Crotoxin in humans: analysis of the effects on extraocular and facial muscles / Crotoxina em humanos: estudo da ação em músculos extraoculares e faciais

PURPOSE: Crotoxin is the main neurotoxin of South American rattlesnake Crotalus durissus terrificus. The neurotoxic action is characterized by a presynaptic blockade. The purpose of this research is to assess the ability of crotoxin to induce temporary paralysis of extraocular and facial muscles in humans. METHODS: Doses of crotoxin used ranged from 2 to 5 units (U), each unit corresponding to one LD50. We first applied 2U of crotoxin in one of the extraocular muscles of 3 amaurotic individuals to be submitted to ocular evisceration. In the second stage, we applied crotoxin in 12 extraocular muscles of 9 patients with strabismic amblyopia. In the last stage, crotoxin was used in the treatment of blepharospasm in another 3 patients. RESULTS: No patient showed any systemic side effect or change in vision or any eye structure problem after the procedure. The only local side effects observed were slight conjunctival hyperemia, which recovered spontaneously. In 2 patients there was no change in ocular deviation after 2U crotoxin application. Limitation of the muscle action was observed in 8 of the 12 applications. The change in ocular deviation after application of 2U of crotoxin (9 injections) was in average 15.7 prism diopters (PD). When the dose was 4U (2 applications) the change was in average 37.5 PD and a single application of 5U produced a change of 16 PD in ocular deviation. This effect lasted from 1 to 3 months. Two of the 3 patients with blepharospasm had the hemifacial spasm improved with crotoxin, which returned after 2 months. CONCLUSIONS: This study provides data suggesting that crotoxin may be a useful new therapeutic option for the treatment of strabismus and blepharospasm. We expect that with further studies crotoxin could be an option for many other medical areas.

OBJETIVO: A crotoxina é a principal neurotoxina da cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus e sua ação neurotóxica caracteriza-se por um bloqueio pré-sináptico. O objetivo da pesquisa é avaliar a capacidade da crotoxina em induzir paralisia transitória de músculos extraoculares e faciais em seres humanos. MÉTODOS: As doses utilizadas de crotoxina foram de 2 a 5 unidades (U), sendo que cada unidade correspondia a uma DL-50. Na primeira etapa, aplicou-se 2U de crotoxina em músculos extraoculares de 3 indivíduos amauróticos, candidatos à evisceração. Na segunda etapa, realizaram-se 12 aplicações de crotoxina em músculos extraoculares de 9 indivíduos estrábicos e amblíopes. Na terceira e última etapa, utilizou-se a crotoxina para o tratamento do blefaroespasmo essencial em 3 indivíduos. RESULTADOS: Nenhum paciente demonstrou qualquer efeito sistêmico ou alteração da visão ou de qualquer estrutura ocular. O único efeito local adverso foi hiperemia conjuntival, que melhorou espontaneamente. Em 2 pacientes não houve alteração do desvio ocular após a aplicação de 2U de crotoxina. Observou-se em 8 das 12 aplicações, limitação do movimento ocular no campo de ação do músculo aplicado. A diminuição do desvio ocular com 2U crotoxina (9 aplicações) foi em média de 15,7 dioptrias prismáticas (DP); na dosagem de 4U (2 aplicações) foi em média de 37,5 DP e na única aplicação de 5U, obteve-se redução de 16 DP no desvio ocular. A alteração do alinhamento ocular manteve-se por 1 a 3 meses. Dois dos 3 pacientes portadores de blefaroespasmo apresentaram melhora dos espasmos hemifacias, os quais voltaram após 2 meses. CONCLUSÕES: Através dos resultados observados neste estudo, acreditamos que a crotoxina possa ser útil no tratamento do estrabismo e do blefaroespasmo. Novos estudos precisam ser realizados para confirmar a eficácia e a segurança da crotoxina como opção terapêutica para diversas áreas da medicina que atualmente utilizam a toxina botulínica.

Study of crotoxin on the induction of paralysis in extraocular muscle in animal model / Estudo da crotoxina na indução de paralisia da musculatura extraocular em modelo animal

PURPOSE: Crotoxin is the major toxin of the venom of the South American rattlesnake Crotalus durissus terrificus, capable of causing a blockade of the neurotransmitters at the neuromuscular junction. The objective of this study was to appraise the action and effectiveness of the crotoxin induced paralysis of the extraocular muscle and to compare its effects with the botulinum toxin type A (BT-A). METHODS: The crotoxin, with LD50 of 1.5 µg, was injected into the superior rectus muscle in ten New Zealand rabbits. The concentration variance was 0.015 up to 150 µg. Two rabbits received 2 units of botulinum toxin type A for comparative analysis. The evaluation of the paralysis was performed using serial electromyography. After the functional recovery of the muscles, which occurred after two months, six rabbits were sacrificed for anatomopathology study. RESULTS: The animals did not show any evidence of systemic toxicity. Transitory ptosis was observed in almost every animal and remained up to fourteen days. These toxins caused immediate blockade of the electrical potentials. The recovery was gradual in the average of one month with regeneration signs evident on the electromyography. The paralysis effect of the crotoxin on the muscle was proportional to its concentration. The changes with 1.5 µg crotoxin were similar to those produced by the botulinum toxin type A. The histopathology findings were localized to the site of the injection. No signs of muscle fiber's necrosis were seen in any sample. The alterations induced by crotoxin were also proportional to the concentration and similar to botulinum toxin type A in concentration of 1.5 µg. CONCLUSION: Crotoxin was able to induce transitory paralysis of the superior rectus muscle. This effect was characterized by reduction of action potentials and non-specific signs of fibrillation. Crotoxin, in concentration of 1.5 µg was able to induce similar effects as botulinum toxin type A.

OBJETIVO: A crotoxina é a principal toxina do veneno da cobra cascavel sul-americana Crotalus durissus terrificus e causa bloqueio da neurotransmissão na junção neuromuscular. O objetivo deste estudo foi avaliar a ação e aplicabilidade da crotoxina na indução de paralisia da musculatura extrínseca ocular, e comparar seus efeitos com os da toxina botulínica do tipo A (TB-A). MÉTODOS: A crotoxina, com DL50 de 1,5 µg, foi aplicada no músculo reto superior direito de dez coelhos da raça neozelandesa, em concentrações que variaram de 0,015 µg a 150 µg. Em dois coelhos, utilizou-se 2 unidades de toxina botulínica do tipo A para análise comparativa. A avaliação da paralisia foi realizada através de eletromiografia seriada. Após a recuperação, que ocorreu em dois meses, seis coelhos foram sacrificados para estudo anátomopatológico. RESULTADOS: Os animais não apresentaram sinais de intoxicação sistêmica. Ptose palpebral transitória foi observada em quase todos os animais e permaneceu por até 14 dias. As toxinas causaram um bloqueio imediato da captação dos potenciais elétricos. A recuperação foi gradativa no período aproximado de um mês, observando-se sinais evidentes de regeneração no registro eletromiográfico. Os efeitos da crotoxina na paralização do músculo injetado foram proporcionais à concentração. A crotoxina, na concentração de 1,5 µg, induziu alterações semelhantes às da toxina botulínica do tipo A. Os achados anátomo-patológicos foram localizados somente na região em que se aplicou as toxinas, não havendo necrose de fibras musculares em nenhuma amostra analisada. As alterações causadas pela crotoxina também foram proporcionais à concentração utilizada e similares a toxina botulínica do tipo A na concentração de 1,5 µg. CONCLUSÃO: A crotoxina foi capaz de induzir paralisia transitória do músculo reto superior. Este efeito foi caracterizado pela redução na amplitude dos potenciais de ação e sinais inespecíficos de fibrilação. Observou-se que a ação da crotoxina, em concentração de 1,5 µg, proporcionou efeito semelhante ao da toxina botulínica do tipo A.