Toxinology in Colombia: contributions of ophidism/scorpionism program and other research groups / Toxinología en Colombia: contribuciones del programa de ofidismo/escorpionismo y de otros grupos de investigación

Background: Toxinology is a sub-field of toxicology dedicated to studying toxins produced by animals, plants and, microorganisms. In Colombia, during the last thirty years, this area has been mainly investigated by Ophidism/Scorpionism Program of Universidad de Antioquia. However, some other research groups have also contributed to our knowledge of venoms and toxins, as well as their related effects and treatments. Objective: to highlight the most significant findings in toxinology made by the Ophidism/Scorpionism Program and other research groups in Colombia. Methods: 119 papers dealing with the history of ophidiology and toxinology in Colombia were collected and analyzed. Results: some useful terms are described to understand toxinology and its scope. Also, a brief history of ophidiology is presented, spanning from the discovery of America until present-day findings. Finally, an overall description of several results related to toxin isolation, characterization, antivenoms, clinical trials, description of new species, proteomic and transcriptomic, among others. The nineteens were characterized by the study of snakebites, their clinic manifestations, and the use of antivenoms. In addition, the ethnopharmacological studies of medicinal plants used in snakebite treatments began to be explored. The 2000s included the newly ethnopharmacology, toxin isolation, clinical trials, inhibitor studies, scorpion venom characterization, and scorpion stings features. Finally, from 2010 until today, proteomic and transcriptomic gave the most important findings. Conclusions: Toxinology works in Colombia have contributed to our knowledge about endemic species, clinical manifestations of snakebite and scorpion stings, and the development of new therapeutic agents. However, we invite Colciencias and other funding agencies to assign more resources to support a higher number of researchers in this field, since snakebite is considered a neglected tropical disease by the World Health Organization, which needs more attention from governments and scholars. Finally, the venoms of some species and their possible mode of action are still unknown to us. Besides, given the complexity of venoms, we are not yet aware of the potential use of toxins in current biomedicine. Thus, studies in toxinology must continue.

Antecedentes: La Toxinología es el campo de la Toxicología que estudia las toxinas producidas por animales, plantas y microorganismos. En Colombia, durante los últimos treinta años, los estudios realizados en esta área han sido desarrollados principalmente por el Programa de Ofidismo/Escorpionismo de la Universidad de Antioquia. Sin embargo, otros grupos de investigación también han contribuido en el conocimiento de venenos, toxinas, efectos y tratamientos. Objetivo: Destacar los hallazgos más relevantes en toxinología realizados por el Programa de Ofidismo Escorpionismo y otros grupos de investigación en Colombia. Métodos: Se recopilaron 119 artículos referentes a la historia de la ofidiología y la toxinología en Colombia. Resultados: Se describieron algunos términos útiles para el entendimiento de la toxinología y sus alcances. Se construyó una breve historia de la ofidiología que inicia con el descubrimiento de América y finaliza con hallazgos recientes. Se realizó una amplia descripción de varios resultados relacionados con el aislamiento y caracterización de toxinas, antivenenos, ensayos clínicos, descripciones de nuevas especies, proteómica y transcriptómica, entre otras. Así, la década de los noventa se caracterizó por el estudio de las mordeduras de serpientes, sus manifestaciones clínicas, el uso de antivenenos y la exploración de la etnofarmacología asociada a las mordeduras de serpiente. La década del 2000 incluyó nuevamente etnofarmacología, el aislamiento de toxinas, ensayos clínicos, estudios sobre inhibidores de toxinas, caracterización de venenos y picaduras de escorpión. Finalmente, desde 2010 hasta hoy, la proteómica y transcriptómica aportaron los hallazgos más importantes. Conclusiones: Los estudios de Toxinología en Colombia han contribuido al conocimiento de especies endémicas, manifestaciones clínicas de mordeduras de serpientes y picaduras escorpiones, y el desarrollo de nuevos agentes terapéuticos. No obstante, se invita a Colciencias y a otras agencias de financiamiento a apoyar la investigación en este campo, ya que es considerada una enfermedad tropical desatendida por la Organización Mundial de la Salud y necesita mayor atención por parte del gobierno e instituciones académicas. Además, dada la complejidad de los venenos, se desconoce el uso potencial de las toxinas en la biomedicina actual. Así, se deben continuar realizando estudios en toxinología.

Bothrops alternatus snake venom induces apoptosis of skeletal muscle cells in a rabbit model / O veneno da serpente Bothrops alternatus induz apoptose nas células musculares de coelhos

Este estudo objetiva reportar a ocorrência de apoptose in vivo induzida pelo veneno da serpente Bothrops alternatus em células musculares esqueléticas. Cinco coelhos machos, adultos, receberam 150µg/kg de veneno no músculo vasto lateral, enquanto outros cinco animais receberam 0,1% de BSA diluído em PBS no mesmo local. Após 12 horas, os animais foram eutanasiados, e amostras do local de inoculação foram coletadas para análise histopatológica. Foram evidenciadas necrose e hemorragia nas células musculares. Além disso, a análise imuno-histoquímica para identificação de caspase-3 ativada revelou marcações granulares e agregadas no citoplasma das células musculares, compatíveis com o processo de apoptose. Este é o primeiro relato que confirma o veneno de B. alternatus como causador de apoptose in vivo em células musculares esqueléticas.(AU)

Accidente ofídico en el departamento de Sucre, Colombia / Ophidic accident in the department of Sucre, Colombia

Objetivo: Describir el comportamiento del accidente ofídico en el departamento de Sucre. Métodos: Se realizó un estudio descriptivo y retrospectivo, en el cual se analizaron 803 reportes de accidentes ofídicos notificados al sistema de vigilancia epidemiologia del departamento de Sucre, durante los años 2007 a 2012, la información fue suministrada por la dirección de salud pública de la secretaria de salud del departamento de Sucre, en formato Excel©, descargada directamente del aplicativo SIVIGILA. Los datos obtenidos se analizaron estadísticamente empleando medidas de tendencia central. Resultados: En el 48.2% de los casos, el género Bothrops se identificó como el agente agresor y en el 83.9% de los casos la mordedura se localizó en las extremidades del paciente. En 356 casos equivalentes al 44% el paciente no fue hospitalizado o no se consignó esta información en la ficha. En el tratamiento de los casos hospitalizados se empleó un promedio de 4.3 ± 4.5 viales por paciente; estos datos son consistentes con el protocolo para casos leves registrados (n=450), pero al revisar los casos individuales se encontró que 228 pacientes solo recibieron entre 1 y 3 ampollas. En 84 casos solo se administró un vial.

Objective: Describe the behavior of ophidic accident in the department of Sucre. Methods: A descriptive, retrospective study was done from 2007 to 2012, in this study, 803 cases of snakebites were reported to the surveillance system of the epidemiology department of Sucre. In this department, the snakebite accidents occurs along the entire year, mainly affecting men 15 to 44 years. Those affected come from all municipalities in the department and around the rural area, and it is mainly engaged in agriculture and domestic work; however, the town of Sincelejo accounts for 28.8% of all notifications. Results: In 48.2% of cases, the genus Bothrops was identified as the offending agent and in 83.9% of cases, the bite was found in the patient's limbs. In 356 cases or 44% the patients were hospitalized or the information of this records were not found. The treatment of hospitalized cases averaged 4.3 ± 4.5 shots were used per patient; This data is consistent with the protocol for registered mild cases (n = 450), but reviewing individual cases; then, it was found that 228 patients received only 1 to 3 ampoules. In 84 cases only one shot was administered.

Modificaciones en la plasticidad hipocampal a corto plazo por efecto de un péptido diseñado y sintetizado con base en la estructura de una conotoxina / Changes in Short Term Hippocampal Plasticity caused by a Peptide Designed and Synthesized based on the Structure of a Conotoxine

Introducción: El diseño de instrumentos o moléculas inspiradas en la naturaleza hapermitido avanzar en diferentes áreas de la ciencia y tecnología. Objetivo: Evaluarcambios plásticos a corto plazo desencadenados por la administración intraperitonealde un péptido agonista del receptor de glutamato NMDA. Materiales y métodos:Se utilizaron ratas macho divididas en grupo péptido (a quienes se administróperitonealmente el péptido) y grupo control (a quienes se administró peritonealmenteel vehículo). Por técnicas de estereotaxia se localizaron electrodos de estimulacióny registro en las áreas hipocampales CA3 y CA1 respectivamente, con el ánimo deobtener los potenciales de campo y analizar cambios en su pendiente y amplitud porla aplicación de pares de estímulos, antes y después de la administración del péptido.Resultados: Aunque con la administración del péptido no hay cambios en variablessistémicas como la temperatura o la frecuencia cardiaca, sí se pueden modificar lospotenciales de campo, específicamente cuando el intervalo entre pares de estímuloses más corto (40 a 80 ms). Conclusión: El péptido evaluado en el presente trabajotiene efectos en la facilitación por pulsos pareados tanto en la amplitud como en lapendiente de potenciales de campo en el hipocampo de ratas, pero en los intervalosentre estímulos más cortos...

Introduction: Designing bio-inspired devicesor molecules has been a longstanding methodsupporting multiple advances in science and technology.Objective: To test the potential effectof intraperitoneal administration of the bio-inspiredpeptide on short-term plasticity. Materialsand methods: Male rats in two groups (peptidetreated and control) were used for registrationof hippocampal field potentials from CA1, afterpaired stimuli in CA3 contra lateral area. Results:Amplitude and slope of field potentials’,both before and after peptide administration,showed no changes in systemic factors (temperatureand heart rate), but statistical significancein short term plasticity in small inter stimuli interval(40 to 80 ms). Conclusion: The current researchshows effects on paired pulse facilitationcaused by peptide treatment, specifically on interstimuli interval shorter...

Poisoning due to Philodryas olfersii (Lichtenstein, 1823) attended at Restauração Hospital in Recife, State of Pernambuco, Brazil: case report / Envenenamento por Philodryas olfersii (Lichtenstein, 1823) atendido no Hospital da Restauração do Recife, Estado de Pernambuco, Brasil: relato de caso

Few papers have been published on snake bites caused by Philodryas olfersii. We report here the first case identified at the Centro de Assistência Toxicológica do Hospital da Restauração, Recife, State of Pernambuco. This case was described based on medical protocols, interviewing the patient and identifying the animal that caused the bite. The patient presented pain, heat, erythema, edema and ecchymosis, without other laboratory abnormalities or coagulation disorders. The treatment consisted of administration of eight ampoules of antibothropic serum, and post-administration allergenic reactions were observed. The importance of bites by opistoglyph snakes needs to be reconsidered in research and at specialized treatment centers.

Existem poucas publicações de acidentes ofídicos causados pela espécie Philodryas olfersii. Relatamos aqui o primeiro caso identificado no Centro de Assistência Toxicológica do Hospital da Restauração, Recife, Estado de Pernambuco. A descrição do caso foi realizada com base nos protocolos médicos, entrevista com o paciente e identificação do animal causador do acidente. O paciente apresentou dor, calor, eritema, edema e equimose, sem outras alterações laboratoriais ou distúrbios da coagulação. O tratamento executado mediante a administração de oito ampolas de soro antibotrópico apresentou reações alergênicas pós-administração. A relevância dos acidentes por serpentes opistóglifas deve ser reconsiderada na pesquisa e nos centros de tratamento especializados.

Revisión de tema: Aspectos toxinológicos y biomédicos del veneno de las abejas Apis mellifera / Toxicological and biomedical aspects of bee venom Apis mellifera

El veneno de abejas incluye compuestos orgánicos de bajo y alto peso molecular. Se encuentran en él péptidos simples como la apamina, polipéptidos como la melitina y enzimas como la fosfolipasa A2 y la hialuronidasa; recientemente se demostró que algunos citratos son también componentes mayores del veneno. La melitina y la fosfolipasa A2 son los componentes principales y más abundantes, cerca del 75 por ciento, en una relación 3:1. La melitina se adhiere a las membranas de los glóbulos rojos, produciendo hemólisis; la fosfolipasa A2, el mayor de los alergenos del veneno, actúa como agente bloqueador que puede provocar parálisis respiratoria. La apamina representa cerca del 2 por ciento del veneno total; es menos tóxica que los compuestos anteriores y se comporta como neurotoxina de acción motora; además de desencadenar un efecto cardioestimulante parecido al de las drogas adrenérgicas, tiene propiedades antiarrítmicas. Un 2 por ciento del veneno lo constituye el péptido MCD (Mast Cell Degranulation) o factor degranulador de los mastocitos, uno de los compuestos responsables de la liberación de histamina y serotonina. Adicionalmente, se han identificado compuestos como fosfatasa ácida, norepinefrina, dopamina e histamina. En esta revisión se exponen aspectos relacionados con la conformación y función del aparato picador, con la composición y acción del veneno, con el comportamiento y los hábitos de las abejas y, finalmente, con las medidas de manejo y tratamiento de sus picaduras; se procuró hacer una mirada comparativa de esos aspectos aplicados a las abejas europeas y a las africanizadas

Bee venom includes organic components of low and high molecular weight such as simple peptides like apamin, polypeptides like mellitin and enzymes like phospholipase A2 and hyaluronidase. It was recently demonstrated that some citrates are also important components of this venom. Mellitin and phospholipase A2 are the main and more abundant components, around 75%, in a ratio of 3:1; mellitin interacts with human red blood cells membranes producing hemolysis; and phospholipase A2, the main allergen of the venom, may act as blocking agent causing respiratory paralysis. Apamin represents about 2% of the total venom; it is less toxic than the aforementioned substances and acts as a motor neurotoxin; it is also responsible for triggering a cardiostimulant effect similar to that of adrenergic drugs; it has antiarrhythmic properties as well. Peptide MCD (Mast Cell Degranulation factor) constitutes 2% of the venom, and it is one of the components responsible for histamine and serotonin release. Additionally, other components have been identified such as acid phosphatase, norepinephrine, dopamine and histamine. This review discusses aspects of the conformation and function of the bee stinging apparatus, of venom composition and action and ofs the behavior and habits of these insects. Finally, handling and treatment of bees bites are discussed. Applied aspects of the European and Africanized bees are compared

Sistema de ensino à distância sobre toxinologia: implantando um novo paradigma / A system of distance education on toxin science: introducing a new paradigm

O autor discute uma proposta de ensino à distância sobre Toxinologia utilizando como meios de aprendizado o livro clássico, a revista eletrônica científica, a videoteca e a Internet. Todas estas mídias, algumas delas desenvolvidas recentemente, têm por finalidade proporcionar novas alternativas de aprendizado à distância na ausência do professor.

The author suggests a long-distance teaching on toxinology using the following media: conventional printed book, scientific electronic journal, video library and the Internet. These new media are discussed as new alternatives for long-distance learning without the teacher.