Variation im Gift der Puffotter und seine Auswirkungen
Studie zeigt Unterschiede im Gift von Puffottern je nach Region, was die Behandlung beeinflusst.
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Inhaltsverzeichnis
Das Gift von Schlangen hat sich über Millionen von Jahren entwickelt, während sie sich an ihre Umgebung anpassen. Puffotter, die in Teilen Afrikas weit verbreitet sind, haben ein Gift, das ernsthaften Schaden bei Menschen anrichten kann. Dieses Gift kann Gewebe schädigen und zu schweren Reaktionen im Körper führen. Jede Art von Puffotter kann Gift haben, das sich leicht unterscheidet, was die Gefährlichkeit und die Wirksamkeit der Behandlungen beeinflussen kann.
Was ist Puffotter-Gift?
Die Puffotter, die in vielen Regionen Afrikas vorkommen, sind bekannt für ihr gefährliches Gift. Wenn jemand gebissen wird, kann das Gift starke Schmerzen, Schwellungen und Gewebetod verursachen. Das Gift greift nicht nur die Stelle um den Biss an, sondern kann auch den ganzen Körper beeinträchtigen, was zu einem Blutdruckabfall und Blutungsproblemen führen kann. Jedes Jahr werden viele Menschen von Puffottern gebissen, was zu einer hohen Zahl an Notfällen führt.
Bedeutung der Giftforschung
Das Verständnis des Inhalts des Puffotter-Gifts ist für medizinische Fachkräfte entscheidend. Das Gift enthält verschiedene Arten von Toxinen, die auf unterschiedliche Weise wirken. Dazu gehören Enzyme, die Gewebe abbauen oder die Blutgerinnung stören. Wissen über die spezifischen Toxine in verschiedenen Puffottern kann helfen, bessere Behandlungen für Schlangenbissopfer zu entwickeln.
Geografische Variation im Gift
Puffotter sind in vielen Ländern zu finden, und ihr Gift kann je nach Lebensraum unterschiedlich sein. Zum Beispiel können Puffotter aus Nigeria andere Gift-Eigenschaften haben als solche aus Tansania oder Südafrika. Studien zeigen, dass diese Unterschiede erheblich sein können, was die Gefährlichkeit und die Wirksamkeit von Antiveninen (den Behandlungen gegen Schlangenbisse) betrifft.
Wichtige Bestandteile des Puffotter-Gifts
Arten von Toxinen: Das Gift enthält verschiedene Toxine, darunter:
- Metalloproteinasen: Das sind Enzyme, die Gewebe schädigen können.
- Serin-Proteinase: Diese können die Blutgerinnung beeinflussen.
- Phospholipasen: Diese können Zellmembranen stören.
- Lektine: Diese könnten eine Rolle bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels spielen.
Wirkung auf menschliche Zellen: Das Gift kann zu Zellsterben führen, was ernste Verletzungen und Gesundheitsprobleme für das Opfer verursacht.
Infektionsrisiken: Nach einem Schlangenbiss kann das beschädigte Gewebe infiziert werden, was zu weiteren Komplikationen führen kann, wenn es nicht schnell behandelt wird.
Verständnis der Giftvariation
Forschung hat gezeigt, dass selbst Schlangen derselben Art signifikante Unterschiede in ihrem Gift aufweisen können, abhängig von ihrem geografischen Standort. Eine Studie fand heraus, dass Puffotter aus Nigeria und Tansania unterschiedliche Aktivitätsniveaus für ihre Gift-Toxine hatten. Diese Erkenntnisse deuten darauf hin, dass Behandlungen je nach Herkunft der Schlange angepasst werden müssen.
Wie Gift untersucht wird
Um die Unterschiede im Gift zu untersuchen, betrachten Wissenschaftler mehrere Faktoren:
Transkriptom-Analysen: Dabei werden die Gene untersucht, die in den Giftdrüsen aktiv sind. Durch das Verständnis, welche Gene aktiviert sind, können Forscher ableiten, welche Arten von Toxinen produziert werden.
Chromatographische Techniken: Techniken wie RP-HPLC (umgekehrte Phasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie) helfen, die verschiedenen Komponenten des Gifts zu trennen und zu quantifizieren.
Funktionale Tests: Diese Tests messen, wie aktiv die Giftbestandteile sind. Wissenschaftler können zum Beispiel sehen, wie gut ein bestimmtes Toxin Proteine abbaut.
Zytotoxizitätstests: Dabei wird untersucht, wie das Gift lebende Zellen beeinflusst, um die schädlichen Auswirkungen des Gifts besser zu verstehen.
Die Studie zum Puffotter-Gift
In einer aktuellen Studie wurden Puffotter aus Nigeria, Tansania und Südafrika untersucht, um zu sehen, wie sich deren Gifte unterscheiden. Die Forscher extrahierten das Gift und untersuchten die Toxingen, die produzierten Proteine und wie diese Gifte auf menschliche Zellen wirken. Ausserdem prüften sie, wie wirksam verschiedene Antivenine bei der Neutralisierung der Giftwirkungen waren.
Giftzusammensetzung
Die Studie zeigte, dass das Puffotter-Gift aus jedem Standort ein einzigartiges Toxinprofil hatte. Zum Beispiel hatten nigerianische Puffotter mehr bestimmter Toxine als solche aus Tansania oder Südafrika.
Enzymaktivität
Die Forschung umfasste Tests zur Messung der Aktivität der Giftenzyme:
- SVMP-Aktivität: Das Tansania-Gift der Puffotter hatte die höchste Enzymaktivität, was es potenziell gefährlicher macht.
- PLA2-Aktivität: Auch hier wiesen nigerianische Puffotter höhere Aktivitätsniveaus auf, was auf eine starke Fähigkeit hinweist, Schaden zu verursachen.
Zytotoxische Effekte
Tests zur Zellviabilität zeigten, dass das Gift der tansanischen Puffotter am toxischsten für menschliche Hautzellen war. Diese Erkenntnis hebt die potenziellen Unterschiede in der Gefahr hervor, die von Schlangenbissen aus verschiedenen Regionen ausgeht.
Antivenin-Effektivität
Drei verschiedene Arten von Antivenin wurden gegen die drei geografischen Varianten des Puffotter-Gifts getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass alle drei Antivenine die Aktivität der Gift-Toxine reduzieren konnten. Allerdings variierte die Wirksamkeit, was darauf hindeutet, dass Antivenine besser für bestimmte Giftarten geeignet sein könnten.
Fazit
Die Forschung zum Puffotter-Gift hebt die komplexe Natur von Schlangengiften und die Bedeutung der geografischen Variation hervor. Zu verstehen, wie verschiedene Populationen von Puffottern unterschiedlich Gift produzieren, kann zu besseren Behandlungen für Schlangenbissopfer führen. Weitere Studien sind nötig, um die klinischen Implikationen dieser Erkenntnisse zu erforschen und die Antivenin-Therapien zu verfeinern, um ihre Wirksamkeit in verschiedenen Regionen zu verbessern.
Titel: Intraspecific venom variation in the medically important puff adder (Bitis arietans): comparative venom gland transcriptomics, in vitro venom activity and immunological recognition by antivenom
Zusammenfassung: BackgroundVariation in snake venoms is well documented, both between and within species, with intraspecific venom variation often correlated with geographically distinct populations. The puff adder, Bitis arietans, is found widely distributed across sub-Saharan Africa and into the Arabian Peninsula where it is considered a leading cause of the [~]310,000 annual snakebites across the region, with its venom capable of causing substantial morbidity and mortality. Despite its medical importance and wide geographic distribution, there is little known about venom variation between different B. arietans populations and the potential implications of this variation on antivenom efficacy. MethodologyWe applied a range of analyses, including venom gland transcriptomics, in vitro enzymatic assays and reverse phase chromatography to comparatively analyse B. arietans venoms originating from Nigeria, Tanzania, and South Africa. Immunological assays and in vitro enzymatic neutralisation assays were then applied to investigate the impact of venom variation on the potential efficacy of three antivenom products; SAIMR Polyvalent, EchiTAb-Plus and Fav-Afrique. FindingsThrough the first comparison of venom gland transcriptomes of B. arietans from three geographically distinct regions (Nigeria, Tanzania, and South Africa), we identified substantial variation in toxin expression. Findings of venom variation were further supported by chromatographic venom profiling, and the application of enzymatic assays to quantify the activity of three pathologically relevant toxin families. However, the use of western blotting, ELISA, and in vitro enzymatic inhibition assays revealed that variation within B. arietans venom does not appear to substantially impact upon the efficacy of three African polyvalent antivenoms. ConclusionsThe large distribution and medical importance of B. arietans makes this species ideal for understanding venom variation and the impact this has on therapeutic efficacy. The findings in this study highlight the likelihood for considerable venom toxin variation across the range of B. arietans, but that this may not dramatically impact upon the utility of treatment available in the region. Author SummaryThe puff adder (Bitis arietans) is found across sub-Saharan Africa and the Arabian Peninsula and is capable of causing life threatening pathology due to its potent venom. The extensive range of B. arietans exposes populations to different ecological pressures which may impact upon the composition of venom toxins. In this study, we examined the venom composition of B. arietans from three countries separated by large geographic distance: Nigeria, Tanzanian and South Africa. By integrating venom gland transcriptomes, venom chromatography, and in vitro functional assays to profile B. arietans venom composition, we uncovered extensive variation between the three locales. Given that venom variation can have a significant impact on the efficacy of antivenom treatment, we also investigated the ability of three African antivenoms to recognise and inhibit in vitro venom activity. Through these analyses, we were able to determine that venom variation did not have a substantial impact on the neutralising effect of selected antivenoms. This study has highlighted the potentially extensive venom variation found across the range of B. arietans and initiated valuable investigations into the efficacy of African antivenoms to protect human populations vulnerable to snakebite envenoming.
Autoren: Charlotte A Dawson, K. E. Bartlett, M. C. Wilkinson, S. Ainsworth, L.-O. Albulescu, T. Kazandjian, S. R. Hall, A. Westhorpe, R. H. Clare, S. Wagstaff, C. M. Modahl, R. A. Harrison, N. R. Casewell
Letzte Aktualisierung: 2024-03-14 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.13.584772
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.13.584772.full.pdf
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