Содержание в неволе и извлечение яда Tityus serrulatus (бразильский желтый скорпион) для производства противоядия

Summary

Здесь мы представляем успешные протоколы поддержания и экстракции яда для крупномасштабного разведения Tityus serrulatus Lutz and Mello, 1922 (бразильский желтый скорпион) с целью обеспечения ядом для последующего производства противоядия скорпионов для удовлетворения потребностей бразильской системы здравоохранения.

Abstract

Яд скорпионов является проблемой общественного здравоохранения в нескольких тропических и субтропических странах. Tityus serrulatus Лутц и Мелло, 1922 (бразильский желтый скорпион) ответственны примерно за 150 000 случаев отравления в год в Бразилии, из которых 10% требуют лечения антитоксинами, чтобы обратить вспять опасные для жизни эффекты яда. Поэтому тысячи особей T. serrulatus содержатся в контролируемых условиях содержания в неволе для извлечения яда, который впоследствии используется в производстве национального запаса противоядия для скорпионов. Институт Бутантан является главной лабораторией по производству антитоксинов в Бразилии, поставляющей около 70 000 флаконов противоядия скорпиона для бразильской системы здравоохранения. Таким образом, протоколы содержания и методологии экстракции яда являются ключевыми моментами успеха крупномасштабного, стандартизированного производства яда. Целью данной статьи является описание протоколов содержания T. serrulatus в неволе, охватывающих рутину содержания и процедуры извлечения яда, соблюдение надлежащей производственной практики и обеспечение благополучия животных. Эти методы позволяют содержать до 20 000 животных в неволе, при этом ежемесячно доят от 3 000 до 5 000 скорпионов в соответствии с потребностями в производстве антитоксинов, достигая в среднем 90% положительной экстракции.

Introduction

Скорпионы — членистоногие, принадлежащие к классу Arachnida, отряду Scorpiones, который включает около 2621 вида ^1,2. Эти животные имеют широкий географический ареал и присутствуют на всех континентах, кроме Антарктиды¹. Отравления, вызываемые скорпионами, ежегодно приводят к заболеваемости или смерти тысяч людей во всем мире³. По оценкам, в 2019 году эти животные ежегодно происходили более 1,2 миллиона несчастных случаев и 3 500 смертей. В Бразилии число случаев заболевания растет в геометрической прогрессии, достигнув с 2017 года более 100 000 случаев в год ^4,5,6. Неконтролируемая урбанизация, наблюдаемая в Бразилии в последние десятилетия, без надлежащей очистки сточных вод и регулярного сбора и утилизации мусора, связанная с деградацией окружающей среды и изменением климата, создала условия для размножения инвазивных скорпионов, таких как T. serrulatus, увеличивая контакты с людьми и, таким образом, приводя к опасным несчастным случаям ^4,7,8. В Бразилии насчитывается около 178 видов скорпионов, но укусы, имеющие медицинское значение, вызывают род Tityus, причем четыре вида (T. serrulatus, T. bahiensis, T. stigmurus и T. obscurus) представляют медицинскую опасность, причем Tityus serrulatus несет ответственность за самые тяжелые случаи и смерти 7,9.

Институт Бутантан является главной лабораторией по производству антитоксинов в Бразилии, поставляя около 70 000 флаконов противоядия скорпиона для бразильской системы здравоохранения. Вкратце, этапы, связанные с производством антитоксинов, включают в себя инокуляцию антигенов, полученных из яда, в лошади, сбор и очистку плазмы с богатыми антителами, в результате чего получаются 5-миллилитровые флаконы с антитоксином скорпиона. Каждый флакон способен нейтрализовать, по крайней мере, 1 мг яда скорпиона на мл антитоксина. Биотериум членистоногих является неотъемлемой частью промышленного центра, отвечающего за поставку исходного материала для противоядия скорпиона.

Биотериум членистоногих в Институте Бутантан первоначально назывался Лабораторией членистоногих и был основан в 1967 году. Однако только в 1995 году лаборатория переехала в эксклюзивное помещение, предназначенное для содержания ядовитых членистоногих^10,11. В то время скорпионы содержались в помещении площадью 12^м2 без контролируемой температуры и распределялись примерно по 13 вольерам, в каждом из которых содержалось не более 300^{животных.} В связи с растущим с годами спросом на яд и, как следствие, необходимостью увеличения поголовья животных, а также улучшениями в процессе извлечения яда, в 2016 году произошли серьезные изменения. Лаборатория была интегрирована в промышленный центр Института Бутантан и переименована в Биотериум членистоногих. Кроме того, в 2016 году Биотериум переехал в новое специально построенное здание. Новая комната для скорпионов занимает площадь 24^м2 и содержит около 48 полипропиленовых вольеров, в каждом из которых содержится до 300 животных, как показано на рисунке 1. Это приводит к тому, что в общей сложности от 10 000 до 20 000 особей содержатся в контролируемых условиях содержания в неволе, с колебаниями в течение года. За скорпионами тщательно ухаживают в соответствии со строгими протоколами содержания, чтобы обеспечить их благополучие, отвечая высоким производственным требованиям и придерживаясь передовой практики и этических стандартов ухода за животными. Для экстракции яда было спроектировано и построено специальное помещение с двумя шкафами с воздушным потоком, как показано на рисунке 2А. Эти шкафы служат мерами безопасности, предотвращающими вдыхание частиц яда техниками во время процедуры экстракции. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) являются обязательными для технических специалистов, включая синтетические фартуки и маски FFP2, чтобы избежать любого загрязнения и обеспечить их безопасность.

Рисунок 1: Общий вид комнаты скорпионов в Биотериуме членистоногих. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Рабочая зона . (А) Общий вид помещения для извлечения яда в биотериуме членистоногих. (B) Рабочая поверхность шкафа с воздушным потоком. Все материалы и оборудование подготовлены и размещены на верхней рабочей поверхности шкафа с воздушным потоком. Черная стрелка указывает на электростимулирующее устройство, а красная стрелка – на щипцы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Около 90% скорпионов T. serrulatus в Arthropods Bioterium происходят из разных мест, собранных муниципальными органами здравоохранения в рамках программы эпиднадзора и контроля за этими животными. Скорпионов отлавливают в городских районах, а затем отправляют в Институт Бутантан в рамках совместной программы. Скорпионы T. serrulatus являются партеногенетическими, что означает, что рождение происходит как следствие развития потомства из неоплодотворенных яиц, без присутствия особи противоположного пола¹². Из-за этого типа воспроизводства некоторые животные рождаются в неволе на нашем предприятии и содержатся до тех пор, пока они не достигнут взрослой фазы, следуя аналогичному протоколу содержания, описанному ниже. Как только они достигают взрослой стадии, их добавляют к процедуре извлечения яда. По прибытии скорпионы проходят первичный скрининг, а те, кто находится в хорошем состоянии здоровья, содержатся в коллективных вольерах, содержащих максимум 350 особей, разделенных по происхождению. По каждому вольеру ежедневно заполняется контрольная форма, в которой указываются данные о дате кормления и типе предлагаемой добычи (сверчок или таракан), водоснабжении, процедурах уборки, количестве погибших животных, количестве оставшихся живых внутри вольера.

По заранее запланированной программе животные подвергаются электрической стимуляции, а полученный яд сотен особей затем лиофилизируется, в результате чего получаются партии лиофилизированного яда. Стандартизированный яд, полученный в результате этого процесса, предназначен для иммунизации лошадей как части производственного процесса, а также для обеспечения эталонного материала для контроля качества активного вещества и конечного продукта.

В мире очень мало объектов, способных содержать такое большое количество скорпионов и выполнять извлечение яда в соответствии с надлежащей производственной практикой и этичным использованием животных, как это делается в Биотериуме членистоногих Института Бутантана. Поэтому наша цель состоит в том, чтобы описать протоколы ухода за скорпионами и процедуры экстракции яда, используемые в животноводстве T. serrulatus , которые успешно обеспечивают необходимое количество яда для производства противоядия скорпиона.

Protocol

Протоколы, касающиеся беспозвоночных животных, не подлежат утверждению Комитетом по использованию и уходу за животными Института Бутантан. Тем не менее, содержание скорпионов, описанное здесь, следует этическим параметрам, и благополучие животных соблюдается в соответствии с потребн…

Representative Results

Для каждой процедуры было разработано тридцать стандартных операционных процедур (СОП), обеспечивающих повторяемость процедур среди технических специалистов и соблюдение параметров качества. Средняя смертность после процедуры экстракции составляет около 12%, что можно считать низки?…

Discussion

Применение описанных методов позволяет сохранить большое количество особей T. serrulatus и дает нам последовательную предсказуемость количества скорпионов, необходимых для ежегодной продукции яда. Таким образом, мы можем заранее предоставить достаточное количество партий яда для об?…

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