Evaluation of the Dendroaspis polylepis (black mamba) venom and its potential pro- and/or anti-inflammatory action

Abstract

Dendroaspis, a genus of highly neurotoxic elapid snakes from Africa, includes five species known as mambas. All possess a rich cocktail of three-finger toxins and Kunitz-type toxins, effectively immobilizing their prey by sabotaging ion channels at neuronal endings. Dendroaspis polylepis stands out for having the most potent venom, with the lowest LD50 and the highest percentage of dendrotoxins, which are homologous to Kunitz-type serine protease inhibitors.Dendrotoxins are presynaptic neurotoxins with a high affinity for potassium channels. Previous studies have linked the modulation of these voltage-dependent channel subunits to the inflammatory response. Additionally, Kunitz-type peptides have been highlighted as potential anti-inflammatory agents. However, the pro-/anti-inflammatory action of D. polylepis venom has not been documented until now. This study evaluates the effect of crude venom on THP-1 macrophages by analyzing the released inflammatory cytokines.By testing (i) the venom on the cells, and (ii) the cells under LPS and then the venom to assess the potential reversal of the LPS-induced inflammatory effect, the following determinations were made: the venom is pro-inflammatory, while in the reverse experiment, results were more inconclusive. There was a reduction in pro-inflammatory cytokines with increasing venom concentrations, but this was not accompanied by IL-10, the key anti-inflammatory cytokine included in the flow cytometry assays used in this study.This study raises a plausible hypothesis that is not invalidated by the obtained results. Future investigations with fractionated venom and purified components, and the inclusion of other anti-inflammatory markers, among other strategies, could be the next steps to refine and delve deeper into this research.

Dendroaspis, género de serpentes constituído por elapídeos altamente neurotóxicos, do continente africano, engloba cinco espécies, as mambas. Todas portadoras de um cocktail rico em toxinas três dedos e do tipo Kunitz, capazes de imobilizar efetivamente as suas presas via sabotagem de canais iónicos nas terminações neuronais. Dendroaspis polylepis, destaca-se das suas parentes por ter o veneno mais potente, seguindo a DL50, e com maior percentagem de dendrotoxinas, homólogas de inibidores de serino-protéases do tipo Kunitz.Dendrotoxinas são neurotoxinas pré-sinápticas com elevada afinidade para canais de potássio. Estudos anteriores relacionam a modulação das subunidades destes canais dependes da voltagem com a resposta inflamatória. Além disso, bibliografia enaltece péptidos tipo Kinutz como potenciais anti-inflamatórios. Contudo, até então, nunca foi documentada a ação pró-/anti-inflamatória do veneno de D. polylepis. Posto isto, este estudo avalia o efeito do veneno (crude) sobre macrófagos THP-1, analisando as citocinas inflamatórias libertadas.Tendo sido testado (i) o veneno sobre as células, e (ii) as células sob LPS e só depois sob o veneno para avaliar a potencial reversão do efeito inflamatório induzido pelo LPS, pôde-se determinar, respetivamente: a pró-inflamação do veneno, enquanto que, no experimento inverso, os resultados são mais inconclusivos dado que foi obtida redução das citocinas pró-inflamatórias com o aumento das concentrações do veneno, porém, sem o acompanhamento da IL-10, citocina anti-inflamatória protagonista no kit utilizados nos ensaios aqui aplicados de Citometria de fluxo. Este estudo levanta uma hipótese plausível que não é invalidada pelos resultados obtidos. Futura investigação com o veneno fragmentado e seus componentes purificados, a inclusão de outros marcadores anti-inflamatórios, entre outras estratégias poderão dar seguimento e lapidar esta pesquisa.