Mantenimento in cattività ed estrazione del veleno di Tityus serrulatus (scorpione giallo brasiliano) per la produzione di antidoto

Summary

Qui, presentiamo protocolli di mantenimento ed estrazione del veleno di successo per l’allevamento su larga scala di Tityus serrulatus Lutz e Mello, 1922 (scorpione giallo brasiliano), con l’obiettivo di fornire veleno per la successiva produzione di antidoto di scorpione per soddisfare la domanda del sistema sanitario brasiliano.

Abstract

L’avvelenamento da scorpione è un problema di salute pubblica in diversi paesi tropicali e subtropicali. Serrulatus di Tito Lutz e Mello, 1922 (scorpione giallo brasiliano) sono responsabili di circa 150.000 casi di avvelenamento all’anno in Brasile, di cui il 10% richiede un trattamento antidoto per invertire gli effetti del veleno potenzialmente letali. Pertanto, migliaia di individui di T. serrulatus sono mantenuti in condizioni di cattività controllata per l’estrazione del veleno, successivamente utilizzato nella produzione della fornitura nazionale di antidoto per scorpioni. L’Instituto Butantan è il principale laboratorio di produzione di antidoto in Brasile, che fornisce circa 70.000 fiale di antidoto per scorpione per il sistema sanitario brasiliano. Pertanto, i protocolli di allevamento e le metodologie di estrazione del veleno sono punti chiave per il successo della produzione di veleno standardizzata su larga scala. L’obiettivo di questo articolo è quello di descrivere i protocolli di cattività dell’allevamento di T. serrulatus , comprendendo la routine di allevamento e le procedure di estrazione del veleno, seguendo le buone pratiche di fabbricazione e garantendo il benessere degli animali. Queste pratiche consentono il mantenimento di un massimo di 20.000 animali in cattività, con una routine di 3.000-5.000 scorpioni munti mensilmente in base alla domanda di produzione di antidoti, raggiungendo una media del 90% di estrazione positiva.

Introduction

Gli scorpioni sono artropodi appartenenti alla classe Arachnida, ordine degli Scorpioni, che comprende circa 2.621 specie ^1,2. Questi animali hanno un ampio areale geografico e sono presenti in tutti i continenti ad eccezione dell’Antartide¹. L’avvelenamento causato dagli scorpioni provoca la morbilità o la morte di migliaia di persone ogni anno in tutto il mondo³. Nel 2019 si stima che ci siano stati più di 1,2 milioni di incidenti e 3.500 decessi annuali causati da questi animali. In Brasile, il numero di casi è aumentato in modo esponenziale, raggiungendo più di 100.000 casi all’anno dal 2017 ^4,5,6. L’urbanizzazione incontrollata osservata in Brasile negli ultimi decenni, senza un adeguato trattamento delle acque reflue e una regolare raccolta e smaltimento dei rifiuti, associata al degrado ambientale e ai cambiamenti climatici, ha creato le condizioni per la proliferazione di scorpioni invasivi, come T. serrulatus, aumentando il contatto con l’uomo e provocando così incidenti dannosi ^4,7,8. Ci sono circa 178 specie di scorpioni in Brasile, ma le punture di importanza medica sono causate dal genere Tityus, con quattro specie (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus e T. obscurus) che destano preoccupazione medica, con Tityus serrulatus responsabile dei casi più gravi e dei decessi ^7,9.

L’Instituto Butantan è il principale laboratorio di produzione di antidoto in Brasile, che fornisce circa 70.000 fiale di antidoto per scorpioni per il sistema sanitario brasiliano. In breve, le fasi coinvolte nella produzione di antidoto includono l’inoculazione di antigeni derivati dal veleno negli equini, la raccolta e la purificazione del plasma ricco di anticorpi, ottenendo fiale da 5 ml di antidoto per scorpioni. Ogni flaconcino è in grado di neutralizzare, almeno, 1 mg di veleno di scorpione per mL di antidoto. L’Artropods Bioterium è parte integrante del centro industriale, responsabile della fornitura del materiale di partenza per l’antidoto dello scorpione.

Il Bioterium degli Artropodi dell’Instituto Butantan è stato originariamente chiamato Laboratorio degli Artropodi ed è stato fondato nel 1967. Tuttavia, è solo nel 1995 che il Laboratorio si trasferisce in una struttura esclusiva dedicata all’alloggiamento degli artropodi velenosi^10,11. A quel tempo, gli scorpioni erano tenuti in una stanza di 12^m2 senza temperatura controllata e distribuiti in circa 13 recinti, ognuno dei quali ospitava un massimo di 300 animali¹⁰. A causa della crescente domanda di veleno nel corso degli anni e della conseguente necessità di aumentare il numero di animali, insieme ai miglioramenti nel processo di estrazione del veleno, nel 2016 si è verificato un importante cambiamento. Il Laboratorio è stato integrato nel centro industriale dell’Instituto Butantan ed è stato ribattezzato Arthropods Bioterium. Inoltre, nel 2016, il Bioterium si è trasferito in una nuova struttura appositamente costruita. La nuova sala scorpioni copre un’area di 24^m2 e contiene circa 48 recinti in polipropilene, ognuno dei quali ospita fino a 300 animali, come mostrato nella Figura 1. Ciò si traduce in un totale di 10.000-20.000 individui mantenuti in condizioni di cattività controllata, con variazioni nel corso dell’anno. Gli scorpioni sono gestiti con cura secondo rigidi protocolli di allevamento per garantire il loro benessere, soddisfacendo al contempo le elevate esigenze di produzione e aderendo alle buone pratiche e agli standard etici per la cura degli animali. Per l’estrazione del veleno è stata progettata e costruita una stanza specifica, che ospita due armadi per il flusso d’aria, come mostrato nella Figura 2A. Questi armadi servono come misure di sicurezza per impedire ai tecnici di inalare particelle di veleno durante la procedura di estrazione. I dispositivi di protezione individuale (DPI) sono obbligatori per i tecnici, compresi grembiuli sintetici e mascherine FFP2, per evitare qualsiasi contaminazione e garantire la loro sicurezza.

Figura 1: Vista generale della stanza dello scorpione del Bioterium degli Artropodi. Fare clic qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Area di lavoro . (A) Vista generale della sala di estrazione del veleno del Bioterium degli Artropodi. (B) Superficie di lavoro dell’armadio del flusso d’aria. Tutti i materiali e le attrezzature sono preparati e disposti sulla parte superiore del piano di lavoro dell’armadio del flusso d’aria. La freccia nera indica il dispositivo elettrostimolatore e la freccia rossa indica la pinza. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Circa il 90% degli scorpioni T. serrulatus nel Bioterium degli Artropodi proviene da diversi siti, raccolti dagli agenti sanitari municipali nell’ambito di un programma di sorveglianza e controllo per questi animali. Gli scorpioni vengono catturati nelle aree urbane e poi inviati all’Instituto Butantan come parte di un programma collaborativo. Gli scorpioni di T. serrulatus sono partenogenetici, il che significa che la nascita avviene come conseguenza dello sviluppo della prole da uova non fecondate, senza la presenza di un individuo del sesso opposto¹². A causa di questo tipo di riproduzione, alcuni animali nascono in cattività nella nostra struttura e vengono mantenuti fino al raggiungimento della fase adulta, seguendo un protocollo di allevamento simile a quello descritto di seguito. Una volta raggiunto lo stadio adulto, vengono aggiunti alla routine di estrazione del veleno. All’arrivo, gli scorpioni vengono sottoposti a un primo screening e quelli in buone condizioni di salute vengono tenuti in recinti collettivi contenenti un massimo di 350 individui, divisi per provenienza. Per ogni recinto viene compilato giornalmente un modulo di controllo che fornisce dati sulla data di alimentazione e sul tipo di preda offerta (grillo o scarafaggio), sull’approvvigionamento idrico, sulle procedure di pulizia, sul numero di animali morti e sul numero di animali vivi rimasti all’interno del recinto.

In un’agenda prestabilita, gli animali vengono sottoposti a stimolazione elettrica e il veleno risultante di centinaia di individui viene quindi liofilizzato, dando luogo a lotti di veleno liofilizzato. Il veleno standardizzato ottenuto da questo processo è destinato all’immunizzazione del cavallo come parte del processo di fabbricazione, nonché a fornire materiale di riferimento per il controllo di qualità del principio attivo e del prodotto finale.

Ci sono pochissime strutture al mondo in grado di detenere un numero così elevato di scorpioni ed eseguire il volume delle estrazioni del veleno in conformità con le buone pratiche di fabbricazione e l’uso etico degli animali, come fatto nel Bioterium Artropodi dell’Instituto Butantan. Pertanto, il nostro obiettivo è quello di descrivere i protocolli di mantenimento dello scorpione e le procedure di estrazione del veleno utilizzate nell’allevamento di T. serrulatus , che forniscono con successo la quantità necessaria di veleno per la produzione di antidoto dello scorpione.

Protocol

I protocolli che coinvolgono animali invertebrati sono esenti dall’approvazione del Comitato per l’Uso e la Cura degli Animali dell’Instituto Butantan. Tuttavia, il mantenimento degli scorpioni qui descritto segue parametri etici e il benessere degli animali viene rispettato in base alle esigenze della specie. 1. Abitazioni Tenere gli scorpioni in contenitori comuni di polipropilene come recinti (altezza 35 cm, larghezza 35,5 cm, lunghezza 72 cm) contenenti un massim…

Representative Results

Per ogni procedura sono state sviluppate trenta procedure operative standard (SOP), garantendo la ripetibilità delle procedure tra i tecnici e il rispetto dei parametri di qualità. Il tasso medio di mortalità dopo la procedura di estrazione è di circa il 12%, che può essere considerato basso, considerando la routine di elettrostimolazione e l’ambiente di cattività, dove i fattori di stress vengono ridotti con successo applicando le procedure. Per mantenere gli animali in salute, un vasso…

Discussion

L’applicazione dei metodi descritti ci permette di mantenere un gran numero di individui di T. serrulatus e ci dà una costante prevedibilità del numero di scorpioni necessari per la produzione annuale di veleno. In questo modo, siamo in grado di fornire in anticipo un numero sufficiente di lotti di veleno per fornire il processo di produzione dell’antidoto. Allo stesso tempo, lo sviluppo di programmi prestabiliti per il mantenimento, l’alimentazione e l’estrazione del veleno è una parte essenziale delle attiv…

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