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Evaluation of the effect of gamma rays on the venom of Vipera lebetina by biochemical study

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Snake bites represent a serious public health problem in many areas of the world. In Algeria, two widespread snakes are Vipera lebetina and Cerastes cerastes. Vipera lebetina venom causes local hemorrhage and necrosis, and it may lead to permanent limb loss. The principal causes of mortality after snakebites are acute renal failure and hemorrhage, which occur not only locally, at the site of the bite, but also systemically, contributing to the cardiovascular shock characteristic of severe envenomation. Gamma radiation has been shown to be effective for attenuating venom toxicity. Vipera lebetina venom was irradiated with two doses of gamma rays (1 and 2 kGy) from a 60Co source, and the venom's toxic, enzymatic, and structural properties were analyzed. Intraperitoneal injection of the irradiated venoms (100–500 µg/20 g mouse body mass) revealed a significant decrease of the toxicity. Irradiated venoms with 1 and 2 kGy doses were four and nine times less toxic, respectively, than the native venom. A biochemical characterization of in vitro enzymatic activities was performed. Vipera lebetina displayed in vitro caseinolytic, amidolytic, esterasic, coagulant, and phospholipase A2 activities. Caseinolytic, amidolytic, esterasic, and coagulative activities were reduced for the irradiated venoms; only phospholipase A2 activity was abolished in the irradiated venom with a dose of 2 kGy. The native and irradiated venoms were separated by gel filtration and electrophoresis. Chromatographic and electrophoretic profiles were drastically changed as compared with the native venom. Vipera lebetina venom detoxified by gamma rays was used for active immunization, and the presence of antibody in the immune sera was detected by ELISA. The immunogenic properties were preserved and the antisera obtained with the irradiated venoms could cross-react. Antisera were able to neutralize the toxic effect of V. lebetina native venom. These results indicate that irradiation of V. lebetina venom with a dose of 2 kGy can promote a significant detoxification, keeping the immunological properties intact.Key words: Vipera lebetina venom, gamma radiation, enzymes, detoxification, immune sera, immunoreactivity.

Les morsures de serpents représentent un problème de santé publique à travers le monde. En Algérie, les deux espèces répandues sont Vipera lebetina et Cerastes cerastes. Les morsures de V. lebetina se traduisent par une hémorragie et une nécrose locale qui se développent rapidement et peuvent aboutir à l'amputation du membre mordu. La cause principale de décès par morsures de serpents est due soit à une atteinte rénale soit à des hémorragies qui ne se produisent pas uniquement au niveau du site de morsure mais sont étendues, contribuant au choc cardiovasculaire caractéristique des envenimations sévères. L'irradiation s'est révélée être une bonne méthode pour atténuer les effets toxiques de ce venin. Le venin de V. lebetina a été irradié par deux doses de rayons ionizants gamma (1 et 2 kGy), émis par le 60Co, les propriétés toxique, enzymatique et structurale de ce venin ont été analysées. L'injection intra-péritonéale des venins irradiés (100–500 µg/20 g de souris) a révélé une diminution significative de la toxicité. Les venins irradiés avec des doses de 1 et 2 kGy sont respectivement 4 et 9 fois moins toxiques que le venin natif. Une caractérisation biochimique des activités enzymatiques in vitro a été realisée. Le venin de V. lebetina a révélé in vitro des activités caséinolytique, amidolytique, estérasique, coagulante et phospholipase A2. Les activités enzymatiques de type caséinolytique, amidolytique, estérasique et coagulante ont été réduites pour les venins irradiés, seule l'activité phospholipase A2 est totalement abolie avec la dose de 2 kGy. Les venins natif et irradiés ont été séparés par gel filtration et électrophorèse. Les profils chromatographiques et électrophorètiques se sont révélés totalement modifiés comparés à ceux du venin natif. Les venins irradiés avec des doses de 1 et 2 kGy ont été utilizés dans des protocoles d'immunisation, ils nous ont permis d'obtenir des immuns-sérums ayant un titre élevé testé par ELISA. Ces immuns-sérums testés par western-blot se sont révélés immunoréactifs. Les immuns-sérums anti-venins irradiés se sont révélés efficaces pour la neutralization de la toxicité du venin natif de V. lebetina. Ces résultats indiquent que l'irradiation avec une dose de 2 kGy du venin de V. lebetina permet une détoxification significative, tout en préservant les propriétés immunologiques.Mots clés : venin de Vipera lebetina, irradiation gamma, toxicité, immun-sérum, immunoréactivité.
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Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2003

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