Immunological cross-reactivity of venoms from some Egyptian snakes and scorpions

The immunological cross-reactivity among the Elapidae, Viperidae and Buthdae venoms was detected in dot blot and western blot assays and quantified in ELISA as percentage of absorbance of heterologous versus homologous reaction. Mutual cross-reactivity between the Elapidae and Viperidae venoms was recognized, reflecting high inter-family relationship whereas only weak cross-reactions were observed between the scorpion and snake venoms. The anti-scorpion antivenom exceptionally binds a 30-35 kDa Cerastes cerastes venom component, revealing common antigenic components between scorpions and C. cerastes venom. Many of the moderate and weak cross reactivity in ELISA got unnoticed in the dot blot technique. This work primarily describes the commonality among venoms from remote source animals which is potentially important in the designation of venom detection kits and also in exploring common allergens responsible for cross-sensitization of patients to heterologous bites or stings leading to immediate hypersensitivity reactions

Aspectos toxinológicos e inmunoquímicos del veneno del escorpión Tityus pachyurus Pocock de Colombia: capacidad neutralizante de antivenenos producidos en Latinoamérica / Toxicological and immunological aspects of scorpion venom ( Tytius pachyurus): neutralizing capacity of antivenoms produced in Latin America

Este trabajo se realizó con el objetivo de determinar la toxicidad y las características inmunoquímicas del veneno del escorpión Tityus pachyurus y su neutralización por tres antivenenos antiescorpión producidos en Latinoamérica: Alacramyn® del Instituto Bioclón de México; el suero antiescorpiónico del Instituto Butantán de São Paulo, Brasil, y el suero antiescorpiónico del Centro de Biotecnología de la Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela. Este escorpión produjo 0,68±0,20 mg (promedio ± DE) de veneno por estimulación manual, el cual presentó una dosis letal 50% (DL50) en ratones de 4,8 myg/kg (91,3 myg/ratón de 18-20 g). Los signos de envenenamiento predominantes en los ratones fueron: sialorrea, dificultad respiratoria, sudoración generalizada, ataxia, alteraciones del comportamiento (excitabilidad, somnolencia) e hiperglicemia 3 y 24 horas después de la inyección 0,5 DL50 del veneno por vía subcutánea. Para los antivenenos de México y Brasil, la dosis efectiva 50% neutralizante del efecto letal fue de 330 y 292 myg de veneno por ml de antiveneno, respectivamente. El antiveneno de Venezuela no neutralizó este efecto. Por electroforesis (SDS-PAGE) se demostró que el veneno contiene proteínas desde menos de 14 kd hasta 97 kd. Los Western blot indicaron reactividad inmunológica de los tres antivenenos con los diversos componentes del veneno, incluso las proteínas de baja masa molecular (<14 kd). Los resultados permiten concluir que el veneno de T. pachyurus es neutralizado eficientemente por los antivenenos contra picaduras de escorpiones producidos en México y Brasil.

The toxicity and immunochemical properties of Tityus pachyurus Pocock scorpion venom was characterized, as well as the neutralization capacity against it by three anti-scorpion antivenoms (Alacramyn®, Instituto Bioclón, México; Suero antiescorpiónico, Instituto Butantán, Sao Paulo, Brasil; and Suero antiescorpiónico, Centro de Biotecnología, Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela). The venom yield, obtained by manual milking, 680±20 mug venom, a 50% lethal dose in mice was 4.8 mug/kg (90 mug for an 18-20 g mouse). The most common symptoms of venom poisoning in mice were sialorrhea, respiratory distress, profuse sweating, ataxia, behavior alterations (restlessness, somnolence) and hyperglycemia at 3 and 24 hours after subcutaneous venom injection (0.5 LD50). The neutralizing capacity of Bioclón (México City) and Butantán (Sao Paulo) antivenoms (for a 50% effective dose) was 330 and 292 mug venom/ml antivenom, respectively. The Biotecnología (Caracas) antivenom did not neutralize the lethal effect of venom. By electrophoresis (SDS-PAGE) was demonstrated that the venom contains proteins from less than 14 kd to 97 kd. The Western blots indicated immunological reactivity of the three antivenoms with most of venom components, including proteins of low molecular mass (<14 kd). The results allow to conclude that T. pachyurus venom is neutralized efficiently by anti-scorpion antivenoms produced in México and Brasil.

Induction of neutralizing antibodies in mice immunized with scorpion toxins detoxified by liposomal entrapment

The possibility of producing neutralizing antibodies against the lethal effects of scorpion toxins was evaluated in the mouse model by immunization with an immunogen devoid of toxicity. A toxic fraction (5 mg) from the venom of the scorpion Tityus serrulatus was entrapped in sphingomyelin-cholesterol liposomes. The liposomes were treated for 1 h at 37 degrees Celsius with a 1 per cent (w/w) trypsin solution in 0.2 M sodium carbonate buffer, pH 8.3. This treatment led to a strong reduction in venom toxicity. Immunization was performed as follows: mice were injected sc with 20 mug of the liposome-entrapped toxic fraction on days 1 and 21 and a final injection (20 mug) was administered ip on day 36. After injection of the immunogen, all mice developed an IgG response which was shown to be specific for the toxic antigen. The antibodies were measured 10 days after the end of the immunization protocol. In an in vitro neutralization assay we observed that pre-incubation of a lethal dose of the toxic fraction with immune serum strongly reduced its toxicity. In vivo protection assays showed that mice with anti-toxin antibodies could resist the challenge with the toxic fraction, which killed, 30 min after injection, all non-immune control mice.

Eficácia da soroterapia antiescorpiônica em neutralizar antígenos tóxicos circulantes do veneno em pacientes com manifestaçöes sistêmicas secundárias a acidentes pelo escorpiäo tityus serrulatus (Lutz & Mello, 1922) / Efficacy of serotherapy scorpion antivenin in neutralization of circulating toxic venom antigens in patients with systemic manifestations following Tityus serrulatus sting (Luiz & Mello 1922)

Nesta tese foram determinadas inicialmente a sensibilidade e a especificidade da técnica imunoenzimática (ELISA) desenvolvida por CHAVEZ-OLORTEGUI et al (1994) para detectar antíngenos circulantes de veneno em pacientes picados por Tityus serrulatus. A média mais dois desvios padräo da média da absorvância do soro de 100 pacientes controles foi utilizada como limite entre teste positivo e teste negativo ("cutoff"). A especificidade do ELISA foi igual a 97,0 por cento. A sensibilidade do método, quando foram incluídos pacientes classificados como casos leves, moderado e graves de escorpionismo, foi de 39,3 por cento e aumentou para 94,7 por cento quando foram considerados apenas os casos moderados e graves. Estes resultados mostram que o ELISA pode ser utilizado para detecçäo de antígenos tóxicos circulantes em pacientes com manifestaçöes sistêmicas de envenenamento escorpiônico mas näo deve ser empregado no estudo de pacientes que apresentam apenas dor no local da picada (casos leves). A seguir foram quantificados o veneno circulante e anticorpos de cavalo anti-veneno escorpiônico antes e 1 h, 6 h, 12 h e 24 h após a soroterapia específica em 19 pacientes com manifestaçöes sistêmicas de envenenamento por Tityus serrulatus. Níveis elevados do veneno foram observados em 18 destes pacientes, o que justifica a utilizaçäo da soroterapia específica. Constatou-se que o soro antiescorpiônico foi eficaz em neutralizar o veneno circulante nos pacientes com manifestaçöes sistêmicas porque ocasionou o aparecimento de títulos elevados de anticorpos de cavalo antiveneno escorpiônico na primeira hora e pelo menos até 24 horas após sua administraçäo e näo se detectou durante este período a presença de veneno circulante. Os pacientes com manifestaçöes sistêmicas (casos moderados e graves) apresentaram níveis plasmáticos mais elevados de veneno do que os casos leves. Estes resultados sugerem que a gravidade do acidente escorpiônico possa estar relacionada às concentraçöes de veneno circulante. Observou-se o desaparecimento de manifestaçöes clínicas como a dor no local da picada, vômitos e sudorese na primeira hora após a soroterapia específica. A impossibilidade ética de comparar de modo duplo-cego pacientes tratados e näo tratados com SAE näo permitiu o estabelecimento de uma relaçäo entre a neutralizaçäo do veneno circulante e a regressäo destas manifestaçöes. Näo ocorreram óbitos entre os 19 pacientes estudados. As manifestaçöes cardiovasculares persistiram por um período de 6 a 72 horas após a soroterapia específica. Desse modo, apesar da eficácia da soroterapia em neutralizar o veneno circulante, constatou-se que os pacientes podem permanecer sintomáticos após o emprego do SAE e necessitarem de transferência para centros dotados de recursos para observaçäo das funçöes vitais e suporte das mesmas com medidas artificiais ou com o emprego de drogas.

Protección contra el alacranismo / Protectión agains scorpionism

En este capítulo se revisan algunos aspectos del problema del alacranismo en México. Se discuten algunos datos obtenidos con una vacuna experimental animal, para la cual el antígeno fue generado por polimerización de extractos solubles de glándulas venenosas de alacranes mexicanos. Se da énfasis a la discusión de los procedimientos y datos bioquímicos más importantes obtenidos en el fraccionamiento del veneno soluble extraído por estimulación eléctrica de telsons de alacranes vivos. También se mencionan algunas propiedades inmunológicas de los extractos de las glándulas, del veneno soluble, de sus fracciones cromatográficas y de sus polipéptidos altamente purificados. Finalmente, se presentan datos sobre la inmunización de ratones con péptidos sintéticos, diseñados con base en la secuencia de aminoácidos de las toxinas de alacranes. Las perspectivas futuras de este trabajo se enfocan a la determinación de los epítopos protectores de las toxinas del veneno y a la clonación y modificación por ingeniería genética de genes que codifican para estos péptidos tóxicos. No obstante el vasto trabajo experimental realizado, todavía no existe una vacuna disponible contra los efectos neurotóxicos del veneno de alacrán. Desde el punto de vista médico, el problema del envenenamiento por piquete de alacrán debe ser tratado mediante el uso del suero antialacrán, única medicina de elección para el tratamiento de los casos severos de accidentes con estos arácnidos

Detection and distribution of scorpion (Heterometrus bengalensis) venom in rabbit tissues by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).

ELISA was carried out to detect distribution of scorpion venom in experimental animal tissues. The venom content of different tissues was in the order, liver greater than kidney greater than spleen greater than lung greater than heart greater than diaphragm greater than brain. Tissue distribution of venom antigen in the envenomental subject by ELISA will provide a better approach for serotherapy.

Alacranismo / Scorpionism

El alacranismo es un problema de salud pública originado por la picadura de alacranes venenosos. Afecta a grandes núcleos de población tanto en el medio rural como urbano ocacionando considerables tasas de mortalidad. Históricamente se considera que las zonas de mayor riesgo de este accidente son la ciudad de Durango y el estado de Colima, pero la magnitud de este fenómeno abarca una gran extensión de México. Se pretende dar una visión general del agente agresor y su distribución en México. Se incluyen datos de casos registrados en la ciudad de León, Guanajuato y de los estados de Nayarit y Morelos. Se anotan algunos aspectos bioquímicos del veneno, su mecanismo de acción y fisiopatología. En algunos casos se mencionan especies de otros países, pero como discute más adelante, la homología existente entre toxinas de diferentes especies, sobre todo de Sudamérica, permite hacer analogías respecto al efecto ocasionado por especies mexicanas. Los datos experimentales con veneno de alacranes mexicanos son limitados a la fecha. Finalmente se abordan los factores de riesgo, sintomatología y tratamiento. Se discute su repercusión en la salud de la población y algunas alternativas para abordar este fenómeno

Immunological studies with the venom of the scorpion Tityus serrulatus

We describe a "sandwich" enzyme-linkedimmunosorbent assay (ELISA) sensitive to quantities of scorpion (Tityus serrulatus) venom (TsV) in the range of 1-3 ng?ml sample. Cross-reactivity with the venom from the rattlesnake Crotalus durissus terrificus and with venoms from several snakes of the Bothrops genus was detected only at concentrations higher than 1 *g/ml sample. A conventional ELISA is also described for the detection of antibodies against TsV. Analysis by Western Blot (WB) demonstrated a 25-kDa protein band common to TsV and to the venoms of Bothrops moojeni, B. jararacussu and B. jararaca. Venom from C. d. terrificus exhibited WB cross-reactive bands of 16 and 25 kDa with TsV

Isolation, purification and immunological evaluation of toxin Hb from scorpion Heterometrus bengalensis (C.L. Koch) venom.

Toxin-Hb, a lethal toxic antigenic protein, isolated from the venom of H. bengalensis by CM-cellulose ion-exchange chromatography was a heat labile basic protein with a molecular weight of 10 kDa. It produced irreversible blockade on the isolated rat phrenic nerve diaphragm and chick biventer cervicis. LD50 of toxin Hb was 0.48 mg/kg (iv) in mice. Antiserum was raised in mice by hyperimmunization against toxin Hb. Antitoxin Hb antiserum was immunologically potent as revealed by immunogel-diffusion and immunoelectrophoresis. Five fold protection against the lethal action of toxin Hb was achieved by the antiserum. It also effectively antagonised toxin Hb induced neuromuscular blockade on isolated rat phrenic nerve diaphragm and chick biventer cervicis preparations.