Ukąszenia węży Lachesis – zagrożenia i skuteczne metody leczenia

Czy znamy zagrożenia związane z ukąszeniami węży?

Ukąszenia węży stanowią istotny, choć często zaniedbywany problem zdrowia publicznego w Ameryce Środkowej i Południowej, gdzie rocznie dochodzi do około 60 000 przypadków zatruć jadem. Społeczności wiejskie i tubylcze ponoszą nieproporcjonalnie duże obciążenie związane z zachorowalnością i śmiertelnością, co wynika z bliskości siedlisk węży, narażenia zawodowego podczas prac rolniczych oraz ograniczonego dostępu do szybkiej opieki medycznej i terapii antytoksynowej. Za większość medycznie istotnych ukąszeń w tych regionach odpowiadają gatunki z rodziny żmijowatych (Viperidae), szczególnie z rodzajów Bothrops (żararaki), Crotalus (grzechotniki) i Lachesis (surukuku). Chociaż Bothrops odpowiada za 90% ukąszeń w Ameryce Łacińskiej, zatrucia jadem węży z rodzaju Lachesis budzą szczególne obawy ze względu na ciężki przebieg kliniczny.

Po ukąszeniu przez węże z rodzaju Lachesis u ofiar występuje ból miejscowy, obrzęk, krwotok i martwica mięśni – objawy podobne do tych obserwowanych w zatruciach jadem Bothrops. Charakterystyczną cechą ukąszeń przez Lachesis jest jednak wyraźne występowanie zaburzeń autonomicznych, w tym hipotensji, bradykardii, bólu brzucha, biegunki i obfitego pocenia się – objawów rzadko obserwowanych z takim nasileniem w przypadku ukąszeń przez inne żmije. „Zaburzenia autonomiczne są kluczowym elementem różnicującym ukąszenia Lachesis od innych gatunków żmijowatych, co ma istotne znaczenie dla właściwej diagnozy i leczenia” – podkreślają badacze. Koagulopatia rozwija się szybko i może objawiać się krwawieniem z dziąseł, krwiomoczem oraz utrzymującym się krwawieniem z miejsc ukłucia kłami lub nakłucia żył, co odzwierciedla silne działanie jadu Lachesis zubażające poziom fibrynogenu.

Jakie mechanizmy leżą u podstaw efektów jadu Lachesis?

Węże z rodzaju Lachesis stwarzają wyjątkowe wyzwania kliniczne ze względu na swój rozległy zasięg występowania. Te niezwykle duże żmije dołkowe mogą wprowadzić znaczne ilości jadu, a ich siedliska w odległych zalesionych regionach często pokrywają się z obszarami o ograniczonym dostępie do opieki zdrowotnej. Mimo że gatunki Lachesis zamieszkują szeroki obszar geograficzny, od Ameryki Środkowej po Południową, ich jady wykazują niezwykle podobne profile składu i właściwości farmakologiczne zarówno między gatunkami, jak i w ich obrębie. Koagulotoksyczne efekty charakterystyczne dla zatrucia jadem Lachesis wynikają z wyrafinowanego arsenału składników hemotoksycznych, które zostały zbadane poprzez analizy funkcjonalne i proteomiczne.

Badania zidentyfikowały liczne enzymy w jadach Lachesis, w tym dobrze scharakteryzowane toksyny proteaz serynowych podobnych do kalikreiny (SVSPs), takie jak TLE-B i TLE-P w L. muta oraz stenoksybina w L. stenophrys. Są to izolowane enzymy „trombinopodobne”, które nieprawidłowo rozszczepiają fibrynogen, indukując tworzenie niestabilnych skrzepów fibrynowych w sposób pseudoprokoagulacyjny. Skrzepy te mają krótki okres półtrwania, a ich szybki rozpad prowadzi do wyczerpania poziomu fibrynogenu, przyczyniając się do efektu przeciwzakrzepowego. Czy ten mechanizm działania może tłumaczyć szczególnie ciężki przebieg kliniczny ukąszeń przez Lachesis? Badania sugerują, że tak – złożona interakcja między enzymami zubażającymi fibrynogen, czynnikami hamującymi enzymy krzepnięcia i hemoragininami powoduje ciężką koagulopatię charakterystyczną dla zatrucia jadem Lachesis.

Czy skuteczna neutralizacja jadu jest na wyciągnięcie ręki?

Ze względu na szybki początek miejscowych i ogólnoustrojowych objawów klinicznych, leczenie opiera się głównie na szybkim podaniu odpowiednich antytoksyn. Biorąc pod uwagę medyczne znaczenie zatruć jadem Lachesis, są one często reprezentowane w mieszankach immunizujących antytoksyn. W Ameryce Środkowej, antytoksyna poliwalentna z Instituto Clodomiro Picado (ICP) zawiera immunogeny L. stenophrys i wykazuje dobrą skuteczność kliniczną oraz reaktywność krzyżową przeciwko wszystkim testowanym gatunkom Lachesis. Południowoamerykańskie antytoksyny zawierające L. muta/L. muta rhombeata są produkowane przez kilka instytucji, w tym Instituto Butantan (São Paulo, Brazylia), Instituto Nacional de Higiene (Caracas, Wenezuela), Instituto Bioclon (Meksyk) i Instituto Nacional de Salud (Bogota, Kolumbia), z różnymi profilami neutralizacji krzyżowej odzwierciedlającymi zmienność jadu.

W przeprowadzonym badaniu analizowano in vitro koagulotoksyczną aktywność jadu z dwóch lokalizacji Lachesis muta (Gujana Francuska, Surinam) i Lachesis stenophrys (Kostaryka, Panama). Testy krzepnięcia wykazały, że jady posiadały zdolność do szybkiego krzepnięcia ludzkiego osocza. Jady z obu lokalizacji Lachesis muta i L. stenophrys działały znacznie szybciej niż kontrola kaolinowa, wskazując na silne efekty pseudoprokoagulacyjne. Nie wykazano znaczących różnic między próbkami i w ich obrębie zarówno w przypadku krzepnięcia osocza, jak i fibrynogenu. Tromboelastografia pokazała, że skrzepy te są znacznie słabsze niż kontrola spontaniczna, co jest wskaźnikiem aktywności pseudoprokoagulacyjnej (tj. trombinopodobnej) charakterystycznej dla jadów Lachesis.

Na ludzkim osoczu jady Lachesis stenophrys z Kostaryki i Panamy indukowały najpierw słaby skrzep, który następnie zwiększał swoją siłę, co wykazała wartość R. Tej aktywności nie zaobserwowano w jadzie próbek L. muta z Surinamu i Gujany Francuskiej, w których skrzepy pozostawały słabe przez cały 30-minutowy eksperyment. Sugeruje to niepełne działanie na fibrynogen, przy czym spontanicznie generowana trombina działa na pozostałą część. „Nasze badania wykazały istotne różnice w dynamice tworzenia skrzepów między różnymi lokalizacjami geograficznymi tych samych gatunków węży, co może mieć implikacje dla skuteczności terapii antytoksynowej” – zauważają autorzy badania.

Dalsze badania TEG na izolowanym ludzkim fibrynogenie potwierdziły silne efekty pseudoprokoagulacyjne (trombinopodobne), przy czym jady nadal wykazywały słabe skrzepy w fibrynogenie w porównaniu z kontrolą trombinową. Nie wykazano różnic między- i wewnątrzgatunkowych w odniesieniu do czasów krzepnięcia, przy czym każdy jad indukował skrzepy podobne do kontroli trombinowej. Co ciekawe, jady obu gatunków Lachesis wykazywały przeciwny efekt niż ten obserwowany w osoczu, gdzie L. stenophrys wykazywał znacznie słabsze skrzepy w porównaniu do obu lokalizacji L. muta. Wcześniejsze badania wykazały, że izolowane enzymy trombinopodobne z jadów Lachesis specyficznie rozszczepiają łańcuch Aα fibrynogenu z minimalną aktywnością w stosunku do łańcucha Bβ, pozostawiając łańcuch γ nienaruszony. Słabe, nieprawidłowe skrzepy są łatwo rozkładane, przyczyniając się do koagulopatii często obserwowanej w zatruciach jadem Lachesis.

W badaniu oceniono również skuteczność dwóch antytoksyn w neutralizacji aktywności krzepnięcia fibrynogenu wywołanej jadem Lachesis. Ośmiopunktowe krzywe rozcieńczenia wykorzystano do określenia skuteczności antytoksyn przeciwko aktywności krzepnięcia fibrynogenu z dwóch lokalizacji Lachesis muta (Surinam i Gujana Francuska) i Lachesis stenophrys (Kostaryka i Panama). Wartości AUC pokazały, że zarówno antytoksyna ICP, jak i Antivipmyn-Tri były ogólnie skuteczne w neutralizacji aktywności krzepnięcia fibrynogenu we wszystkich próbkach. Efekty antytoksyn były zależne od dawki, co wykazano przez słabo zneutralizowany jad w stężeniach powyżej 1,6 μg/mL. Antytoksyna ICP wykazała wyższą neutralizację w porównaniu do Antivipmyn-Tri, z wyjątkiem próbki L. stenophrys z Panamy, w której antytoksyny wykazały statystycznie równoważną neutralizację efektów jadu.

Paraswoistość jest dobrze udokumentowana w przypadku antytoksyny ICP, dając pozytywne wyniki w wielu lokalizacjach i gatunkach nieuwzględnionych w mieszance immunizującej. Natomiast badania nad Antivipmyn-Tri pozostają nieliczne, a istniejące badania są ukierunkowane na Bothrops i Crotalus. W Gujanie Francuskiej, choć Antivipmyn-Tri jest stosowany do leczenia zatruć jadem grzechotników, skuteczność kliniczna pozostaje niejasna. Heckmann donosi o braku korzyści w powrocie do zdrowia po podaniu antytoksyny Antivipmyn-Tri po ukąszeniach grzechotników, podczas gdy Resiere dokumentuje skuteczne odwrócenie zaburzeń krzepnięcia wywołanych zatruciem jadem grzechotników. Te rozbieżne obserwacje kliniczne są zgodne z testami koagulacji in vitro, które ujawniły niski potencjał neutralizujący w wielu lokalizacjach Bothrops atrox. Chociaż antytoksyna ICP wykazała wyższą neutralizację dla lokalizacji Gujany Francuskiej w naszym badaniu, Antivipmyn-Tri nadal wykazywał znaczącą neutralizację efektów jadu, przynajmniej dla jadów Lachesis. Badania Resiere potwierdziły te ustalenia, porównując skuteczność antytoksyn ICP i Antivipmyn-Tri przeciwko B. atrox z Gujany Francuskiej i potwierdzając, że chociaż obie antytoksyny były skuteczne, antytoksyna ICP wykazała wyższe zdolności neutralizacji.

Czynniki przyczyniające się do różnych wyników neutralizacji antytoksyną obejmują mieszanki immunizujące używane do wytwarzania antytoksyn, a także charakterystykę molekularną antytoksyn. Antytoksyna PoliVal-ICP (Instituto Clodomiro Picado, Kostaryka) zawiera mieszankę immunizującą z równych części Bothrops asper, Crotalus simus i Lachesis stenophrys. Natomiast antytoksyna Antivipmyn-Tri (Instituto Bioclon; Meksyk) zawiera Bothrops asper, Crotalus durissus i Lachesis muta. Oprócz mieszanki immunizującej, antytoksyny te różnią się również fizykochemicznie – antytoksyna ICP wykorzystuje całe cząsteczki immunoglobulin (IgG), podczas gdy Antivipmyn-Tri składa się z rafinowanych fragmentów F(ab)². Jakie znaczenie mają te różnice dla praktyki klinicznej? Dalsze badania powinny określić skuteczność krzyżowej neutralizacji obu antytoksyn w różnych lokalizacjach i gatunkach sympatrycznych.

Jak przekuć badania nad jadami Lachesis na praktykę kliniczną?

Pomimo różnych gatunków Lachesis używanych w ICP i Antivipmyn-Tri (L. stenophrys i L. muta, odpowiednio), obie antytoksyny były ogólnie skuteczne w neutralizacji efektów jadu każdego gatunku. Skuteczna neutralizacja krzyżowa w różnych lokalizacjach geograficznych w obrębie gatunków Lachesis może być przypisana podobieństwu składników jadu. „Nasze wyniki potwierdzają, że pomimo szerokiego zasięgu geograficznego i izolacji niektórych populacji, jady Lachesis wykazują niezwykłe podobieństwo w swoich funkcjonalnych efektach koagulotoksycznych” – zaznaczają badacze. Jest to istotna informacja dla klinicystów, ponieważ sugeruje, że antytoksyny opracowane przeciwko jednemu gatunkowi Lachesis mogą być skuteczne w leczeniu ukąszeń przez inne gatunki z tego rodzaju.

Lachesis wykazuje znaczną zmienność w swoich rozmieszczeniach geograficznych, przy czym niektóre gatunki zajmują rozległe obszary, a inne są ograniczone do ograniczonych obszarów. Pomimo tego szerokiego zasięgu i izolacji niektórych populacji, ich jady wykazują niezwykłe podobieństwo w swoich funkcjonalnych efektach koagulotoksycznych. Nasze wyniki potwierdzają to, każdy testowany gatunek i lokalizacja wykazują tę samą pseudoprokoagulacyjną aktywność jadu, co wcześniej zgłaszane. Aktywność pseudoprokoagulacyjna (trombinopodobna) jest cechą bazalną jadów grzechotnikowatych, jak scharakteryzowano w Lachesis, Bothrops, Crotalus, Agkistrodon, Atropoides, Cerrophidion, Metlapilcoaltus i Porthidium. Presja selekcyjna napędzająca amplifikację tych enzymów koagulotoksycznych w jadach prawdopodobnie związana jest ze specyficznością ofiar i skutecznością wywoływania koagulopatii konsumpcyjnej. Dowody z badań historii naturalnej i ekologii żywienia sugerują, że gatunki Lachesis, jako generalistyczni drapieżnicy gryzoni i innych małych kręgowców, wyewoluowały jad zoptymalizowany do szybkiego unieruchomienia ofiary. Ewolucja enzymów trombinopodobnych w tym rodzaju prawdopodobnie odzwierciedla skuteczność podporządkowania ofiar ssaczych, co skutkuje niską zmiennością koagulotoksyczną między gatunkami.

Chociaż dorosłe osobniki gatunków Lachesis nie wykazują wysokiego poziomu między- lub wewnątrzgatunkowej zmienności składu lub funkcji jadu, zgłaszano zmiany ontogenetyczne dla L. stenophrys, takie jak przejście profilu jadu z bogatego w proteazy serynowe u noworodków i młodych osobników do przeważnie bogatego w SVMP jadu u dorosłych. Jednak nie określono, czy ta zmiana składu odzwierciedla różnice funkcjonalne w różnych etapach życia. Dalsze badania powinny zbadać potencjalne ontogenetyczne zmiany w składzie jadu i aktywności funkcjonalnej u innych gatunków Lachesis, ponieważ takie zależne od wieku zmiany mogą wpływać na skuteczność antytoksyn. Dalsze zrozumienie rozwoju jadu i ewolucji Lachesis może również wpłynąć na produkcję antytoksyn, określając reaktywność krzyżową fenotypu jadu dorosłych osobników, aby reprezentować wszystkie etapy życia.

Badanie to podkreśla funkcjonalne podobieństwo między dwoma różnymi gatunkami Lachesis i lokalizacjami geograficznymi. Wykazano skuteczną neutralizację trombinopodobnych efektów jadu przez obie antytoksyny, szczególnie antytoksynę Polival-ICP. Przyszłe badania powinny skupić się na badaniu ontogenetycznych zmian jadu w większej liczbie gatunków Lachesis, eksploracji ekologicznych i ewolucyjnych czynników wpływających na skład jadu oraz dalszej ocenie skuteczności antytoksyn w szerszych zakresach geograficznych. Ważnym zastrzeżeniem jest to, że obecna praca badała efekt antytoksyny przy użyciu warunków preinkubacji. Chociaż metoda ta jest skuteczna w ustalaniu przypadków niepowodzenia antytoksyny, ponieważ jeśli nie neutralizuje ona skutecznie jadu w takich zidealizowanych okolicznościach, istnieje niewielka szansa, że zadziała w dynamicznym systemie żywego organizmu. Jednak badania in vivo są konieczne, aby potwierdzić pozytywne wyniki in vitro ujawnione w obecnym badaniu.

Zrozumienie tych niuansowych charakterystyk jadu jest kluczowe dla poprawy strategii leczenia ukąszeń węży w regionach, w których występują gatunki Lachesis. Lekarze pracujący na obszarach, gdzie występują te węże, powinni być świadomi specyficznych objawów klinicznych związanych z ukąszeniami Lachesis, zwłaszcza zaburzeń autonomicznych i koagulopatii, oraz mieć dostęp do odpowiednich antytoksyn, które mogą skutecznie neutralizować efekty jadu.

Podsumowanie

Ukąszenia węży z rodzaju Lachesis są istotnym problemem zdrowotnym w Ameryce Środkowej i Południowej, dotykającym głównie społeczności wiejskie i tubylcze. Charakterystyczne objawy ukąszeń obejmują ból miejscowy, obrzęk, krwotoki oraz zaburzenia autonomiczne, w tym hipotensję i bradykardię. Jad Lachesis zawiera enzymy powodujące koagulopatię poprzez nieprawidłowe rozszczepianie fibrynogenu. Badania wykazały podobieństwo składu i właściwości farmakologicznych jadów między różnymi gatunkami i lokalizacjami geograficznymi. W leczeniu skuteczne okazały się dwie antytoksyny: ICP i Antivipmyn-Tri, przy czym ICP wykazała wyższą skuteczność neutralizacji. Skuteczna neutralizacja krzyżowa między gatunkami wynika z podobieństwa składników jadu, co ma istotne znaczenie dla praktyki klinicznej.