CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I.1 Giới thiệu về bò cạp Bò cạp là một trong những nhóm động vật có lịch sử tiến hóa lâu đời, từ kỷ Silur với 430 triệu năm tiến hóa. Chúng đã thích nghi với một loạt các điều kiện môi trường và bây giờ có thể tìm thấy trên tất cả các lục địa, ngoài trừ Nam Cực [1]. Bò cạp thuộc động vật lớp nhện mà có thể dễ dàng nhận ra bởi cơ thể thon dài đặc trưng của chúng và phân đoạn đuôi kết thúc với một túi bao phồng ra và có vòi nhọn. Có hơn 1500 loài bò cạp trên thế giới.
Trong quá trình tiến hóa, chúng đã phát triển nọc độc để làm vũ khí hiệu quả săn mồi và tự vệ [2]. Nọc độc được tiết ra bởi các tế bào của tuyến nọc [3] và chúng chứa các thành phần hoạt tính sinh học phong phú, trong đó các polypeptide nhỏ có giá trị quan trọng nhất, chúng được sử dụng như một công cụ thử nghiệm cho những nghiên cứu về mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng của các kênh ion [4] và chúng được xem như bước đầu cho công nghiệp protein [5].1 Bò cạp Heterometrus laoticus[6] I.1 Hình thái và cơ thể học Thân bò cạp được chia làm ba phần: phần đầu ngực, phần bụng và đuôi [7][8]. Phần đầu ngực hay còn gọi là đốt thân trước bao gồm bộ giáp, mắt, chân kìm (phần miệng), những chân kìm sờ (các chân kìm sờ của bò cạp có vuốt kìm, thường 4 được gọi là vuốt hay càng cua) và bốn cặp chân để di chuyển. Bộ giáp ngoài của bò cạp dày và có độ bền cao, giúp chúng được bảo vệ tốt khỏi kẻ thù.
Bò cạp có hai mắt trên đỉnh đầu ngực, và thường có từ hai đến năm cặp mắt dọc nằm các góc phía trước của phần đầu ngực. Vị trí của mắt trên phần đầu ngực phụ thuộc một phần vào độ cứng hay mềm của vùng đất mà chúng sinh sống [9]. Chân kìm sờ là một phân đốt, có càng kẹp (vuốt) được dùng để cố định con mồi và tự vệ trước kẻ thù. Các phân đoạn của chân kìm sờ là khớp háng, đốt chuyển, xương đùi ( xương cánh tay), xương bánh chè, xương chày (bao gồm 5 vuốt cùng với chân trước) và xương cổ chân( vuốt di động) [2].
Bò cạp có lớp sạm hoặc hột nổi dọc theo chóp đỉnh, gọi là sóng lưng trên đốt chân xúc giác và một phần cơ thể, giúp nhiều trong việc phân loại chúng [7]. Phần bụng hay còn gọi là vùng thân sau bao gồm 7 phân đoạn (đốt), mỗi động mạch lưng được bao bọc bởi thể xương cứng (lưng) và cũng có ở phần bụng từ phân đoạn ba đến bảy. Phân khúc bụng đầu tiên mang một cặp nắp mang sinh dục bao lấy cơ quan sinh sản. Phần hai gồm các tấm nền với các pectines, đó là một cặp chi biến thành cơ quan cảm giác [10].
Phân đoạn từ ba đến bảy có một cặp lỗ thở, đó là cơ quan hô hấp của bò cạp. Các lỗ thở khi mở ra có thể là khe hở, hình tròn, hình elip hoặc bầu dục [7]. Phần cuối bụng, đuôi của bò cạp, bao gồm 5 phân đoạn đuôi và phân đoạn thứ 6 mang trâm cong (vòi). Trâm cong này lần lượt bao gồm các túi bọng giữ một đôi tuyến nọc độc và ngòi đốt dưới da, chích nọc độc.
Trong một số trường hợp, bò cạp sinh ra có thể có hai đuôi. Nó không phải là một loài mới mà chỉ là một sự bất thường trong di truyền học [11].2 Hình thái học của bò cạp Heterometrus laoticus[12] I.2 Phân bố và môi trường sống Bò cạp được tìm thấy trên tất cả các vùng đất lớn, ngoại trừ Châu Nam Cực. Bò cạp ban đầu không xuất hiện tự nhiên ở Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc, New Zealand và một số hòn đảo của Châu Đại Dương nhưng do nhu cầu thương mại vô tình người ta đã đưa chúng đến đây. Sự đa dạng lớn nhất của bò cạp ở Bắc Bán Cầu được tìm thấy trong các khu vực cận nhiệt đới nằm giữa vĩ độ 23oN và 38oN.
Trên những vĩ độ này, sự đa dạng sẽ giảm dần tới cực Bắc, cùng với đó là sự xuất hiện loài bò cạp phía Bắc Paruroctonus boreus ở vùng Medicine Hat, Alberta, Canada tại vĩ độ 50°N [7] Hiện nay, bò cạp được tìm thấy ở hầu hết các môi trường sống trên cạn, trong đó núi có độ dốc cao, hang động và vùng triều, ngoại trừ hệ sinh thái phương Bắc như các vùng lãnh nguyên, ở độ cao rừng taiga và một số ngọn núi phủ tuyết vĩnh viễn [13]. Bò cạp có thể sống dưới mặt đất, môi trường cát, vùng mưa nhiệt đới…; một số loài như Vaejovis janssi rất linh hoạt và được tìm thấy trong tất cả các loại môi trường sống ở Baja California, trong khi những loài khác chuyên sống trong hang, hốc như Euscorpius carpathicus, chúng chỉ xuất hiện ở vùng ven biển [14]. 6 Ở Việt Nam, bò cạp phân bố khắp nơi trong nước từ đồng bằng tới miền núi trong những khu vườn ẩm ướt và cả hải đảo khô. Ở miền Bắc nước ta, bò cạp có thể gặp ở vùng rừng Vườn Quốc Gia Ba Vì hay ở vùng cao nguyên Mộc Châu (Sơn La) [4].
Theo kết quả khảo sát năm 2004 của viện hóa học cho thấy ở tỉnh Đắc Nông có nhiều bò cạp đen Heterometrus pertesii, còn ở vùng Đông nam Bộ có nhiều bò cạp nâu Lychas mucronatus. Bên cạnh đó, Phạm Đình Sắc và cộng sự đã tóm tắt sơ bộ để có cái nhìn rõ ràng hơn về sự đa dạng sinh học, tính đặc hữu của hệ động vật bò cạp ở Việt Nam [15]. Sự phân bố các loài bò cạp ở Việt Nam [15] I.3 Phân loại Bò cạp có khoảng 1952 loài được ghi nhận thuộc 191 chi, phân bố trong 14 họ. Trong đó, họ lớn nhất là họ Buthidae với 91 chi gồm 1032 loài, tiếp đến là họ Scorpionidae với 18 chi gồm 287 loài, họ Vaejovidae có 23 chi gồm 191 loài, họ Chacrtidae có 15 chi gồm 183 loài, họ Bothriuridae có 16 chi gồm 150 loài…[16].
Năm 2016, một loài bò cạp mới đáng chú ý thuộc chi Ananteris Thorell, 1891 (Buthidae) được tìm thấy tại vùng Massif Mitaraka ở Guiana thuộc Pháp, một địa điểm nằm gần biên giới của Guiana thuộc Pháp, Brazil và Suriname, có tên khoa 7 học là Spinochactas mitaraka gen. Một loài khác cũng đã được phát hiện tại Honduras vào năm 2015 có tên khoa học là Diplocentrus Peters [17]. Ở Việt Nam đã phát hiện 4 họ là Buthidae [7], Scorpionidae [7], Chaerilidae [7] và Pseudochactidae [7], trong đó thường hay gặp nhất là hai họ : Buthidae và Scorpionidae. Chúng phân bố như sau: Họ Buthidae: Lychas mucronatus Fabricius: phân bố ở các tỉnh miền Trung và miền Nam, phát triển mạnh ở Đồng Phú (Bình Phước).
Isometrus bacilicus Karch: phân bố ở Nghệ An, Quảng Trị, Bình Định, Khánh Hòa (Trường Sa), Bình Phước (Đồng Phú). Isometrus sp: phân bố ở Nghệ An (Vinh) Isometrus deharvengi sp: phân bố ở Hòn Chồng, Kiên Giang [18]. Họ Scorpionidae: Hetrometrus spinifer spinifer: phân bố ở Bình Phước (Bù Đốp, Bù Gia Mập, Đồng Phú). Hetrometrus petersii petersii: phân bố ở Tp.
Hồ Chí Minh, Bình Thuận, Khánh Hòa, Gia Lai, Lâm Đồng, Quảng Ninh. Hetrometrus laoticus Couzijn: ở Tp. Hồ Chí Minh, Đồng Nai (Biên Hòa), Tây Ninh, An Giang. Hetrometrus cyaneus cyaneus : phân bố ở Thừa Thiên Huế, Quảng Trị.
Hetrometrus sp: phân bố ở Sơn La (Mộc Châu), Hà Tây (Ba Vì). Họ Chaerilidae 8 Chaerilus petrzelkai: ở miền Nam Việt Nam, đảo Côn Sơn [19]. Chaerilus Simon,1877: ở miền Nam Việt Nam [20]. Chaerilus vietnamicus Lourenco and Zhlu, 2008: phân bố ở miền Bắc Chaerilus julietteae Lourenco, 2011: phân bố ở miền Nam.
Chaerilus phami sp: tập trung ở đảo Côn Sơn Họ Pseudochactidae Vietbocap canhi Lourenco & Pham, 2010 [21]. thienduongensis Lourenco & Pham, 2012 [21]. Cả 2 loài này đều được phát hiện ở động Thiên Đường, Phong Nha – Kẻ Bàng thuộc tỉnh Quảng Bình. Năm 2014, một loài bò cạp mới đã được phát hiện trong hang động khu bảo tồn thiên nhiên Đakrông, huyện Đakrông, tỉnh Quảng Trị có tên khoa học là Euscorpiops dakrong Lourenco & Pham.
Bò cạp mới này có màu nâu vàng với nhiều đốm màu nâu đậm [22]. Năm 2015, một loài bò cạp mới đã được phát hiện ở rừng tự nhiên xã Nậm Vì, huyện Mường Nhé, tỉnh Điện Biên có tên khoa học là Scorpiops (Vietscorpiops) dentidactylus Lourenco & Phạm. Bò cạp mới này thuộc giống Scorpiops, họ Euscorpiidae. Chúng có mặt lưng màu nâu vàng, mặt bụng màu vàng nhạt [23].
Trong đề tài này chúng tôi đề cập đến bò cạp Heterometrus laoticus, thuộc họ Scorpionidae. Ở Việt Nam có nhiều bò cạp Heterometrus, đó là bò cạp đen hay bò cạp rừng, trong đó bò cạp H.laoticus được tìm thấy nhiều ở vùng nam bộ [24].2 Nọc bò cạp Tất cả loài bò cạp đều có nọc độc và chúng sử dụng nọc để giết hoặc làm tê liệt con mồi làm thức ăn. Nói chung, đó là một hành động nhanh chóng, cho phép chúng chụp con mồi hiệu quả. Nọc độc còn được sử dụng để chống lại kẻ thù.
Nọc độc này là một hỗn hợp các hợp chất ( độc tố thần kinh, chất ức chế enzyme…) không chỉ gây ra các hiệu ứng khác nhau mà còn nhắm đến mục tiêu động vật cụ thể. Mỗi hợp chất được tạo ra và lưu trữ trong một cặp túi tuyến nọc. Trong số gần 2000 loài bò cạp, chỉ 25 loài có lượng độc gây chết người, hầu hết trong số chúng thuộc họ Buthidae (bao gồm Leiurus quinquestriatus, Hottentotta, Centruroides and Androctonus) [25][26].1 Thành phần hóa học Nọc độc của bò cạp là một hỗn hợp các thành phần như các enzyme, peptide, nucleotide, lipid, mucoproteins, amin hữu cơ và các phân tử khác chưa được biết đến [27], trong đó peptide và protein đóng vai trò cơ bản. Hầu hết các peptide trong nọc bò cạp được tạo thành từ 20-75 gốc amino acid, trong khi những protein ít được biết đến (enzyme) có chứa 120-370 gốc acid amin [28][29][30].
Nếu chúng ta xét đến vai trò của các kênh ion trong việc kiểm soát các hoạt động điện của hệ thống thần kinh và cơ bắp của sinh vật thì độc tố thần kinh là các thành phần độc tố nổi bật nhất [31][32][33].2 Những nghiên cứu và ứng dụng của nọc bò cạp I.1 Những nghiên cứu của nọc bò cạp trên thế giới Các nghiên cứu trên thế giới đã xác định trong thành phần nọc bò cạp có rất nhiều chất có hoạt tính sinh học tác động lên hệ thống thần kinh, trong đó các polypeptide – độc tố thần kinh là thành phần được nghiên cứu nhiều nhất, chúng tác động lên các receptor và các kênh ion của các màng tế bào bị kích thích [34][35][36][37].