Qualitative and quantitative ultrastructural analysis of the mitochondria from adrenal gland cortex under the action of viperidae family snake venoms / Análisis ultrastructural cualitativo y cuantitativo de la mitocondria de la glándula adrenal bajo la acción de los venenos de serpientes de la familia viperidae

SUMMARY: The Viperidae venoms are composed of a mixture of constituents with enzymatic and non-enzymatic actions, which act on ultrastructural components of cells and tissues. Here, the number of mitochondria, mitochondrial area and the number of mitochondrial cristae from adrenal glands cortex treated with snake venoms were tested after 3, 6 and 24 hours of venom injections. The mitochondria quantitative changes showed a statistically significant decrease, in the number of mitochondria past 3, 6 and 24 h. There was an increase in the mitochondrial area after 6 h, where Crotalus vegrandis venom did not present significant differences with Crotalus pifanorum or Bothrops venezuelensis venoms. After 24 h, there was an escalation of mitochondrial area in all tested venoms. The number of mitochondrial cristae after 3 h did not present important differences with the control treatment. After 6 h, the number of mitochondrial cristae initiated to decrease under the activities of the 3 venoms action, until 24 h of observation. In the qualitative observations it was possible to witness an intense damage of the mitochondria, with loss and swelling of membranes, disappearance of cristae and the appearance of myelin figures, which started at 3 h after the Crotalus and Bothrops venoms injections. These damages probably were due to cytotoxic effects of phospholipases, metalloproteases and/or other proteolytic activities present in Viperidae snake venoms, being more evident in Crotalus venoms. As far as we know, these results define a novel finding that suggest that Viperidae snake venoms are extremely toxic to mammalian mitochondria.

RESUMEN: Los venenos de Viperidae tienen acciones enzimáticas y no enzimáticas, que actúan sobre la estructura celular. Aquí se probaron, a las 3, 6 y 24 horas de la inyección del veneno, el número de mitocondrias, el área mitocondrial y el número de crestas mitocondriales de la corteza de las glándulas adrenales. Los cambios cuantitativos de las mitocondrias mostraron una disminución en el número de mitocondrias a las 3, 6 y 24 h. Hubo un aumento en el área mitocondrial a las 6 h, donde el veneno de la serpiente Crotalus vegrandis no presentó diferencias significativas con los venenos de Crotalus pifanorum o Bothrops venezuelensis. Después de 24 h, hubo un aumento del área mitocondrial en todos los venenos. El número de crestas mitocondriales a las 3 h no presentó alteraciones o diferencias importantes con el tratamiento de control. Después de 6 h, el número de crestas mitocondriales comenzó a disminuir bajo la acción de los 3 venenos, hasta las 24 h de observación. En las observaciones cualitativas se observó un daño intenso de las mitocondrias, con pérdida y edema de las membranas, desaparición de las cristae y aparición de figuras mielínicas, que comenzó a las 3 h después de las inyecciones de veneno de Crotalus y Bothrops. Estos daños se debieron factiblemente a los efectos citotóxicos de componentes proteolíticos de los venenos. Creemos que estos resultados definen un nuevo y original hallazgo, que sugiere que los venenos de serpiente Viperidae son extremadamente tóxicos para las mitocondrias de mamíferos.

Biochemical and biological characterisation of lancehead (Bothrops venezuelensis Sandner 1952) snake venom from the Venezuelan Central Coastal range / Caracterización bioquímica y biológica del veneno de la serpiente "tigra mariposa" (Bothrops venezuelensis Sandner 1952) de la región central de la Cordillera de la Costa Venezolana

Se aislaron fracciones del veneno de Bothrops venezuelensis que demuestran ser un espectro abundante de proteínas con actividades variadas (coagulante, hemorrágica, fibrinolítica, proteolítica y de función plaquetaria), para el análisis de sus propiedades físico-químicas y biológicas, el veneno fue fraccionado por cromatografía de exclusión molecular, corrido en una electroforesis en gel y realizada una batería de ensayos biológicos. La DL50 del veneno de B. venezuelensis fue 6,39 mg/kg de peso corporal, fue determinada inyectando intraperitonealmente en ratones, diluciones seriadas de veneno de B. venezuelensis. Se colectaron doce fracciones a partir del veneno de B. venezuelensis mediante cromatografía de exclusión molecular. Las fracciones 1-5 y 7-9 tenían actividad hemorrágica. Todas las fracciones, con la excepción de las fracciones 3 y 6, tenían actividad fibrinolítica. Ninguna de las fracciones tuvo actividad de gelatinasa significativa, y sólo fracciones 4-6 demostraron actividad en polvo azul de ocultamiento. Con la excepción de las fracciones 1 y 4 , todas hidrolizaron la cadena β de la insulina. Cada fracción del veneno, así como el veneno crudo mostraron actividad procoagulante, cuando se probó en un analizador Sonoclot. Las fracciones 1, 3 , 5 y 9 inhibieron la función plaquetaria. En este estudio se señalan actividades biológicas de un veneno poco estudiado (B. venezuelensis) y sus fracciones. Al detectar actividades hemorrágicas, fibrinolíticas, procoagulantes, proteolíticas y de inhibición de la función plaquetaria. Este estudio preliminar abre el camino para la identificación de moléculas específicas que podrían tener potencial terapéutico en hemostasia y cáncer, que vienen siendo estudiados en nuestro grupo.

Venom fractions isolated from Bothrops venezuelensis were shown to contain a broad spectrum of proteins with varied activities. This study describes venom fractions with coagulant, haemorrhagic, fibrinolytic, proteolytic and antiplatelet activities, and analyses their physico-chemical properties and biological activities via molecular exclusion chromatography, gel electrophoresis and a bioassay battery. The LD50, determined by injecting intraperitoneally serial dilutions of B. venezuelensis venom into mice, was 6.39 mg/kg body weight. Twelve fractions were collected from B. venezuelensis venom using molecular exclusion chromatography. Of these, fractions 1-5 and 7-9 showed haemorrhagic activity, and all fractions except 3 and 6 showed fibrinolytic activity. However, none of the fractions had significant gelatinase activity, and only fractions 4-6 demonstrated activity on hide powder azure. With the exception of fractions 1 and 4, all fractions hydrolysed the insulin B-chain. In addition, all fractions as well as the crude venom showed strong procoagulant activity when tested using a Sonoclot Analyzer. Fractions 1, 3, 5 and 9 inhibited platelet function. In this study we have described the activities of the crude venom and its size-fractions from the scarcely studied B. venezuelensis. Haemorrhagic, fibrinolytic, procoagulant and proteolytic activities, and the inhibition of platelet function were detected. This preliminary study paves the way for the identification of specific molecules in B. venezuelensis venom that could have therapeutic potential for cancer and aberrant haemostasis treatment.