Usefulness of the combination of a single dose of neostigmine-atropine plus antivenom on the experimental treatment of the envenomation caused by Micrurus venoms

Résumé

Usefulness of the combination of a single dose of neostigmine-atropine plus antivenom on the experimental treatment of the envenomation caused by Micrurus venoms

Introduction. Envenomation by Micrurus snakes is relatively infrequent, but constitutes a persistent public health concern throughout the Americas, due to its potentially severe clinical consequences. The venom of these snakes, like that of other elapids, primarily contains postsynaptic toxins (alpha-neurotoxins, with a three-finger toxin (3-FTx) structure) and some species also produce presynaptic toxins (beta-neurotoxins, with a phospholipase A₂ (PLA₂) structure). Given this composition, the potential therapeutic value of combining an acetylcholinesterase inhibitor, neostigmine (N) plus atropine (A) with an anti-Micrurus antivenom (AV) was investigated. The efficacy of this combination therapy was evaluated in comparison to AV alone, using experimental envenomation models involving Micrurus venoms with different proportions of 3-FTxs and PLA₂s.

Methods. Groups of mice were challenged with 1.2 minimal mortal doses of M. pyrrhocryptus (Mp), M. altirostris (Ma), M. surinamensis (Ms), M. nigrocinctus (Mn), or M. fulvius (Mf) venom. After 15 minutes, the animals received a single rescue treatment with either N+A, various doses of anti-Micrurus AV alone, or a combination of AV plus N+A. Survival was assessed at 24 hours. For the venom control groups and those treated with N+A alone, time to death was also recorded. The median effective dose of AV alone, or with the addition of N+A, was estimated for Mp and Ma venoms.

Results. Treatment with the N+A combination alone did not provide effective protection. However, N+A slightly delayed the time to death in animals envenomed with Ms, Ma, and Mp venoms (p < 0.05). The combination of N+A with AV significantly improved survival compared to AV alone in mice challenged with Ma and Mp venoms (p < 0.05). In contrast, higher AV doses were required to achieve similar effects in animals envenomed with Ms venom, while Mn and Mf venoms required the highest AV doses to show some level of protection. The estimated median effective dose of AV in combination with N+A was more potent, enhancing AV potency by 1.6-fold for Mp and up to 3.4-fold for Ma venom.

Conclusion. The survival of mice treated with AV plus N+A was higher in envenomations caused by Ma, Ms, and Mp venoms, which are characterized by prominent alpha-neurotoxic activity and a lower proportion of PLA₂s. The effect was less evident and only apparent at the highest AV doses for Mn and Mf venoms, which contain higher levels of PLA₂s and exhibit strong experimental myotoxic capacity. The results show that the combined use of N+A and AV enhances the effectiveness of treatment in Micrurus envenomations, especially those involving predominantly postsynaptic neurotoxins, by reducing the AV dose required for recovery.

Utilité de l'association d'une seule dose de néostigmine-atropine et d'un antisérum dans le traitement expérimental de l'envenimation causée par les venins du genre Micrurus

Introduction. Les envenimations causées par les serpents du genre Micrurus sont relativement rares, mais constituent un problème de santé publique persistant dans l'ensemble des Amériques en raison de leurs conséquences cliniques potentiellement graves. Le venin de ces serpents, à l'instar de celui d'autres élapidés, contient principalement des toxines postsynaptiques (alpha-neurotoxines, de structure « trois doigts » (3-FTx)) et certaines espèces produisent également des toxines présynaptiques (beta-neurotoxines, de structure phospholipase A₂ (PLA₂)). Compte tenu de cette composition, la valeur thérapeutique potentielle de l'association d'un inhibiteur de l'acétylcholinestérase, la néostigmine (N), et de l'atropine (A) avec un antivenin anti-Micrurus (AV) a été étudiée. L'efficacité de cette thérapie combinée a été évaluée par rapport à l'AV seul, à l'aide de modèles expérimentaux d'envenimation impliquant des venins de Micrurus contenant différentes proportions de 3-FTx et de PLA₂.

Méthodes. Des groupes de souris ont été exposés à 1,2 dose létale minimale de venin de M. pyrrhocryptus (Mp), M. altirostris (Ma), M. surinamensis (Ms), M. nigrocinctus (Mn) ou M. fulvius (Mf). Au bout de 15 minutes, les animaux ont reçu un traitement de secours unique comprenant soit N+A, soit différentes doses d'AV anti-Micrurus seul, soit une combinaison d'AV et de N+A. La survie a été évaluée à 24 heures. Pour les groupes témoins exposés au venin et ceux traités par N+A seul, le délai avant la mort a également été enregistré. La dose efficace médiane de l'AV seul, ou en association avec N+A, a été estimée pour les venins de Mp et de Ma.

Résultats. Le traitement par la combinaison N+A seule n'a pas fourni de protection efficace. Cependant, N+A a légèrement retardé le délai avant la mort chez les animaux envenimés par les venins de Ms, Ma et Mp (p < 0,05). La combinaison de N+A et d'AV a significativement amélioré la survie par rapport à l'AV seul chez les souris exposées aux venins de Ma et Mp (p < 0,05). En revanche, des doses plus élevées d'AV ont été nécessaires pour obtenir des effets similaires chez les animaux envenimés par le venin de Ms, tandis que les venins de Mn et de Mf ont nécessité les doses d'AV les plus élevées pour montrer un certain niveau de protection. La dose efficace médiane estimée d'AV en association avec N+A était plus puissante, augmentant la puissance de l'AV de 1,6 fois pour le venin de Mp et jusqu'à 3,4 fois pour le venin de Ma.

Conclusion. Le taux de survie des souris traitées par AV plus N+A était plus élevé dans les cas d'envenimations causées par les venins de Ma, Ms et Mp, qui se caractérisent par une activité alpha-neurotoxique marquée et une proportion plus faible de PLA₂. L'effet était moins évident et n'apparaissait qu'aux doses les plus élevées d'AV pour les venins de Mn et Mf, qui contiennent des niveaux plus élevés de PLA₂ et présentent une forte capacité myotoxique expérimentale. Les résultats montrent que l'utilisation combinée de N+A et d'AV améliore l'efficacité du traitement dans les envenimations par Micrurus, en particulier celles impliquant principalement des neurotoxines postsynaptiques, en réduisant la dose d'AV nécessaire à la guérison.

Utilidad de la combinación de una dosis única de neostigmina-atropina más antídoto en el tratamiento experimental de la envenenamiento causado por los venenos de Micrurus

Introducción. Los envenenamientos por Micrurus constituyen un problema sanitario de baja frecuencia, pero constante en América, siendo en todos los casos potencialmente graves. El veneno de estas serpientes como el de otros elápidos posee mayoritariamente toxinas postsinápticas (alpha-neurotoxinas, con estructura de 3-FTx) y algunas, también poseen toxinas presinápticas (beta-neurotoxinas, con estructura de fosfolipasas (PLA₂)). Dado que el uso de inhibidores de la acetil colinesterasa se mostró util en algunos casos de envenenamiento por venenos con 3-FTxs, se evaluó la utilidad de la neostigmina (N) + atropina (A) y su combinación con la aplicación de antiveneno (AV) anti-Micrurus, respecto al uso de AV solamente, en el envenenamiento experimental por el veneno de Micrurus con diferentes proporciones de 3-FTxs y PLA₂s.

Métodos. Grupos de ratones fueron desafiados con 1.2 dosis mínimas mortales de veneno de M. pyrrhocryptus (Mp), M. altirostris (Ma), M. surinamensis (Ms), M. nigrocinctus (Mn) o M. fulvius (Mf). A los 15 minutos se aplicaron diferentes dosis de AV solo o de AV más N+A y a las 24 horas se registró la sobrevida. En el caso de los controles de veneno y los tratados con N+A solamente, se registró el tiempo de muerte. Además se estimó la dosis efectiva media del AV aplicado solo, o con el agregado de N+A en los envenenamientos por venenos de Mp y Ma.

Resultados. La combinación N+A en una única dosis como único tratamiento, no protegió a los ratones, sin embargo enlenteció levemente el tiempo de muerte causada por los venenos de Ms, Ma y Mp (p < 0.05). La combinación N+A con el AV, mejoró la sobrevida de los animales desafiados respecto al uso del AV solamente, sobre los venenos de Ma y Mp (p <0.05), requiriendo dosis de AV mayores en el caso de Ms y muy altas en los casos de Mn y Mf. La dosis efectiva media del AV en combinación con N+A, mejoró la potencia neutralizante entre 1.6 (Mp) y 3.4 (Ma) veces.

Conclusión. La sobrevida fue mucho más evidente en el caso de los envenenamientos por venenos de Ma, Ms y Mp, venenos con importante actividad alpha-neurotóxica y menor proporción de PLA₂, mientras que fue muy baja y solo evidente a las dosis de AV más altas sobre los venenos de Mn y Mf, venenos con mayor proporción de PLA₂s y alta capacidad miotóxica experimental. Los resultados muestran que la combinación de N+A con el AV mejora el resultado de la terapéutica del envenenamiento por algunas Micrurus, disminuyendo la dosis de AV necesarias para la recuperación de los animales desafiados, especialmente en aquellos causados por venenos que causan preponderantemente parálisis por bloqueo postsináptico.