractieprocedure gifdeeltjes inademen. Persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM’s) zijn verplicht voor de technici, inclusief synthetische schorten en FFP2-maskers, om besmetting te voorkomen en hun veiligheid te garanderen.

Figuur 1: Algemeen beeld van de kamer van de schorpioen van het Arthropods Bioterium. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Werkgebied . (A) Algemeen beeld van de gifextractieruimte van het geleedpotige bioterium. (B) Het werkoppervlak van de luchtstroomkast. Alle materialen en apparatuur worden voorbereid en gerangschikt op de bovenkant van het werkblad van de luchtstroomkast. De zwarte pijl geeft het elektrostimulatorapparaat aan en de rode pijl geeft de pincet aan. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Ongeveer 90% van de T. serrulatus-schorpioenen in het Arthropods Bioterium is afkomstig van verschillende locaties, verzameld door gemeentelijke gezondheidsagenten als onderdeel van een bewakings- en controleprogramma voor deze dieren . De schorpioenen worden gevangen in stedelijke gebieden en vervolgens naar Instituto Butantan gestuurd als onderdeel van een samenwerkingsprogramma. T. serrulatus schorpioenen zijn parthenogenetisch, wat betekent dat de geboorte plaatsvindt als gevolg van de ontwikkeling van nakomelingen uit onbevruchte eieren, zonder de aanwezigheid van een individu van het andere geslacht¹². Vanwege dit type voortplanting worden sommige dieren in gevangenschap geboren in onze faciliteit en worden ze onderhouden totdat ze de volwassen fase bereiken, volgens een soortgelijk houderijprotocol als hieronder beschreven. Zodra ze het volwassen stadium hebben bereikt, worden ze toegevoegd aan de routine voor het extraheren van gif. Bij aankomst ondergaan de schorpioenen een eerste screening en degenen die in goede gezondheidsomstandigheden verkeren, worden gehouden in collectieve verblijven met maximaal 350 individuen, gescheiden door hun herkomst. Voor elk verblijf wordt dagelijks een controleformulier ingevuld met gegevens over de datum van voederen en het type prooi dat wordt aangeboden (krekel of kakkerlak), watervoorziening, reinigingsprocedures, het aantal dode dieren en het aantal resterende levende dieren in het verblijf.

In een vooraf geplande agenda worden dieren onderworpen aan elektrische stimulatie en het resulterende gif van honderden individuen wordt vervolgens gevriesdroogd, wat resulteert in batches gevriesdroogd gif. Het gestandaardiseerde gif dat uit dit proces wordt verkregen, is bestemd voor paardenimmunisatie als onderdeel van het productieproces, en om referentiemateriaal te leveren voor kwaliteitscontrole van de werkzame stof en het eindproduct.

Er zijn maar weinig faciliteiten in de wereld die in staat zijn om zo’n groot aantal schorpioenen te houden en het volume van gifextracties uit te voeren in overeenstemming met goede productiepraktijken en ethisch gebruik van de dieren, zoals gedaan in het Arthropods Bioterium van Instituto Butantan. Daarom is ons doel om de onderhoudsprotocollen voor schorpioenen en gifextractieprocedures te beschrijven die worden gebruikt in de veehouderij van T. serrulatus , die met succes de benodigde hoeveelheid gif leveren voor de productie van schorpioenenantigif.

Protocol

Protocollen met betrekking tot ongewervelde dieren zijn vrijgesteld van de goedkeuring van het Comité voor het gebruik en de verzorging van dieren van het Instituto Butantan. Het onderhoud van schorpioenen dat hier wordt beschreven, volgt echter ethische parameters en het dierenwelzijn wordt gerespecteerd in overeenstemming met de behoeften van de soort. 1. Huisvesting Bewaar de schorpioenen in gemeenschappelijke polypropyleen containers als omheining (hoogte 35 cm,…

Representative Results

Voor elke procedure werden dertig standaard operationele procedures (SOP’s) ontwikkeld, die de herhaalbaarheid van de procedures onder technici en de naleving van kwaliteitsparameters garanderen. Het gemiddelde sterftecijfer na de extractieprocedure ligt rond de 12%, wat als laag kan worden beschouwd, gezien de elektrostimulatieroutine en de omgeving in gevangenschap, waar stressfactoren met succes worden verminderd door de procedures toe te passen. Om de dieren gezond te houden, wordt aan het…

Discussion

De toepassing van de beschreven methoden stelt ons in staat om een groot aantal T. serrulatus-individuen te houden en geeft ons een consistente voorspelbaarheid van het aantal schorpioenen dat nodig is voor de jaarlijkse gifproductie. Op deze manier zijn we in staat om van tevoren voldoende batches gif te leveren om het productieproces van antigif te leveren. Tegelijkertijd is de ontwikkeling van vooraf vastgestelde schema’s voor onderhoud, voeding en gifextractie een essentieel onderdeel van de activiteiten en …

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