¿Por qué investigamos víboras, toxinas y antivenenos?

Edgar Neri Castro

Palabras clave: serpientes, elápidos, vipéridos, crotoxina, venenos, envenenamiento

En México, las serpientes, víboras, culebras u ofidios están presentes en nuestras vidas de manera cotidiana. Las podemos encontrar en el escudo nacional, en sellos y monedas, en esculturas y pirámides grabadas en piedra; en nuestras lenguas originales y en diversas expresiones y motivos artesanales y, si tenemos la oportunidad, las vemos incluso en su hábitat natural. Pero estos reptiles ¿quiénes son?, ¿cuántos tipos existen?, ¿son todos venenosos?, ¿tiene México abundantes ejemplos de este grupo?

Se podrían formular más preguntas, pero en este artículo les quiero contar algunos descubrimientos que hemos hecho sobre los venenos que producen algunas serpientes, como parte del trabajo que se lleva a cabo en el laboratorio del Dr. Alejandro Alagón en el Instituto de Biotecnología, en donde desarrollé mi investigación doctoral.

Un interés saludable por los venenos

Las serpientes venenosas poseen un par de glándulas situadas en su cabeza, en donde producen estas secreciones tóxicas que, a través de la mordedura, —ya sean orientadas, provocadas o accidentales— causan daños severos en los seres humanos (en pocos casos la muerte), si no se atienden adecuadamente para neutralizarlos.

Con 93 especies distintas, México ocupa el segundo lugar a nivel mundial en diversidad de serpientes venenosas y el primero en el continente americano; por ello vale la pena comentar que entre ellas existen dos grupos de importancia médica.

Un grupo está formado por las especies de la familia Viperidae [Fig. 1, Izq.], conocidas comúnmente como víboras que se distribuyen en 76 especies en nuestro territorio. La gran mayoría son de cuerpo robusto, con un par de colmillos retráctiles situados en la parte anterior de la mandíbula superior. Sus venenos son mezclas complejas de compuestos inorgánicos (como calcio, zinc, entre otros), proteínas pequeñas (llamadas péptidos) y otras más grandes. Estas dos últimas sustancias son las responsables de ocasionar hemorragias, inflamación y muerte de tejidos (o necrosis), tanto en el sitio de la mordedura como en otras partes del cuerpo. Los venenos de algunas especies incluyen componentes causantes de afectaciones al sistema nervioso (por neurotoxinas) y muscular (por miotoxinas) que pueden ocasionar parálisis flácida o rígida, respectivamente.

El otro grupo importante de serpientes mexicanas se encuentra dentro de la familia Elapidae [Fig. 1, Der.], que incluye a las serpientes de coral o coralillos, con 17 especies reconocidas. Las serpientes de coral son muy temidas por su potente veneno. Sus neurotoxinas actúan especialmente en las zonas de unión de nervios y músculos, causando una parálisis flácida generalizada que, de no ser atendida rápidamente, puede terminar en un paro respiratorio. A diferencia de las víboras, las mordeduras de coralillos no ocasionan necrosis, inflamación, ni tampoco hemorragias en el sitio de la mordedura (ni falta que hace).

A quién muerden las serpientes

En la mayoría de los casos, las mordeduras por serpiente en humanos o en el ganado son accidentales, mientras que otros ocurren por la imprudencia de las personas que intentan sujetarlas o que las mantienen como mascotas, en muchos casos de manera ilegal.

La Secretaría de Salud de México reporta alrededor de 4 mil envenenamientos por año, de los cuales un promedio de 34, terminan en muerte. Con datos clínicos y de campo hemos estimado que el 98% de los decesos son ocasionados por víboras y el resto, por serpientes de coral; las serpientes exóticas (o introducidas al país), como es el caso de las cobras (género Naja), contribuyen a este número, aunque con un porcentaje aún menor.

Para tratar a los pacientes mordidos, víctimas de ofidismo (término que describe el cuadro clínico desarrollado tras una mordedura), es necesario administrar un antiveneno específico, que son sustancias —básicamente anticuerpos obtenidos a través de la biotecnología— que reconocen y neutralizan a las toxinas de los animales ponzoñosos.

Actualmente, existen antivenenos comerciales para tratamientos clínicos capaces de atender, o bien, de mitigar los daños de las mordeduras de diferentes especies de serpientes. No obstante, para producirlos, mejorarlos y emplearlos, necesitamos conocer a profundidad cuáles son los componentes tóxicos de los venenos. El enfoque bioquímico analítico de los venenos se complementa con información de las variaciones inter- e intraespecíficas, que nos ayudan a comprender cuáles de las especies o de sus poblaciones son más o menos venenosas, y con los datos de su hábitat y distribución.

Por ejemplo, se ha observado que la variación en los componentes del veneno en la ‘cascabel de cola negra’ (Crotalus molossus nigrescens), cambia dependiendo de la edad de los individuos. En etapas juveniles —menores a tres años— el 50% de su veneno está compuesto por una toxina que daña a las células musculares (esto es, es una miotoxina), mientras que las mayores de 3 años, en etapa adulta, este componente se reduce a un 4%.

También hemos observado que en especies como la de ‘cascabel del mojave’ (C. scutulatus scutulatus), la composición del veneno cambia de acuerdo con su distribución geográfica. En el norte de México (en Chihuahua, Coahuila y Durango), sus venenos poseen mayoritariamente enzimas que ocasionan hemorragias en los pacientes mordidos, mientras que las oriundas de Aguascalientes y Zacatecas, presentan en gran medida neurotoxinas, ocasionando parálisis flácida generalizada. Aún no es claro cómo influyen los factores ambientales y los genéticos en estas diferencias.

Una toxina característica de algunas víboras con crótalo

La crotoxina es una molécula presente en el veneno de algunas víboras de cascabel (ver BiotecMov 26: 18 ); aunque aún no sabemos a detalle cómo su componente neurotóxico actúa a nivel del sistema neuromuscular, se sabe que provoca parálisis flácida. En la producción científica de nuestro grupo [1, 2] hemos reportado que las serpientes de cascabel del mojave, que se encuentran distribuidas en los Estados Unidos de Norteamérica, y las de ‘cascabel tropical’ en Sudamérica (C. durissus), contienen crotoxina en su veneno. Sin embargo, en el caso de México aún no se había confirmado su presencia en las 70 especies de víboras locales.

A partir de 2013, realizamos el primer estudio formal del veneno de la ‘cascabel neotropical’ (C. simus) y confirmamos que su veneno contiene la crotoxina. En años recientes, la hemos también encontrado en ocho especies de víboras de cascabel. Sorprendentemente, y a pesar de la sensibilidad de las técnicas de detección con las que contamos actualmente, descubrimos que, hay otras 2 especies de géneros diferentes que parecen carecer de ella. Hoy día seguimos indagando cuál o cuáles pueden ser las causas de esta variación.

Finalmente, en 2019 descubrimos la primera neurotoxina (que llamamos sphenotoxina) en un género biológico distinto al Crotalus. Este hallazgo ocurrió en ejemplares de la especie Ophryacus sphenophrys, conocida como ‘víbora de cuernos’ [Fig. 2]. Un año más tarde, encontramos otra neurotoxina (melanurotoxina) en el veneno de la ‘víbora torito’ (Mixcoatlus melanurus); ambas especies son endémicas de México.

¿Qué importancia práctica tienen nuestros resultados para la sociedad?

El caracterizar a los venenos de las serpientes mexicanas ayuda en el pronóstico de los cuadros clínicos de los pacientes que han sido mordidos, contribuyendo a mejorar los tratamientos hospitalarios [3, 4]. Además, registrar las variaciones entre los componentes tóxicos de las especies viperinas permite mejorar los antivenenos, lo que se traduce en el aumento de su eficacia. Adicionalmente, al generar información básica sobre ciertas proteínas contenidas en los venenos, ayudamos al diseño y preparación de moléculas con potencial terapéutico, como ha sido el inhibidor de la actividad de la fosfolipasa A2 (o PLI), que actúa como desinflamatorio en diversos trastornos neurológicos asociados a enfermedades neurodegenerativas.

El conocimiento actual sobre proteínas similares a la crotoxina en víboras, ha permitido reforzar hipótesis evolutivas sobre el origen y presencia de neurotoxinas desde los primeros vipéridos del continente americano [2].

Como agradecimiento, deseo mencionar que mi experiencia en el laboratorio del Dr. Alejandro Alagón ha sido muy buena: Alejandro me ha formado como científico, me ha dado su confianza, al grado de tener mis propios proyectos de investigación y la dirección y formación de alumnos.

Además de mi tesis doctoral [5], durante mi etapa de estudiante de doctorado participé en la publicación de varios artículos científicos, capítulos de libros y material de divulgación (p. ej. Hypatia, en videodocumentales del History Channel). Sin duda, una de las cosas que más disfruto es ver cómo nuestros resultados son usados directamente en el desarrollo y el mejoramiento de los antivenenos, lo que se refleja en seguridad y una mejor calidad de vida para los afectados.

Referencias:

1. Neri Castro EE, Bénard-Valle M, Gil G et al. (2020). Serpientes venenosas en México: una revisión al estudio de los venenos, los antivenenos y la epidemiología. Rev Latinoam Herpet 3 (2): 5-22. (Recuperado de esta dirección )
2. Neri-Castro E, M Bénard-Valle M, J López de León, L Boyer & A Alagón (2021). Envenomations by reptiles in México (Sec. V, Cap. 35). In: Mackessy SP (Ed.). Handbook of Venoms and Toxins of Reptiles. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 680 pp. ISBN 9780367149741, DOI:10.1201/9780429054204
3. Chippaux J-P (2017). Incidence and mortality due to snakebite in the Americas. PLoS Negl Trop Dis 11:e0005662. DOI: 10.1371/journal.pntd.0005662
4. Crane, B. (25 de abril de 2022). Cómo México revolucionó la ciencia de los antídotos. National Geographic. Disponible en este enlace.
5. Edgar Enrique Neri Castro (2021). Farmacocinética en sangre y en linfa del veneno de la cascabel neotropical (Crotalus simus) en un modelo ovino. Tesis de Doctorado en Ciencias Biomédicas. IIBM-UNAM (Disponible en:este enlace. )