Fångenskap och giftextraktion av Tityus serrulatus (brasiliansk gul skorpion) för produktion av motgift

Summary

Här presenterar vi framgångsrika underhålls- och giftextraktionsprotokoll för storskalig Tityus serrulatus Lutz och Mello, 1922 (brasiliansk gul skorpion) uppfödning, i syfte att tillhandahålla gift för efterföljande produktion av skorpionmotgift för att möta efterfrågan från det brasilianska hälsosystemet.

Abstract

Skorpionförgiftning är ett folkhälsoproblem i flera tropiska och subtropiska länder. Tityus serrulatus Lutz och Mello, 1922 (brasiliansk gul skorpion) är ansvariga för cirka 150 000 förgiftningsfall per år i Brasilien, varav 10 % kräver motgiftsbehandling för att vända livshotande gifteffekter. Därför hålls tusentals T. serrulatus-individer under kontrollerade fångenskapsförhållanden för giftextraktion, som sedan används i produktionen av det nationella utbudet av skorpionmotgift. Instituto Butantan är det största laboratoriet för tillverkning av motgift i Brasilien och tillhandahåller cirka 70 000 flaskor med skorpionmotgift till det brasilianska sjukvårdssystemet. Således är djurhållningsprotokollen och metoderna för extraktion av gift nyckelpunkter för framgången med storskalig, standardiserad giftproduktion. Syftet med denna artikel är att beskriva fångenskapsprotokollen för T. serrulatus uppfödning, som omfattar uppfödningsrutinen och giftextraktionsprocedurerna, enligt god tillverkningssed och säkerställande av djurens välbefinnande. Dessa metoder gör det möjligt att hålla upp till 20 000 djur i fångenskap, med en rutin på 3 000 till 5 000 skorpioner som mjölkas varje månad i enlighet med efterfrågan på motgiftstillverkning, vilket ger i genomsnitt 90 % positiv extraktion.

Introduction

Skorpioner är leddjur som tillhör klassen Arachnida, ordningen Scorpiones, som omfattar cirka 2 621 arter ^1,2. Dessa djur har ett brett geografiskt utbredningsområde och finns på alla kontinenter utom Antarktis¹. Förgiftning orsakad av skorpioner leder till att tusentals människor blir sjukliga eller dör varje år världen^över. År 2019 uppskattades det att det inträffade mer än 1,2 miljoner olyckor och 3 500 årliga dödsfall orsakade av dessa djur. I Brasilien har antalet fall ökat exponentiellt och uppgår till mer än 100 000 fall per år sedan 2017 ^4,5,6. Den okontrollerade urbanisering som observerats i Brasilien under de senaste decennierna, utan adekvat avloppsrening och regelbunden insamling och bortskaffande av sopor, i samband med miljöförstöring och klimatförändringar, har skapat förutsättningar för spridning av invasiva skorpioner, såsom T. serrulatus, vilket ökar kontakten med människor och därmed resulterar i skadliga olyckor ^4,7,8. Det finns cirka 178 skorpionarter i Brasilien, men stick av medicinsk betydelse orsakas av släktet Tityus, med fyra arter (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus och T. obscurus) som är av medicinsk betydelse, med Tityus serrulatus som ansvarig för de allvarligaste fallen och dödsfallen 7,9.

Instituto Butantan är det största laboratoriet för tillverkning av motgift i Brasilien och tillhandahåller cirka 70 000 flaskor med skorpionmotgift till det brasilianska sjukvårdssystemet. Kortfattat inkluderar de steg som är involverade i tillverkning av motgift inokulering av gifthärledda antigener i hästar, insamling och rening av plasma med rika antikroppar, vilket resulterar i 5 ml injektionsflaskor med skorpionmotgift. Varje injektionsflaska kan neutralisera minst 1 mg skorpiongift per ml motgift. Arthropods Bioterium är en integrerad del av industricentret, som ansvarar för att leverera källmaterialet för skorpionmotgiftet.

Arthropods Bioterium vid Instituto Butantan hette ursprungligen Laboratory of Arthropods och grundades 1967. Det var dock först 1995 som laboratoriet flyttade till en exklusiv anläggning för giftiga leddjur^10,11. På den tiden hölls skorpionerna i ett rum på 12^m2 utan kontrollerad temperatur och fördelade på cirka 13 inhägnader, var och en med högst 300 djur¹⁰. På grund av den ökande efterfrågan på gift under åren och det därav följande behovet av att öka antalet djur, tillsammans med förbättringar i giftextraktionsprocessen, skedde en stor förändring 2016. Laboratoriet integrerades i det industriella centret Instituto Butantan och döptes om till Arthropods Bioterium. År 2016 flyttade Bioterium dessutom till en ny specialbyggd anläggning. Det nya skorpionrummet täcker en yta på 24^m2 och innehåller cirka 48 polypropenhöljen, som var och en rymmer upp till 300 djur, som visas i figur 1. Detta resulterar i att totalt 10 000 till 20 000 individer hålls under kontrollerade förhållanden i fångenskap, med variationer över året. Skorpionerna hanteras noggrant under strikta djurhållningsprotokoll för att säkerställa deras välbefinnande samtidigt som de uppfyller de höga produktionskraven och följer god praxis och etiska standarder för djurvård. För giftextraktion designades och konstruerades ett särskilt rum som innehöll två luftflödesskåp som visas i figur 2A. Dessa skåp fungerar som säkerhetsåtgärder för att förhindra tekniker från att andas in giftpartiklar under extraktionsproceduren. Personlig skyddsutrustning (PPE) är obligatorisk för teknikerna, inklusive syntetiska förkläden och FFP2-masker, för att undvika kontaminering och garantera deras säkerhet.

Figur 1: Översiktsbild av skorpionens rum i Arthropods Bioterium. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Figur 2: Arbetsområde . (A) Översiktsbild av giftextraktionsrummet i Arthropods Bioterium. (B) Arbetsyta för luftflödesskåp. Allt material och all utrustning är förberedd och anordnad ovanpå luftflödesskåpets arbetsyta. Den svarta pilen indikerar elektrostimulatoranordningen och den röda pilen indikerar pincetten. Klicka här för att se en större version av denna figur.

Cirka 90 % av T. serrulatus-skorpionerna i Arthropods Bioterium härstammar från olika platser och samlas in av kommunala hälsoagenter som en del av ett övervaknings- och kontrollprogram för dessa djur. Skorpionerna fångas i stadsområden och skickas sedan till Instituto Butantan som en del av ett samarbetsprogram. T. serrulatus skorpioner är partenogenetiska, vilket innebär att födseln sker som en följd av utvecklingen av avkomma från obefruktade ägg, utan närvaro av en individ av motsatt kön¹². På grund av denna typ av reproduktion föds vissa djur i fångenskap i vår anläggning och hålls tills de når vuxenfasen, enligt ett liknande uppfödningsprotokoll som beskrivs nedan. När de når vuxenstadiet läggs de till i giftextraktionsrutinen. Vid ankomsten genomgår skorpionerna en första screening, och de som är vid god hälsa hålls i kollektiva inhägnader med högst 350 individer, uppdelade efter deras ursprung. För varje djurutrymme fylls ett kontrollformulär i dagligen med uppgifter om datum för utfodring och vilken typ av byte som erbjuds (syrsa eller kackerlacka), vattenförsörjning, rengöringsförfaranden, antalet döda djur och antalet kvarvarande levande djur i djurutrymmet.

I en förutbestämd agenda utsätts djuren för elektrisk stimulering, och det resulterande giftet från hundratals individer frystorkas sedan, vilket resulterar i partier av frystorkat gift. Det standardiserade giftet som erhålls från denna process är avsett för hästimmunisering som en del av tillverkningsprocessen, samt för att tillhandahålla referensmaterial för kvalitetskontroll av den aktiva substansen och slutprodukten.

Det finns mycket få anläggningar i världen som kan hålla ett så stort antal skorpioner och utföra volymen av giftextraktioner i enlighet med god tillverkningssed och etisk användning av djuren, som man gjorde i Arthropods Bioterium i Instituto Butantan. Därför är vårt mål att beskriva de underhållsprotokoll för skorpioner och giftextraktionsprocedurer som används i T. serrulatus uppfödning, som framgångsrikt ger den nödvändiga mängden gift för produktion av skorpionmotgift.

Protocol

Protokoll som omfattar ryggradslösa djur är undantagna från godkännande från Instituto Butantans kommitté för användning och skötsel av djur. Underhållet av skorpioner som beskrivs här följer dock etiska parametrar, och djurens välbefinnande respekteras i enlighet med artens behov. 1. Boende Håll skorpionerna i gemensamma behållare av polypropen som inhägnader (höjd 35 cm, bredd 35,5 cm, längd 72 cm) som rymmer högst 350 djur. Rummet där…

Representative Results

Trettio standardrutiner (SOP) utvecklades för varje procedur, vilket säkerställde repeterbarheten av procedurerna bland tekniker och överensstämmelse med kvalitetsparametrar. Den genomsnittliga dödligheten efter extraktionsproceduren är cirka 12 %, vilket kan anses vara lågt med tanke på elektrostimuleringsrutinen och fångenskapsmiljön, där stressfaktorerna framgångsrikt reduceras genom att tillämpa procedurerna. För att hålla djuren friska placeras en bricka täckt med bomull …

Discussion

Tillämpningen av de beskrivna metoderna gör det möjligt för oss att hålla ett stort antal T. serrulatus-individer och ger oss konsekvent förutsägbarhet av antalet skorpioner som behövs för den årliga giftproduktionen. På så sätt kan vi tillhandahålla tillräckligt med partier av gift i förväg för att leverera tillverkningsprocessen mot motgift. Samtidigt är utvecklingen av förutbestämda scheman för underhåll, utfodring och giftextraktion en viktig del av aktiviteterna och hjälper till att …

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