Der Giftapparat von Klapperschlangen

Klapperschlangen (Crotaliden) verfügen genau wie alle anderen Grubenottern und Vipern über den am höchsten entwickelten Giftapparat aller Giftschlangen. Die wie Kanülen aufgebauten und funktionierenden Giftzähne (solenoglyphen oder Röhrenzähne) liegen umgeklappt und gut geschützt in einer Hautfalte im Oberkiefer. Hinter den in Funktion befindenden Giftzähnen liegen mehrere Ersatzzähne, welche bei Bedarf nachrutschen, wenn ein Zahn abbricht oder aus anderen Gründen nicht mehr funktionsfähig ist. Beim Zubiss werden die Giftzähne senkrecht zum Oberkiefer aufgerichtet und beim Eindringen in das Opfer schieben sich die Hautfalten zurück. Über einen Giftkanal fließt das Toxin aus der Giftdrüse durch die röhrenförmigen Giftzähne und wird so tief ins Gewebe injiziert. Durch Muskelkontraktion ist die Schlange in der Lage, die abgegebene Giftmenge exakt zu steuern und der aktuellen Gegebenheit anzupassen.


1) Hier befindet sich die Giftdrüse. Sie ist über einen Kanal mit dem Giftzahn verbunden.

2) Eine Hautfalte umgibt und schützt den Giftzahn.

3) Kleinere Zähne im Unterkiefer zum Festhalten der Beute.

4) solenoglypher Giftzahn (dahinter sitzen Reservezähne, welche bei Bedarf nachrücken)

Das Gift der Klapperschlangen

Das Gift der Klapperschlangen (Crotaliden) besteht größtenteils aus einem komplexen Gemisch von Enzymen, Proteinen (Eiweiße) und Polypeptiden (Aminosäuren). Es wirkt hauptsächlich blut- und zellschädigend und greift überwiegend die Muskulatur, das Gewebe und die inneren Organe an. Weiterhin verursacht es Schwellungen und nimmt Einfluss auf die Blutgerinnung. Jedoch sind bei einigen Arten auch neurotoxische Bestandteile im Gift enthalten, die in unterschiedlicher Weise auf das Nervensystem wirken.

Klapperschlangen mit neurotoxischen Bestandteilen im Gift:
Crotalus durissus ssp., Crotalus vegrandis, Crotalus scutulatus scutulatus, Crotalus tigris sowie einige Populationen von Crotalus oreganus helleri, Crotalus lepidus ssp., Crotalus horridus ssp. und möglicherweise noch andere Lokalformen einiger Arten.

Des Weiteren wäre zu erwähnen, dass Arten wie beispielsweise Crotalus atrox und Crotalus molossus ssp. als Jungtiere neurotoxische Bestandteile besitzen, die jedoch mit zunehmendem Alter aus dem Toxin verschwinden.

Wichtigste Bestandteile und deren Wirkung

Die Zusammensetzung und die Konzentration der Bestandteile der Klapperschlangengifte variiert zum Teil sehr stark von Art zu Art, Unterart zu Unterart, ja sogar von Verbreitungsgebiet zu Verbreitungsgebiet der gleichen Art bzw. Unterart.

Hierbei wäre das Toxin von Crotalus scutulatus ssp. und Crotalus oreganus ssp. sehr nennenswert. Diese beiden Arten besitzen je nach Unterart und Verbreitungsgebiet völlig unterschiedlich wirkende Bestandteile im Toxin, das sogenannte Mojave-Toxin A und Mojave-Toxin B. Zudem zählt das Gift beider Arten zu den gefährlichsten Klapperschlangengiften überhaupt.
Bei Tieren, die das sogenannte Mojave-Toxin A produzieren, führt ein Biss zu einer starken neurotoxischen Wirkung mit wenig bis keiner Zellschädigung.
Bei Tieren mit dem sogenannten Mojave-Toxin B, führt ein Biss dagegen zu keinerlei neurotoxischen Symptomen, dafür jedoch zu einer extrem starken, zellschädigenden und gerinnungsaktivierenden Wirkung.
Es gilt noch zu erwähnen, dass es auch Populationen gibt, die einen Mischtyp aus Mojave-Toxin A/B produzieren.

Der Hauptbestandteil der Gifte von Klapperschlangen setzt sich jedoch aus Proteasen und Phospholipasen Typ A2 zusammen.

* Proteasen sind Enzyme, die Proteine (Eiweiße) und Peptide spalten und zerstören, dabei katalysieren sie die Hydrolyse von Peptidbindungen. Sie können auch Kollagen abbauen und zerstören somit die Wandstruktur kleinerer Blutgefäße. Dieses führt zu Blutungen in das Gewebe. Des Weiteren gibt es gerinnungswirksame Proteasen. Diese können die Blutgerinnung aktivieren oder auch hemmen.

* Phospholipasen Typ A2 sind Enzyme, die Phospholipide in Fettsäuren und lipophile Bestandteile spalten. Die Wirkung mancher Phospholipasen kann durch bestimmte Peptide noch verstärkt werden. Phospholipasen A2 sind aber nicht nur in der Lage zellschädigend zu wirken. So gibt es Komplexe aus einer basischen Phospholipasen Typ A2 und einem sauren Protein, welche in einigen Toxinen für die neurotoxische Wirkung verantwortlich sind.

* Hyaluronidasen, Kollagenasen, RN-ase, DN-ase und 5 Nukleoidase sind nichttoxische Hilfsstoffe, welche die Ausbreitung der wirksamen Bestandteile des Giftes erleichtern oder auch beschleunigen. Diese Stoffe werden daher auch als Spreadingfaktoren bezeichnet.
Hyaluronidasen, um ein Beispiel zu nennen, spalten die hochviskose Hyaluronsäure des Bindegewebes und machen dieses damit durchgängiger.

* Metalloproteasen sind Enzyme, die Pepidbindungen eines Proteins, also eines Eiweisstoffes spalten können.

Die Gifteffekte

Bei einem Klapperschlangebiss setzt sich der Vergiftungsverlauf aus mehreren unterschiedlichen Prozessen (sichtbare und unsichtbare) zusammen. Hierbei unterscheidet man zwischen 7 sog. "Gifteffekten".

1) Autopharmakologische Gifteffekte:

Bei einem autopharmakologischen Gifteffekt handelt es sich um einen systemischen Effekt, welcher durch die Freisetzung körpereigener oder im Gift enthaltener Autakoide (Botenstoffe) ausgelöst wird.
Symptome hierfür sind Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen und Diarrhö, welche bereits schon Minuten nach einem Biss auftreten können. Des Weiteren können sich nach Stunden ein nichtkardiogenes Lungenödem (schwere Beeinträchtigung des Gasaustausches / Lungenversagen), ein Hirnödem oder ein hypovolämischer Schock ausbilden, was weiter bis zum kardiovaskulären Versagen (Aussetzen des Herzen und / oder der Herzgefäße) führen kann.

2) Lokale Gifteffekte:

Lokale Gifteffekte sind Giftwirkungen am Gifteintrittsort. Betroffen sind Haut, Gefäße, Nerven und Muskeln.
Hier kommt es zu Schmerzen und Schwellungen die meist schon wenige Minuten nach dem Biss auftreten. Bei Schwellungen können auch die Lymphknoten betroffen sein, welche bei Berührung stark schmerzen und merklich vergrößert sind.
Bei schwerwiegenden Vergiftungen kann es über Stunden zu einer massiven Zunahme der Schwellungen kommen, welche zu einer Verminderung der Blutzirkulation (Hypovolämie) führt. Auch eine Nekrosenbildung ist möglich.

Das Kompartmentsyndrom:
In Verbindung mit Crotalidenbissen und der daraus resultierenden, teils doch enormen Schwellung, ist auch das Kompartmentsyndrom wenigstens kurz zu erwähnen.
Die Schwellungen bei Klapperschlangenbissen betreffen normalerweise die Haut und die Unterhaut und lassen sich fast immer durch eine medikamentöse Therapie erfolgreich behandeln. Auch wenn es sich um massive Schwellungen handelt tritt ein Kompartmentsyndrom sehr selten auf.
Von einem Kompartmentsyndrom spricht man erst dann, wenn ein erhöhter Gewebedruck in einem geschlossenen Haut- und Weichteilmantel herrscht und dieser zur Verminderung der Gewebedurchblutung führt. Daraus resultieren dann neuromuskuläre Störungen und/oder Gewebe-, Muskel- und Organschädigungen. Am häufigsten sind die Unterarme oder die Unterschenkel betroffen.

3) Hämostatische Gifteffekte:

Hier wirkt das Gift direkt auf das Blut und die Blutgerinnung.
Hämostatische Gifteffekte treten nicht sofort, sondern erst einige Zeit (unter Umständen erst nach Stunden) nach einem Biss auf.
Typische Symptome sind unter anderem Blutungen aus Verletzungen (entfernt von der Bissstelle), Blutungen im Magen und der Speiseröhre (Erbrechen von Blut), Hämaturie (Blut im Urin) sowie Blutungen in der Lunge (Bluthusten). Weitere bzw. fortgeschrittene hämostatische Gifteffekte sind systemische Blutungen, akutes Abdomen (Blutungen im Bauchraum), Flankenschmerzen (Verdacht auf Nierenbluten mit der Folge eines späteren Nierenversagens), intrakranielle Blutungen (Hirnblutungen), welche bis hin zu neurologischen Ausfallerscheinungen und zum Koma (Versagen des ZNS) führen können. Ein weiterer wichtiger Punkt ist, dass bedingt durch den hohen Blutverlust eine arterielle Hypotension (niedriger Blutdruck) resultiert, was zu einem hämorrhagischen Schock und weiter zum kardiovaskulärem Versagen (Aussetzen des Herzen und / oder der Herzgefäße) führt, bzw. führen kann.

4) Neurologische Gifteffekte:

Hier handelt es sich um Giftwirkungen auf die Reizleitungen im Nervensystem und der Muskelmembranen.
Neurologische Symptome können bereits wenige Minuten nach einem Biss auftreten. Erfahrungsgemäß gibt es aber auch Bissunfälle, bei denen die neurologischen Effekte erst um einiges verspätet einsetzen.
Eindeutige Symptome für eine neurologische Vergiftung sind unter anderem Muskelfaszikulation, Kribbeln in den Extremitäten und im Gesicht- Mundbereich (Geschmackssinnstörungen, metallischer Geschmack), Hirnnervenlähmungen (wie Ptosis, Schluckstörungen, Sprachstörungen) und Lähmung der Skelettmuskulatur inklusive Atemmuskulatur mit Störung des Gasaustausches in der Lunge, was bis hin zum kompletten Versagen der Lungentätigkeit führen kann.
Primär ist bei Klapperschlangenbissen erstaunlich oft eine Muskelfaszikulation zu beobachten, obwohl bei vielen Arten überhaupt keine neurotoxischen Bestandteile im Gift enthalten sind. Eine Erklärung hierfür könnte auf Hyperventilation, oder eine durch den Biss selbst ausgelöste Erregbarkeit peripherer Nerven (Nerven die außerhalb des Gehirns und Rückenmark gelegen sind und nicht durch Knochen oder die Blut-Hirn-Schranke geschützt werden) zurückgeführt werden. Von daher sind Muskelfaszikulationen alleine keine eindeutigen oder klaren Symptome für eine neurotoxische Vergiftung.

5) Muskuläre Gifteffekte:

Gifteffekte direkt auf die Skelettmuskulatur.
Symptome treten, wenn überhaupt, erst nach Stunden auf und äußern sich in Form von Muskelschwäche und Muskelschmerzen (bei Bewegungen sowie im Ruhezustand, auf Druck und bei Dehnung).
Weitere Merkmale sind dunkler Urin und EKG-Veränderungen. Ein muskulärer Gifteffekt kann im fortgeschrittenen Stadium zu Lähmungserscheinungen und zu Skelettmuskelnekrose führen.
Crotalus horridus ssp. ist ein typischer Vertreter, bei dem es nach einem Biss zu einem muskulären Gifteffekt kommen kann.

6) Kardiale Gifteffekte:

Das Gift wirkt hier auf das Herzreizleitungssystem und / oder auf den Herzmuskel.
Symptome hierfür sind Herzrhythmusstörungen bis hin zum Versagen des Herzens bzw. der Herztätigkeit.
Über eine primäre kardiale Wirkung bei den Toxinen von Klapperschlangen habe ich keine Berichte oder Informationen gefunden.
Es gibt lediglich Hinweise auf eine sekundäre kardiale Beteiligung in Verbindung mit einer Zerstörung quergestreifter Muskelfasern (Rhabdomyolyse) und/oder in Verbindung mit einem Nierenversagen.
Meines Wissens gibt es nur Hinweise auf eine sekundäre kardiale Beteiligung bei Bissunfällen mit Crotalus durissus ssp.

7) Renale Gifteffekte:

Direkte Giftwirkung am Nierengewebe.
Symptome hierfür sind Flankenschmerzen, klopfende Schmerzen im Bereich der Nieren, Lidödem. Sie treten erst nach mehreren Stunden oder sogar Tagen auf.
Ein weiterer wichtiger Hinweis auf eine renal verlaufende Vergiftung ist, wenn die ausgeschiedene Urinmenge am Tag weniger als 400 ml (Oligurie), oder sogar weniger als 100 ml in 24 Stunden (Anurie) beträgt.
Wichtig ist aber zu wissen, dass auch eine erhöhte Urinausscheidung (wesentlich mehr als 2 Liter in 24 Stunden, oder mehr als 1,5 ml pro Minute) ein Zeichen für einen renalen Gifteffekt sein kann (Polyurie). Die polyurische Phase tritt jedoch erst nach einem akuten Nierenversagen auf.
Renale Gifteffekte spielen speziell bei Crotalus durissus ssp. eine Rolle, da durch die Zerstörung quergestreifter Muskelfasern (Rhabdomyolyse) ein akutes Nierenversagen begünstigt wird.

1. Hilfe

Vorweg ist zu erwähnen, dass bei einem Bissunfall besonders Kinder, alte Menschen, Personen mit Vorerkrankungen wie Herz-, Lungen- und Nierenerkrankungen, Allergiker sowie Personen, die bestimmte Medikamente einnehmen (wie z.B. Cumerinderivate, Betablocker) stärker gefährdet sind, als ein erwachsener Mensch in guter körperlicher Verfassung.

Bevor Erste-Hilfe-Maßnahmen nach einem Biss erfolgen, ist die oberste Priorität das Sichern der Giftschlange, damit eine weitere Gefährdung für sich und Dritte ausgeschlossen werden kann. Erst dann sollten Erste-Hilfe-Maßnahmen erfolgen.

* Ringe, Armbänder, Uhren, etc. umgehend abnehmen (einsetzende Schwellung = keine Stauung)

* Ruhig bleiben, keine körperliche Belastung und sich hinlegen. Dies verhindert ein schnelles Ausbreiten des Giftes im Körper. Gerade das Hinlegen ist bei auftretenden Kreislaufproblemen wichtig, da so unter Umständen ein Kreislaufkollaps verhindert werden kann.

* Hilfe holen und den Rettungswagen alarmieren (Handy, Telefon). Wenn möglich sollte beim Umgang mit Giftschlangen immer eine zweite Person in Rufweite sein.

* In der Zeit bis der Rettungswagen eintrifft, sollte der gebissene Körperteil hoch gelagert und nicht bewegt werden. Extremitäten können vorsichtig geschient werden, wobei darauf zu achten ist, dass keine Druckstellen entstehen und unter keinen Umständen durch das Fixieren der Schiene eine Stauung der Extremitäten erfolgt.

* Wichtig: Bei Crotaliden darf nie die Kompressions-Immobilisations-Methode angewendet werden.
Darunter versteht man, dass die gesamte vom Biss betroffene Extremität mit einer breiten elastischen Binde bandagiert wird. Der durch diesen Kompressionsverband ausgeübte Druck (ca. 55 mmHg) liegt über dem venösen Druck im Bein im Liegen (10-25 mmHg), nicht jedoch im Stehen (90 mmHg)! Achtung: nicht zu verwechseln mit einer kompletten venösen Stauung! Zusätzlich wird durch den Verband die betroffene Extremität ruhig gestellt (immobilisiert). Die Kompressions-Immobilisations-Methode darf nur bei Schlangenbissen angewendet werden, bei denen das Toxin keine Schwellung ausbildet und es in erster Linie darum geht, die Ausbreitung eines Neurotoxins im Körper zu verlangsamen (dadurch Verzögerung der Symptome) und um Zeit für die medizinische Behandlung zu gewinnen.

* Ob die Bissstelle manipuliert wird (Stichwort "Venom-EX"), muss jeder für sich selbst entscheiden. Diese "Erste-Hilfe-Maßnahme" ist ein viel diskutierter Punkt, weshalb ich ihn zwar kurz erwähnen wollte, aber nicht näher darauf eingehen will.

* Ein in meinen Augen wichtiger Punkt, welcher mit der ersten Hilfe zusammen hängt, ist das Erstellen eines Notfallordners für jede gehaltene Giftschlangenart.
Da die meisten Ärzte wenig bis keine Erfahrungen mit der Behandlung von Giftschlangenbissen haben, kann so ein Ordner viel Zeit sparen und unter Umständen auch Leben retten.
Die wichtigsten Daten, die enthalten sein sollten, sind unter anderem: lateinischer Name der Schlange, kurze Informationen über das Gift, Telfonnummer des Giftnotrufes, Name und Lagerort des entsprechenden Antiserums sowie Angaben zur eigenen Person (Krankheiten, Medikamente u.s.w.).

Zu überwachende Körperfunktionen / Laborwerte

Die wichtigsten Körperfunktionen und Vergiftungsanzeichen, die bei einem Klapperschlangenbiss im Rettungswagen und im Krankenhaus überwacht werden sollten sind:

* Blutdruck und Puls
* Atemfrequenz
* Bewusstseinszustand
* Entwicklung und Ausbreitung der Schwellung
* Hautveränderung im Bereich der Bissstelle (Blasen, Verfärbung)
* Spontane Blutungen ohne aktuelle Verletzungen (Zahnfleisch, Nase etc.)
* Urinausscheidung (Menge pro Zeit)
* Rötungen (Thorax)

Die wichtigsten Laborwerte, die im Verlauf eines Klapperschlangenbisses überwacht werden sollten sind:

* Hb (Blutfarbstoff Hämoglobin), Hkt (Hämatokrit = Maß für die Zähigkeit des Blutes)
* Vollblutgerinnungszeit / -test
* PT / aPTT (Prothrombinzeit / partielle Thromboplastinzeit)
* TZ (Thrombinzeit)
* Fibrinogen
* FSP (Fibrinogenspaltprodukte, gesamt)
* D-Dimere (Spaltprodukte des Fibrins)
* Thrombozyten
* Leukozyten
* Blutgruppe / Kreuzblut
* Myoglobin im Serum / Urin
* Serumkreatininkinase (CK, CPK)
* GOT (AST) ist ein Enzym welches im Herzmuskel, Skelettmuskeln und Leberzellen vorkommt
* Serumkalium, Serumphosphat, Serumcalcium, Serumbicarbonat

Das Antiserum

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Daten und Fakten:

Die abgegebene maximale Giftmenge und die für einen Menschen tödliche Dosis:
Art abgegebene max. Giftmenge (mg) tödliche Giftmenge (mg)
Crotalus durissus 40 3
Crotalus scutulatus 70 7
Crotalus horridus 140 15
Crotalus adamanteus 400 70
Crotalus atrox 400 120
Bei allen angegebenen Werten handelt es sich um Circawerte, welche von Tier zu Tier abweichen können.

LD50 Werte bezogen auf das Gift verschiedener Klapperschlangen:

Eine letale Dosis (LD) ist die für ein bestimmtes Individuum tödliche Menge eines bestimmten Stoffes.
Im Tierversuch wird der so genannte LD50-Wert bestimmt, die Menge, die bei einmaliger Gabe den Tod von 50 % der Versuchstiere zur Folge hat. Der LD50 ist ein Maß für die akute Giftigkeit einer Substanz und wird üblicherweise in mg/kg Körpergewicht angegeben.
Die Ermittlung des LD50 Wert am Menschen ist aus ethischen Gründen tabu, am Tier grundsätzlich umstritten, zumindest aber an strenge Auflagen gebunden.
Da sich die toxische Wirkung von Substanzen zwischen verschiedenen Tierarten, wie auch zwischen Tier und Mensch stark unterscheiden kann, sind die LD50-Werte nur äußerst bedingt auf den Menschen übertragbar und dienen nur als grober Anhaltswert.

Art LD50 - Wert (mg/kg)
im iv sc ip
Crotalus adamanteus ....... 1,65 14,6 2,295
Crotalus atrox 20 2,72 18,5 5,588
Crotalus basiliscus ....... ....... 2,8 .......
Crotalus catalinensis 10,9 ....... ....... 4,1
Crotalus cerastes ....... ....... ....... 4
Crotalus durissus durissus ....... 1,244 ....... 0,667
Crotalus durissus terrificus ....... 0,262 ....... 0,216
Crotalus durissus totonacus ....... ....... ....... 2,5
Crotalus enyo enyo 4,6 ....... ....... .......
Crotalus horridus horridus ....... 2,107 3,1 2,272
Crotalus lepidus klauberi ....... 9 23,95 .......
Crotalus mitchellii mitchellii 0,3 ....... ....... 0,18
Crotalus mitchellii pyrrhus 9,6 ....... ....... 2,7
Crotalus polystictus 13,3 3,37 13,3 .......
Crotalus pricei pricei 11,5 3,07 ....... .......
Crotalus ruber exsul 9,2 2,17 9,92 3,9
Crotalus scutulatus salvini ....... 0,24 0,34 .......
Crotalus scutulatus scutulatus ....... 0,189 0,34 0,159
Crotalus tigris ....... 0,056 0,21 .......
Crotalus oreganus caliginis ....... ....... ....... 2,26
Crotalus oreganus concolor ....... 0,0825 ....... 0,2
Crotalus oreganus helleri ....... 1,135 ....... 2,44
Crotalus oreganus lutosus ....... ....... ....... 2,2
Crotalus viridis viridis ....... 1,01 ....... 2
Crotalus willardi willardi ....... 1,61 ....... .......
Crotalus miliarius barbouri ....... 12,59 24,3 6,822
im = Intramuskulär (in einen Muskel)
iv = Intravenös (in eine Blutader)
sc = subkutan (unter die Haut)
ip = intraperitoneal (in die Bauchhöhle)
Ich hoffe, dass ich mit meiner Ausarbeitung über das Gift von Klapperschlangen, deren Wirkung, Symptome, Erste Hilfe, ein paar Daten und Fakten einen kleinen Einblick in dieses interessante und sehr komplexe Thema vermitteln konnte. Meiner Meinung nach sollte jeder, der dieses faszinierende, aber auch nicht ungefährliche Hobby betreibt wenigstens ein paar Grundkenntnisse im Bereich "Schlangengift" besitzen und wissen, auf was es im Ernstfall ankommt.

Thomas Christ, September 2008

Verwendete und weiterführende Literatur:

Jerry G. Walls: Klapperschlangen, Lebensweise und Pflege im Terrarium

Thomas Junghanss und Mauro Bodio: Notfall-Handbuch-Gifttiere, Diagnose-Therapie-Biologie

Internet:

www.venomdoc.com

Serum-Depot Berlin e.V.