As doenças neurodegenerativas (DN), incluindo doença de Alzheimer e doença de Parkinson, estão entre as principais causas de mortalidade e morbidade nos países ocidentais. Não há ainda um tratamento definitivo para estas neuropatias, mas os estudos têm apontado para mecanismos comuns de toxicidade, que incluem disfunção mitocondrial, estresse oxidativo e apoptose. Assim, as mitocôndrias constituem alvos importantes para futuras estratégias de neuroproteção visando tratar, prevenir ou retardar a neurodegeneração. A biodiversidade da fauna brasileira representa uma fonte promissora e ainda pouco explorada de novas moléculas com (i) atividade neuroprotetora e, portanto, potencial para originar novos fármacos para o tratamento destas doenças; ou ainda com (ii) atividade neurotóxica, podendo ser utilizadas como ferramentas de estudo de mecanismos de neurotoxicidade. O presente estudo teve por objetivo investigar o possível potencial neuroprotetor e/ou neurotóxico de peptídeos de baixo peso molecular, obtidos a partir do veneno de diferentes espécies de serpentes do gênero Bothrops por meio da investigação dos efeitos destes compostos na função mitocondrial de cérebro de rato. Duas das frações estudadas (obtidas a partir do veneno da B. atrox e da B. jararaca) apresentaram um interessante potencial protetor contra o intumescimento osmótico mitocondrial e a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO), eventos associados à transição de permeabilidade mitocondrial e à morte celular. Por outro lado, outra fração, obtida a partir do veneno da B. pirajai, apresentou potencial neurotóxico. Estes achados podem ser úteis para estudos mecanísticos e também no estabelecimento de futuras estratégias de tratamento das doenças neurodegenerativas, tendo as mitocôndrias como alvos terapêuticos (terapia alvo). / The neurodegenerative diseases, including Alzheimer\'s and Parkinson\'s diseases, are among the main causes of morbidity and mortality in Western countries. A definitive treatment for these neuropathies has not yet been found, but studies have indicated common mechanisms of toxicity, including mitochondrial dysfunction, oxidative stress and apoptosis. Therefore, mitochondria represent important targets for the future neuroprotective strategies aimed to treat, prevent or delay the neurodegeneration. The Brazilian fauna biodiversity represents a promising and under explored source of new molecules with (i) neuroprotective activity and potential to originate new drugs for the treatment of these diseases; or yet, with (ii) neurotoxic activity, representing tools to study neurotoxicity mechanisms. The present study aimed to investigate the possible neuroprotective and/or neurotoxic potential of low-molecular-mass peptides extracted from the venom of different species of Bothrops genus snakes by investigating their effects on rat brain mitochondrial function. Two of the studied fractions (from B. atrox and B. jararaca venoms) presented an interesting protective potential against both the mitochondrial swelling and reactive oxygen species (ROS) production, events associated with mitochondrial permeability transition and cell death. On the other hand, other fraction (from B. pirajai venom) presented a neurotoxic potential. These findings might be useful for mechanistic studies and also for the establishment of future strategies of neurodegenerative diseases treatment, using mitochondria as therapeutic targets (targeted therapy).

A hematopoese nas serpentes inicia-se durante a embriogênese e através dos processos de alterações da vida fetal. A primeira atividade eritropoética é extraembrionária, a partir de células mesodérmicas do saco vitelínico e durante o desenvolvimento embrionário torna-se intraembrionário. Em serpentes recém-nascidas e adultas, o principal foco hematopoético ocorre na medula óssea. O objetivo deste estudo foi caracterizar os diferentes estágios de maturação das células sanguíneas da serpente O. guibei, com base em estudos de microscopia, reações citoquímicas e aspectos ultraestruturais. Fragmentos de vértebras de serpentes recém-nascidas e adultas (n=11) foram coletados para obtenção da medula óssea que foi fixada em formol cálcio ou Bouin e processadas para histologia de rotina. Cortes histológicos, imprint de medula óssea e esfregaços sanguíneos foram corados com Rosenfeld, hematoxilina e eosina ou azul de metileno. As reações citoquímicas realizadas foram ácido periódico de Schiff (PAS), azul de toluidina (AT), Sudan Black B (SBB), benzidina peroxidase (PA) e fosfatase ácida (FA). Para a microscopia electrónica de transmissão (TEM), a medula óssea foi fixada em paraformaldeído a 4% + glutaraldeído 2%, em tampão Tyrode, pós fixados em tetróxido de ósmio a 1% e embebidos em resina Epon 812. A maior parte das células progenitoras de células sanguíneas foram identificadas em focos hematopoiéticos ativos na medula óssea de vértebras e costelas. As linhagens azurofílicas e linfoides foram morfologicamente similares aos de outros répteis. A linhagem granulocítica foi classificada como mieloblasto, promielócito, mielócito e granulócito maduro. Mielócitos podem ser diferenciados em basófilos com grânulos grandes, redondos e eletrondensidade homogênia ou heterófilos, com grânulos de tamanhos e formas variadas na análise MET. TB e PAS foram positivos nos grânulos imaturos e maduros basófilos. Por outro lado, heterófilos e azurófilos mostraram reação fortemente positiva para lípidos de SBB e BP. FA foi encontrado nos azurófilos em várias fases de maturação. As diferentes fases de eritrócitos foram classificadas como: proeritroblasto, eritroblasto basófilo, eritroblasto policromático, proeritrócitos e eritrócitos maduros. Os trombócitos apresentaram positivadade para PAS. As características dos trombócitos maduros e imaturos foram definidas através da TEM apresentando corpos densos, grânulos alfa, microtúbulos e sistema canalicular aberto. Concluindo, a medula óssea das costelas e vértebras é um importante foco hematopoético nas serpentes O. guibei recém-nascidas e adultas. Os aspectos morfológicos, citoquímicos e ultraestruturais são úteis para identificar e caracterizar os diferentes estágios de maturação das células sanguíneas / Hematopoiesis in snakes begins during embryogenesis and the process changes through fetal life. The first erytropoietic activity is extraembryonic from mesoderm cells of the yolk sac and during the embryonic development it becomes intraembryonic. In newborn and adult snakes, the main site of hematopoiesis occurs in the bone marrow. The aim of this study was to characterize different stages of blood cells maturation of O. guibei snakes, based on microscopic studies including cytochemical stains and ultrastructural features. Fragments of vertebrae of newborn and adult snakes (n= 11) were collected to obtain bone marrow that was fixed in Bouin or formol calcium and processed routinely for histology. Tissue sections, imprint of bone marrow and blood smears were stained with Rosenfeld, hematoxylin and eosin or methylene blue. The cytochemical reactions performed were periodic acid-Schiff (PAS), toluidine blue (AT), sudan black B (SBB), benzidine peroxidase (BP) and acid phosphatase (FA). For transmission electron microscopy (MET), bone marrow was fixed in paraformaldehyde 4% + glutaraldehyde 2% in Tyrode buffer, postfixed in 1% osmium tetroxide and embedded in Epon 812 resin. Most of progenitors of blood cells were identified in the active hematopoietic focus in bone marrow of vertebrae and ribs. The azurophilic and lymphocytic series were morphologically similar to those of other reptiles. Granulocytic lineage was classified as myeloblast, promyelocyte, myelocyte and mature granulocytes. Myelocyte can be differentiated into basophils, with large, round and electrondensity homogeneous granules or heterophils, with varied size and shapes granules in the TEM analysis. AT and PAS were positive in the immature and mature basophils granules. On the other hand, heterophils and azurophils showed strong positive reaction for lipids staining of SBB and BP. FA was found on azurophils in various stages of maturation. The different stages of erythrocytes were classified as: proerythroblast, basophilic erythroblast, polychromatic erythroblast, proerythrocyte and mature erythrocytes. Thrombocytics cells showed PAS positive. The characteristics of mature and immature thrombocytes were defined using TEM identifying the dense bodies, alpha granules, microtubules and open canalicular system. Concluding, the rib or vertebral bone marrow is an important hematopoietic site in the newborn and adult O. guibei snakes. The morphologic, cytochemical and ultrastructural characteristics are useful to identify and characterize different stages of maturation of blood cells

O veneno de Bothops jararaca contém uma série de componentes, entre eles as metaloproteinases hemorrágicas jararagina e bothropasina. Os cDNAs dessas toxinas mostram 97% de identidade. As diferenças, distribuídas ao longo de seus cDNAs, sugerem que estes mRNas não resultam de splicing alternativo. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os genes codificadores da jararagina e bothropasina pela identificação de exons e introns no DNA genômico. DNA foi extraído do sangue de um exemplar de B. jararaca; os primers para PCR foram baseados nos cDNAs publicados. Os produtos de amplificação foram clonados e seqüenciados revelando a sequência dos genes TOX1 com 12535 pb e TOX2 com 12268 pb. Quatorze exons e treze introns foram identificados em ambos os genes. Comparação entre as sequências mostrou pontos de mutação, inserções e deleções nos exons, e principalmente nos introns dos dois genes. Este constitui o primeiro relato na literatura sobre a identificação de exons e introns nos genes codificadores de jararagina e bothropasina. / The Bothops jararaca venom contains a number of components, including hemorrhagic metalloproteinases as jararhagin and bothropasin. The cDNA of these toxins show 97% identity. The differences distributed along the cDNAs length suggest that these mRNAs do not result from alternative splicing. This study aimed to characterize the genes that encode for jararhagin and bothropasin through the identification of exons and introns in genomic DNA. DNA was extracted from the blood of a B. jararaca specimen; PCR primers were based on published cDNA sequences. Amplification products were cloned and sequenced revealing the TOX1 gene is about 12,535 bp long, and TOX2 is 12,268 bp. Fourteen exons and thirteen introns were identified in both genes. Comparison of the sequences showed point mutations, insertions and deletions in exons, and particularly in introns. This is the first report in the literature on the identification of exons and introns in genes encoding for jararhagin and bothropasin.

O efeito inflamatório da jararagina, toxina hemorrágica do veneno de Bothrops jararaca, foi avaliado através de um sistema in vitro (células peritoneais murinas-MPACs) e in vivo (coxim plantar de camundongos), onde foi avaliada a produção de mRNA que codifica as citocinas TNF-a, IL-1b e IL-6 por RT-PCR e a liberação destas no sobrenadante de cultura e no local de injeção (ELISA). Além disso, o domínio da jararagina responsável pela liberação local das citocinas foi estudado. Nossos resultados mostram que a jararagina induziu a expressão de mRNA que codifica para o TNF-a, IL-1b e IL-6 em MPACs, 4 horas após o estímulo, entretanto a ação enzimática da jararagina interferiu com a detecção dstas citocinas no sobrenadante da cultura. A jararagina inibida com EDTA induziu a liberação destas citocinas no modelo in vitro (MPACs). No modelo in vivo foi verificada a liberação local de TNF-a, IL-1b e IL-6 no sobrenadante do homogenato do tecido, sendo a IL-6 a citocina liberada em maior quantidade. Tanto o domínio disintegrina/rico em cisteína, como o metaloproteinase, da jararagina, participam desta liberação. Este estudo mostrou o envolvimento direto de citocinas em um modelo inflamatório, liberadas pela metaloproteinase de veneno botrópico, em cultura de células e também no local da injeção. / The inflammatory effect of jararhagin, a haemorrhagic toxin from Bothrops jararaca venom, was evaluated in an in vitro (Murine Peritoneal Adherent Cells-MPACs) and in vivo system (mouse footpad), through the production of TNF-a, IL-1b and IL-6 mRNA (RT-PCR) and the release of these cytokines in the culture supernatant and locally at the site of injection (ELISA). In addition the domain of jararhagin responsible for the local release of cytokines was studied. Our results showed that the jararhagin can induce the mRNA expression for TNF-a, IL-1b and IL-6 in MPACs at 4 hours after treatment, however the enzymatic activity of jararhagin was found to affect the detection of the cytokines in the culture supernatant. The jararhagin inhibited with EDTA was found to induce the release of these cytokines by MPACs. Concerning the in vivo model, the local release of TNF-a, IL-1b and IL-6 was detected in the footpad homogenate. Both of the jararhagin domains, the metalloproteinase and the disintegrin/cystein rich domains play a role in this release. This study showed the direct involvment of cytokines in an inflammatory model, released by snake venom metalloproteinases in the cell culture and also locally at the site of injection.

Malformações congênitas, teratogenias ou anomalias do desenvolvimento são processos patológicos definidos como defeitos estruturais que se originam durante a vida embrionária. A ocorrência de teratogenias tem sido relatada em todas as classes de vertebrados e geralmente são incompatíveis com um período de vida prolongado. Uma ampla variedade destas malformações é descrita em répteis, principalmente nas espécies que compreendem a ordem Squamata. Acredita-se que as malformações nestes animais ocorram devido a causas genéticas e/ou ambientais incluindo-se, dentre outras possibilidades, a baixa variabilidade gênica de algumas populações, as alterações de temperatura e umidade ambientais, e a poluição do meio-ambiente. A caracterização e o entendimento dos processos patológicos envolvidos nestas anomalias são de fundamental importância para a compreensão dos fatores que interferem com a conservação dos vertebrados em geral e, no que remete ao presente estudo, das serpentes em específico. Neste contexto, o objetivo desta pesquisa foi caracterizar as alterações macroscópicas e histopatológicas presentes em 102 serpentes acometidas por teratogenias, compreendendo as espécies Bothrops jararaca e Crotalus durissus, correlacionando as alterações histopatológicas identificadas com as malformações. As características macroscópicas das teratogenias foram avaliadas por meio de exames morfométricos, radiográficos, microtomográficos e necroscópicos. Alterações histopatológicas foram identificadas por meio de análise óptica de luz a partir de métodos citoquímicos rotineiros e especiais. O estudo revelou que serpentes da espécie B. jararaca apresentaram lesões axiais mais severas que indivíduos da espécie C. durissus. Nas análises intraespecíficas, fêmeas de C. durissus apresentaram lesões axiais mais severas e em maior número que os machos. No que diz respeito à distribuição destas lesões, indivíduos da espécie C. durissus apresentaram o terço final da coluna, como a região mais acometida pelas malformações axiais. A caracterização microtomográfica de teratogenias específicas (anoftalmia, bicefalia, buftalmia, cauda enrodilhada, ciclopia, cifoescoliose, hidrocefalia, lordose, malformação cefálica e prognatismo), permitiu a análise detalhada destas anomalias e a documentação de alterações morfológicas originais para serpentes como, por exemplo, a agenesia dos ossos frontal, parietal e supraoccipital em B. jararaca portadora de malformação cefálica. A relação entre as alterações histopatológicas e as malformações externas mostrou a existência de correlação estatisticamente significante entre a incidência de doenças renais císticas em serpentes acometidas por braquignatia, quadros inflamatórios oculares em serpentes portadoras de buftalmia, e a desorganização das fibras musculares periaxiais e fusão de corpos vertebrais em serpentes portadoras de lordose. Os dados obtidos constituem uma base de informações úteis para estudos futuros no campo da patologia, teratologia, embriologia e ecotoxicologia em serpentes. / Congenital malformations, developmental abnormalities or teratogeny are pathological processes defined as structural defects that originate during embryonic life. The occurrence of teratogeny has been reported in all classes of vertebrates and is generally incompatible with a prolonged life. A wide variety of these malformations is described in reptiles, especially in species that comprise the Squamata order. It is believed that the defects in these animals occur due to genetic and/or environmental causes including, among other possibilities, the low genetic variability of some populations, changes in environmental temperature and humidity, and environmental pollution. Characterization and understanding of the pathological processes involved in these anomalies are of fundamental importance for the comprehension of factors that interfere with vertebrates conservation in general and, referring to this study, snakes in particular. In this context, the objective of this research was to characterize the macroscopic and histopathological changes present in 102 snakes affected by congenital malformations, comprising the species Bothrops jararaca and Crotalus durissus, correlating histopathological changes with malformations. The macroscopic characteristics of deformities were evaluated by morphometric, radiographic, microtomographic and necropsy analysis. Histopathological changes were identified by light microscopy from routine and special cytochemical methods. The study revealed that B. jararaca snakes had more severe axial lesions than individuals of C. durissus species. In intraspecific analyses, females of C. durissus presented more severe and more numerous axial lesions than males. Regarding lesions distribution, the spinal cord and body final third in individuals of C. durissus species was the region most affected by axial defects. The microtomographic characterization of specific teratogenies (anophthalmia, bicefaly, buphthalmia, curled tail, cyclopia, kyphoscoliosis, hydrocephaly, lordosis, cephalic malformation and prognathism) allowed detailed analysis of these anomalies and the first documentation of certain morphological changes in snakes, for example, agenesis of the frontal, parietal and supraoccipital bones in a B. jararaca presenting cephalic malformation. The relationship between histopathological changes and external malformations showed a statistically significant correlation between the incidence of cystic kidney disease in snakes affected by brachygnatia, ocular inflammatory conditions in snakes affected by buphthalmia, and disorganization of periaxial muscle fibers and fusion of vertebral bodies in snakes presenting lordosis. This research has provided useful and informative data for future studies in the fields of pathology, teratology, embryology and ecotoxicology in snakes.

A Bradicinina, a mais importante das cininas plasmáticas, foi encontrada pela primeira vez em mamíferos. Pouco foi estudado sobre o sistema calicreína-cininas em serpentes, mas o que se sabe é que, provavelmente, são deficientes do Fator XII, um ativador da pré-calicreína em mamíferos. Com o objetivo de identificarmos novos peptídeos, submetemos plasmas das serpentes Bothrops jararaca (SBJ) e da Crotalus durissus terrificus (SCDT) tratados por duas metodologias simplificadas de determinação de bradicininogênio. O estudo com os plasmas das SBJ e da SCDT liberou uma substância com efeito semelhante à cinina de mamíferos que produziu hipotensão na serpente e no rato; esse efeito foi potencializado com o uso do captopril (0,05/0,010 mg/Kg), que inibe a cininase II, confirmando resultados diferentes das literaturas existentes sobre esse assunto. Com o resultado obtido, fracionamos este produto em aparelho de HPLC, e obtivemos seqüências peptídicas que não apresentaram homologia com a bradicinina. / The Bradykinin (BK), most important of the plasmatic kinins, was encountered for the first time in mammals. Little was studied in the kallikrein-kinin system in snakes, but it is known that, it is probably deficient of Factor XII, an activator of the daily prekallikrein in mammals. In order to identify new peptides, we submit plasma of the snakes Bothrops jararaca (SBJ) and e Crotalus durissus terrificus (SCDT) in two simplified methodologies for bradykininnogen determination, to analyze in bioassays of average arterial pressure of mammals and isolated ileum of guinea pig. The study with plasma of the SBJ and the SCDT showed that the kinin of mammals released a substance with effect similar to that producing hypotension in snakes and rats; this effect was potentiated with the use of captopril (0,05/0,010 mg/Kg), wich inhibits kininase II, confirming results different from literature?s obtained on this subject. With the obtained result, we fractioned this product in HPLC equipment and obtained peptides sequences with no homologie with the bradykinin.

Serpentes habitam grande diversidade de habitats na maior parte do planeta. Tamanha variedade ambiental implica o desempenho de distintos nichos ecológicos e padrões comportamentais, muitas vezes relacionados a diferentes adaptações de seus sistemas visuais. Não apenas a dispersão destes animais oferece oportunidades privilegiadas de investigação, os diversos e particulares históricos evolutivos neste grupo demarcam transições ambientais convenientes para esclarecer a influência da cena visual sobre a organização de sistemas visuais, comportamentos e a filogenia. A análise comparativa da retina destes animais traz informações a respeito de adaptações comportamentais e ecológicas relativas ao ambiente e padrões circadianos de atividade. Neste trabalho foi realizada a análise dos genes de fotopigmentos visuais e da morfologia dos fotorreceptores de duas espécies de serpentes da família Viperidae, Bothrops jararaca e Crotalus durissus terrificus. Três indivíduos de cada espécie foram obtidos junto ao laboratório de Herpetologia do Instituto Butantan. O RNA total foi extraído a partir de retinas homogeneizadas e convertido em cDNA por meio da reação de transcriptase reversa. Os genes de interesse foram amplificados com uso de primers específicos por meio de reação em cadeia de polimerase (PCR). Após purificação dos produtos de PCR foi realizado o sequenciamento dos genes de opsinas visuais expressos nas retinas das duas espécies, lws, rh1 e sws1. Cada opsina, maximamente sensível a uma banda espectral específica e presente em diferentes populações de fotorreceptores da retina, teve o seu pico de absorção estimado com base na estrutura proteica revelada. Adicionalmente, foi conduzida análise dos tipos celulares de células fotorreceptoras da retina das duas espécies de viperídeos, por meio da técnica de imunohistoquímica, visando caracterização morfológica dos fotorreceptores em que estão compreendidas cada classe de opsina. Os resultados obtidos apontam para os mesmos grupos morfológicos de fotorreceptores e a mesma sensibilidade espectral dos respectivos pigmentos visuais, das duas espécies analisadas: cones simples e cones duplos com o fotopigmento LWS, e pico de sensibilidade espectral (max) estimado em ~555nm; cones simples com o fotopigmento SWS1, e max estimado em ~360nm; e bastonetes, com o fotopigmento RH1, com max de ~500nm. Desta forma conclui-se similaridade do nicho ecológico e do histórico natural das duas espécies, que apontam para adaptações ao habito noturno. Isto demonstra o sucesso evolutivo e a versatilidade proporcionada pela disposição de retina duplex dominada por bastonetes. Em B. jararaca e C. d. terrificus, serpentes da subfamília Crotalinae, estas características de organização do sistema visual são somadas à capacidade de detecção de comprimentos de onda infravermelhos, o que aponta para similaridades em relação a serpentes do grupo Henophidia, consideradas evolutivamente mais primitivas, e consagra novamente a vantagens obtidas na manutenção deste padrão sensorial / Serpents inhabit a great diversity of habitats around the planet. Such environmental variability implies the performance of distinct ecological niches and behavior patterns that are related to different visual system adaptations. The diversity of environments inhabited by snakes and their evolutionary history provides a privileged investigative opportunity on the adaptive organization of the visual systems, specific behaviors and phylogeny. The comparative analysis of the retina of those animals provide many information concerning behavior and ecological adaptations related to their respective environment and circadian rhythm patterns. In this study, we performed genetic analysis of the opsin genes and morphological analysis of the photoreceptors of two snakes from the Viperidae family, Bothrops jararaca and Crotalus durissus terrificus. Three subjects of each species were collected at the Butantan Institute. Total RNA was extracted from homogenized retinas, and mRNA was converted to cDNA by reverse transcriptase reaction. The opsin genes lws, rh1 and sws1 were amplified by polymerase chain reactions (PCR), using specific primers. Each opsin is expressed in a different photoreceptor population and is maximally responsive to a determined spectral absorption peak (max) that was inferred according to the protein structure. Additionally, photorreceptor cell populations were analyzed using immunohistochemistry technique. Results point out to the same morphological cell populations and the same absorption peak in their respective opsins in the two species: double and single cones with the LWS photopigment and estimated max at ~555nm; single cones with the SWS1 photopigment and max at ~360nm; and rods with the rhodopsin RH1 photopigment and max at ~500nm. In this way, great similarity of ecological niche and natural history was concluded for both species, which present adaptations to the nocturnal habit. This should demonstrate the great evolutionary success and versatility attained by the rod-domminated duplex retina. In B. jararaca and C. d. terrificus, snakes from the Crotalinae subfamily, those retinal features are summed to the capability of infra-red detection, which point out to similarity with snakes from the basal Henophidia group

Inflammatory processes are known to protect vertebrates from injuries and infections. However, from an immunological perspective the role of leukocytes in snakes inflammatory process is poorly understood. Within this context, leukocyte classification in these animals is not clearly defined, with authors disagreeing on existent cell types and their classification. Due to the great variation of snakes leukocytes on cytochemistry, an analysis focused exclusively on optical morphology is insufficient to determine different cell types. Thus, additional methods, as flow cytometry, are important to better understand the function and origin of each cell type. In particular, studies of chronic stress induced by captivity in reptiles demonstrate that serum corticosterone levels rise during the adaptation period and are associated with immune suppression. However, it is not known how the leukocyte functions of reptiles are altered under these conditions. The objective of this research was to adapt leukocyte density gradients (ficoll and percoll) for snake blood samples, and characterize recovered cells based on size, presence of granules and internal complexity (organelle), and on their cellular innate functions (oxidative burst and phagocytosis), in front of bacterial, fungal and chemical challenges, by flow cytometry; enabling the qualitative and quantitative assessment of innate activities presented by cells constituting the immune system of Boa constrictor, Bothrops jararaca and Crotalus durissus. Additionally, the study proposes to correlate innate leukocyte functions performances with serum corticosterone concentrations, in recent wild-caught viperids (B. jararaca and C. durissus), at two moments of adaptation to captivity (5 and 60 days of captivity). Comparison between gradient methods for leukocyte isolation did not show any statistical difference in types and proportion of leukocytes populations between snakes of the same species. When verified by means of flow cytometric cell sorting and confirmed by optical microscopy, populations were mainly composed of azurophils, heterophils, large lymphocytes and small lymphocytes. Concerning innate leukocyte functions, heterophils, lymphocytes and azurophils were involved in the phagocytosis response. Regarding oxidative burst activity, only azurophils presented a significative and strong oxidative burst when compared to their respective baseline. During adaptation to captivity process, B. jararaca heterophils phagocytic activity showed a positive correlation with serum corticosterone levels. However, the percentage of phagocytosis presented by azurophils and the quantity of particles ingested by lymphocytes, presented a negative correlation with serum corticosterone concentrations. For C. durissus, phagocytosis displayed by lymphocytes also presented a negative correlation with serum corticosterone levels. In both vipers species, oxidative burst activity showed no correlation with serum corticosterone concentrations. We believe that the data generated in this research will contribute to the development of new diagnostic tests, phylogenetic analyzes, ecotoxicological and ecoimmunological studies, as well as assisting in the clinic-sanitary management of snakes in captivity. / O processo inflamatório é conhecido por proteger os vertebrados de lesões e infecções. No entanto, sob uma perspectiva imunológica, as funções dos leucócitos no processo inflamatório das serpentes são pouco compreendidas. Neste contexto, a caracterização leucocitária nestes animais ainda não está definida, havendo discordância na literatura sobre os tipos celulares existentes e suas classificações. Devido à grande variação citoquímica apresentada por estas células, uma análise focada apenas na morfologia óptica é insuficiente para determinar os diferentes tipos celulares. Assim, o empego de métodos mais avançados, como a citometria de fluxo, são importantes para o melhor entendimento da função e da origem de cada tipo celular. Em particular, estudos sobre o estresse crônico induzido pelo cativeiro em répteis demonstram que níveis séricos de corticosterona aumentam durante o período de adaptação, e estão associados à imunossupressão; no entanto, ainda não está claro como as funções leucocitárias são alteradas nestas condições. Neste cenário, o objetivo do presente estudo foi pesquisar gradientes de densidade (ficoll e percoll) para a recuperação de leucócitos provenientes do sangue periférico de serpentes, e caracterizar, por meio da citometria de fluxo, as células recuperadas com base no tamanho, presença de grânulos e complexidade interna (organelas), e em suas funções celulares inatas (burst( oxidativo e fagocitose) frente a desafios bacterianos, fúngicos e químicos, possibilitando, desta forma, a avaliação qualitativa e quantitativa das funções apresentadas pelos leucócitos constituintes do sistema imunológico de três serpentes neotropicais, Boa constrictor, Bothrops jararaca e Crotalus durissus. Ainda, o estudo propôs correlacionar o desempenho destas funções com as concentrações séricas de corticosterona em viperídeos (B. jararaca e C. durissus) recém capturados da natureza, em dois momentos de adaptação ao cativeiro (após cinco e 60 dias de cativeiro). A comparação entre os dois métodos de recuperação leucocitária (ficoll e percoll) não apresentou diferença estatística em relação aos tipos e proporção dos leucócitos recuperados do sangue periférico de serpentes de mesma espécie. Nas três espécies, após análise por citometria de fluxo, as populações leucocitárias obtidas nos citogramas foram identificadas mediante procedimento de sorting celular, com posterior análise por microscopia óptica, sendo compostas por azurófilos, heterófilos, linfócitos grandes e linfócitos pequenos. Em relação às funções leucocitárias, heterófilos, linfócitos e azurófilos apresentaram capacidade de fagocitose nas três espécies. Com relação ao burst oxidativo, apenas os azurófilos apresentaram uma atividade significativa em relação aos respectivos valores basais para as espécies investigadas. Na fase de adaptação ao cativeiro, a atividade fagocítica dos heterófilos de B. jararaca mostrou correlação positiva com os níveis séricos de corticosterona. Entretanto, a porcentagem de fagocitose apresentada pelos azurófilos e a quantidade de partículas ingeridas pelos linfócitos apresentaram correlações negativas. Para C. durissus, a porcentagem de fagocitose dos linfócitos também apresentou correlação negativa com os níveis de corticosterona. Em ambas as espécies, não houve correlação entre a atividade de burst oxidativo e as concentrações séricas de corticosterona. Acreditamos que os dados gerados nesta pesquisa contribuirão para o desenvolvimento de novos testes diagnósticos, análises filogenéticas, estudos ecotoxicológicos e ecoimunológicos, além de auxiliar no manejo clínico-sanitário de serpentes em cativeiro.

INTRODUÇÃO: Desde 1930, quando o primeiro caso de sensibilização alérgica a um veneno ofídico foi descrito na literatura, os venenos de todas as principais famílias de serpentes têm sido implicados como causadores de reações alérgicas. O desenvolvimento deste tipo de hipersensibilidade tem sido descrito após recorrentes exposições aos venenos através de picadas e, presumivelmente, de repetidas inalações ou contato desses venenos com a pele ou membranas mucosas. Esta condição tem sido observada entre os profissionais que manuseiam as serpentes e/ou os seus venenos. Entretanto, pouco se conhece a respeito da prevalência dessa doença entre esses trabalhadores, seus determinantes, e natureza molecular dos alérgenos envolvidos. Os objetivos deste estudo foram avaliar a prevalência da alergia ao veneno de Bothrops jararaca, apontando os fatores preditores para o seu desenvolvimento, entre trabalhadores expostos à serpente e/ou ao seu veneno, e demonstrar o envolvimento de um mecanismo IgE-mediado neste tipo de doença ocupacional. MÉTODOS: Sessenta e sete herpetologistas de um instituto de pesquisa, expostos à serpente Bothrops jararaca e/ou ao seu veneno, foram submetidos a um questionário e a testes imunológicos, para avaliar a presença de alergia ao veneno. A sensibilização ao veneno foi determinada pela quantificação de anticorpos da classe IgG e IgE, específicos ao veneno de Bothrops jararaca, através dos testes sorológicos ImmunoCAP e ELISA. Os alérgenos foram caracterizados através de Western blotting e de ensaios de inibição do ImmunoCAP. RESULTADOS: Doze dos 67 trabalhadores reportaram sintomas alérgicos variando desde urticária, rinoconjuntivite e asma, até anafilaxia. Sete indivíduos apresentaram anticorpos IgE específicos ao veneno de Bothrops jararaca (prevalência = 10,4%). Destes, seis apresentavam sintomas clássicos de reações alérgicas IgE-mediadas, quando expostos ao veneno botrópico. A presença de anticorpos IgG específicos também foi observada nos indivíduos com sensibilização alérgica ao veneno. O nível sérico elevado de IgE total (p=0,034), o tempo de exposição ocupacional (p=0,042), o manuseio de veneno em pó (p=0,014) e, possívelmente, a história pessoal de atopia (p=0,051), se constituíram em fatores preditores associados à sensibilização. Um componente do veneno de aproximadamente 32 kDa, que apresentou intensa ligação à IgE sérica de dois trabalhadores sensibilizados, pode ser um dos alérgenos principais desse veneno. Os ensaios de inibição do ImmunoCAP sugeriram a possibilidade de reações cruzadas ente os venenos de Bothrops jararaca e Crotalus durissus durissus. CONCLUSÕES: O veneno de Bothrops jararaca pode ser considerado uma importante fonte de alérgenos responsável pelo desenvolvimento de alergia ocupacional em trabalhadores que manuseiam as serpentes e/ou os seus venenos, através de mecanismo IgE-mediado. A prevalência da sensibilização alérgica a este veneno, neste grupo de trabalhadores, é da ordem de 10,4%, e o nível sérico elevado de IgE total, o tempo de exposição à serpente ou ao seu veneno, o manuseio do veneno em pó e, possívelmente, a história pessoal de atopia, são importantes fatores preditores. / BACKGROUND: Allergic sensitization to snake venom was first reported in 1930 and since that time, venoms from the major snake families have been implicated as cause of allergic reactions. The development of hypersensitivity to snake venom has been described after recurrent exposure through bites and, presumably, through repeated inhalations or repeated contact of the venom with skin or mucous membranes. This condition has been observed in amateur and professional snake handlers. However, only limited information is available on the prevalence of the disease among those workers, their determinants and the molecular nature of these allergens. The aim of this study was to evaluate the prevalence and the predictors of snake venom allergy among workers exposed to Bothrops jararaca venom and to demonstrate the involvement of IgE-mediated mechanisms in this occupational disease. METHODS: Sixty seven workers exposed to Bothrops jararaca snakes and/or their venoms in a research institute were assessed for snake venom-related allergy using questionnaires and immunological tests. Presence of snake venom sensitization was determined by quantification of specific IgE and IgG to Bothrops jararaca venom using the UniCAP® system and ELISA. Allergens were characterized by Western blotting and ImmunoCAP inhibition assays. RESULTS: Twelve of the 67 workers experienced symptoms ranging from urticaria, rhinoconjuctivitis and asthma to anaphylaxis. Seven individuals had specific IgE antibodies to Bothrops jararaca snake venom (prevalence = 10,4%). Six of them had typical symptoms of an IgE-mediated allergic reaction when exposed to Bothrops venom. Specific IgG antibodies could also be observed in sensitized individuals. High levels of total IgE (p=0,034), exposure level (p=0,042), handling of dried venom (p=0,014) and personal history of atopy (p=0,051) could be demonstrated as predictors for sensitization. A component of approximately 32 kDa which strongly bound to specific-IgE may be the major allergen present in this venom. Cross-reactivity between Bothrops jararaca snake venom and Crotalus durissus durissus snake venom was demonstrated using ImmunoCAP inhibition. CONCLUSIONS: Bothrops jararaca snake venom can be considered a potential source of allergens which may result in occupational allergy in snake handlers though IgE-mediated mechanisms. The prevalence rate of this condition is 10,4% among these workers and the handling of dried venom, high levels of total IgE, exposure level and probably personal history of atopy are important predictors.

Na cascavel Crotalus durissus terrificus ocorre o armazenamento de longo prazo do esperma (LTSS), no trato genital da fêmea, durante o intervalo entre a cópula (outono) e a ovulação (primavera). Peptídeos e peptidases estão entre os principais componentes que influenciam a atividade espermática em mamíferos. O presente estudo objetivou caracterizar a presença de peptidases em C. d. terrificus, com esta função reconhecida em mamíferos e/ou que clivam peptídeos atuantes nesta função, bem como avaliar a hipótese do envolvimento destas peptidases na preservação dos espermatozóides desta serpente. O aspecto morfo-funcional dos espermatozóides foi comparado na presença dos peptídeos angiotensina II (AngII), arginina vasotocina (AVT), bradicinina (BK), peptídeo promotor da fecundação (FPP) e hormônio liberador de tireotrofina (TRH). Caracterizamos os efeitos de agentes quelante, tiol-redutor, cofator e inibidores, bem como dos peptídeos supracitados, sobre as atividades enzimáticas relacionadas, quais sejam: aminopeptidases ácida (APA), básica (APB), alanil sensível (APN-PS) e insensível à puromicina (APN-PI), cistil (CAP), dipeptidil-peptidase IV (DPPIV), piroglutamil tipo 1 (PAP-I) e prolil-imino- (PIP), bem como da prolil endopeptidase (POP), em frações solúvel (FS) e/ou de membrana solubilizada (FM) do sêmen proveniente do ducto deferente, assim como deste próprio tecido e dos tecidos uterino e vaginal de C. d. terrificus, ou seja, tecidos por onde passam ou armazenam-se os espermatozóides. Verificamos a variação sazonal destas mesmas atividades, nestes tecidos, incluindo o sêmen armazenado no útero durante o LTSS. O sêmen coletado do ducto deferente foi fracionado para avaliação da distribuição destas atividades peptidásicas. Nossos dados mostraram características de liquefação do sêmen e movimento dos espermatozóides da cascavel que os diferenciam do padrão humano. FPP com cálcio e BK melhoraram a preservação da viabilidade espermática, similarmente ao que ocorre em mamíferos. Em todos os tecidos e no sêmen as atividades APB, PIP e POP foram detectadas apenas da FS, enquanto as demais estão presentes em FS e FM, seguindo um padrão de distribuição observado na maioria dos tecidos de mamíferos. Amastatina e bestatina inibiram APB e APN, enquanto a diprotina A foi o inibidor mais eficiente para a DPPIV em FM. PAP-I e PIP foram inibidas, respectivamente, por bestatina e puromicina. Este perfil de inibição também é similar ao encontrado para as aminopeptidases em tecidos de mamíferos. Todas as atividades peptidásicas foram influenciadas por algum dos peptídeos estudados, sugerindo que tais peptídeos são substratos potenciais e/ou moduladores destas atividades na cascavel. As atividades APB e APN foram caracterizadas como metalopeptidases. APB, CAP e DPPIV foram inibidas por MnCl2. CAP e PAP-I foram caracterizadas como enzimas sulfidril-dependentes. As atividades APB, APN-PI e APN-PS predominaram, em relação às demais peptidases, em todas as estações e na maioria dos tecidos e no sêmen, sugerindo sua maior relevância na fisiologia reprodutiva da C. d. terrificus. Os níveis de todas as atividades peptidásicas estudadas variaram sazonalmente, sugerindo que sua ação moduladora sobre peptídeos susceptíveis está integrada ao ciclo reprodutivo desta serpente. O fracionamento do sêmen do ducto deferente revelou a presença de fluido seminal e espermatozóides, bem como de uma estrutura prostassoma-símile, até então somente identificada em mamíferos. Em todas estas frações há atividade peptidásica, predominando a APN-PI no prostassoma-símile e no fluido seminal, e APN-PS e APN-PI na FS e FM dos espermatozóides, caracterizando um envolvimento com a redução da motilidade espermática, tal qual ocorre em mamíferos. Concluimos que as atividades peptidásicas estudadas apresentam características sazonais e tecido-específicas que sugerem uma atuação relevante na preservação dos espermatozóides de C.d. terrificus. / In the rattlesnake Crotalus durissus terrificus occurs the long-term sperm storage (LTSS), in the female tract, during the interval between mating (autumn) and ovulation (spring). Peptides and peptidases are among the main components that influence the spermatic activity in mammals. The present study aimed to characterize the presence of peptidases in C. d. terrificus, that are well-recognized to exert this function and/or that have the ability to hydrolyze peptides that exert this function in mammals, as well to evaluate whether these peptidases are related to the preservation of spermatozoids in this snake. The morphological and functional characteristics of spermatozoids were compared in the presence of angiotensin II (AngII), arginine-vasotocin (AVT), bradykinin (BK), fertilization promoting peptide (FPP) and thyrotropin-releasing hormone (TRH). We have checked the effect of chelating and thiol-reducing agents, cofactor and inhibitors, as well the effect of aforementionated peptides on related enzyme activities such as acid (APA), basic (APB), puromycin-sensitive (APN-PS) and puromycin-insensitive alanyl (APN-PI), cystyl (CAP), pyroglutamyl type 1 (PAP-I) and prolyl-imino (PIP) aminopeptidases, and dipeptidyl-peptidase IV (DPPIV), as well as on prolyl endopeptidase (POP), in soluble (FS) and/or solubilized membrane-bound (FM) fractions of semen from vas deferens, of this own tissue, and vagina and uterus tissues of C. d. terrificus, i.e. tissues where spermatozoids pass through or where they are stored. The seasonal variation of these peptidase activities, in all tissues, including the semen stored in uterus during the LTSS, were evaluated. The semen from vas deferens was fractioned in order to know the distribution of these peptidase activities. The features of seminal liquefaction and movement of spermatozoids were different between the rattlesnake and human. Similar to mammals, FPP plus calcium and BK improved the preservation of the viability of spermatozoids from C. d. terrificus. In all tissues and semen, the APB, PIP and POP activities were detected only in FS, while others peptidases were present in FS and FM, following a similar pattern of distribution usually observed in mammalian tissues. Amastatin and bestatin inhibited APB and APN activities, while diprotin A was the most efficient inhibitor of DPPIV in FM. PAP-I and PIP activities were inhibited by bestatin and puromycin, respectively. This inhibition profile was similar to that of mammalian tissues. All peptidase activities were influenced at least by one of the peptides under study, suggesting these peptides as potential substrates and/or modulators for these peptidases of the rattlesnake. The APB and APN activities were characterized as metallopeptidases. APB, CAP and DPPIV were inhibited by MnCl2. CAP and PAP-I were characterized as sulfhydryl-dependent enzymes. The APB, APN-PI and APN-PS activities were predominant, in relation to the other examined peptidases, in all seasons and in most tissues and semen, suggesting their great relevance in the reproductive physiology of the C. d. terrificus. The levels of all studied peptidase activities were seasonally variable, suggesting that their modulator actions on susceptible peptides are integrated to the reproductive cycle of this snake. The fractionation of C. d. terrificus semen revealed the presence of seminal fluid and spermatozoids, as well a prostasome-like structure, until then identified only in mammals. In all of these fractions, there are peptidase activities, predominating the APN-PI in prostasome and seminal fluid, and the APN-PS and APN-PI in FS and FM of spermatozoids, suggesting their involvement in the reduction of the spermatic mobility, such as in mammals. In conclusion, the studied peptidase activities present seasonal and tissue-specific characteristics, which suggest a relevant role in the preservation of the spermatozoids of C. d. terrificus.