Bioterismo e Experimentação Animal

Bioterismo e Experimentação Animal:

aspectos históricos e atuais

Priscila M. M. de LeonProfa, Dra., Médica Veterinária

Universidade Federal de Pelotas

Graduação em Biotecnologia

Disciplina de Bioterismo e Experimentação Animal

Bioterismo e Experimentação Animal

Conceitos:

Experimentação Animal: consiste na utilização de animais de laboratórios vivos em experimentos de investigação básica ou aplicada, assim como para fins de ensino.


Conceitos:

Biotério: local com instalações e características apropriadas, atendendo as exigências dos animais criados ou mantidos, proporcionando-lhes bem-estar e saúde para que possam se desenvolver e reproduzir, bem como para responder satisfatoriamente aos testes neles realizados.


Conceitos:

Bioterismo: consiste na conjunção de técnicas de produção de animais adequados para realização de estudos científicos.


Histórico:• Utilização inicial de animais em investigação → “Patologia Comparada”

• 2000 a.C.: registro mais antigo sobre animais na medicina, quando babilônios e assírios documentaram cirurgias em animais e pessoas;

• Antiga Grécia: Aristóteles (384-322 a.C.), Eraristratus (304-258 a.C.), Galeno (130-200 d.C.) estudaram semelhanças/diferenças entre os órgãos animais e humanos, fenômenos biológicos, funcionamento de órgãos, utilizando espécies de animais dissecações e vivissecções;

• Andrea Vesalius (1514-1564): fundador da anatomia moderna, usava cães e porcos em demonstrações públicas de anatomia.

• William Harvey, 1628: primeira pesquisa científica que utilizou animais. "Exercitatio anatomica de motu cordiset sanguinis in animalibus“, este livro apresentou os resultados sobre a fisiologia da circulação utilizando mais de 80 espécies animais;


Histórico:

• Século 17: o filósofo René Descartes acreditava que os processos de pensamento e sensibilidade faziam parte da alma, e como animais não tinham alma, não havia a possibilidade de animais sentirem dor;

• Jeremy Bentham, 1780: “Anintroduction to the principles ofmorals and legislation", lançou a base para a proteção dos animais. A questão não é, podem eles raciocinar? ou podem eles falar? Mas, podem eles sofrer?

• Em 1860: a primeira Sociedade de Proteção da Crueldade no Animais

foi formada na Inglaterra;

volta da década de 1860 a primeira Sociedade de Proteção da Crueldade no Animais (SPCA) e, imediatamente a seguir, é formada a ASPCA americana em New


Histórico:

• Charles Darwin, 1859: publicação do livro “A Origem das Espécies”, estabeleceu os pressupostos do vínculo existente entre as diferentes espécies animais num único processo evolutivo, permitindo a extrapolação dos dados obtidos em pesquisas com modelos animais para seres humanos;


Histórico:

• Claude Bernard, 1865: em seu livro “An Introduction to the Study ofExperimental Medicine” justificava a utilização de animais em pesquisas:

“Seria estranho se reconhecêssemos o direito de usar os animais para serviços caseiros, para comida e proibir o seu uso para a instrução em uma das ciências mais úteis para a humanidade. ...a ciência da vida pode ser estabelecida somente através de experimentos, e nós podemos salvar seres vivos da morte somente após sacrificar outros. Eu não admito que seja moral testar remédios mais ou menos perigosos ou ativos em pacientes em hospitais, sem primeiro experimentá-los em cães; eu provarei, a seguir, que os resultados obtidos em animais podem ser todos conclusivos para o homem quando nós sabemos como experimentar adequadamente.”


Histórico:

• Pasteur, 1877: voltou sua atenção para o estudo de duas doenças que atingiam os animais: o carbúnculo nos ovinos e a cólera nas galinhas. Depois de isolar as bactérias responsáveis por cada qual dessas doenças, reduziu-lhes a virulência, submetendo-as a altas temperaturas, e mostrou que a inoculação do organismo atenuado não causava a doença, mas sim conferia proteção contra futuras infecções. Pasteur chamou esse processo de vacinação; Antirrábica em coelhos;

• Frederick Banting & Charles Best , 1921: na Universidade de Toronto, tentava isolar a substância que regula o teor de açúcar no corpo humano, preocupado com milhares de crianças diabéticas que raramente chegavam à idade adulta. Descobrindo que a extirpação do pâncreas nos cães provocava uma doença semelhante (elevação prolongada do teor de açúcar no sangue), criando um modelo animal para a doença humana.

“Descobri que cães diabéticos raramente sobrevivem por mais de 12 a 14 dias. Entretanto, administrando diariamente um extrato da glândula, conseguimos manter um cão sem pâncreas vivo e sadio por mais de dez semanas”


Histórico:

• William M.S. Russell & Rex L. Burch, 1959: publicaram um livro, onde estabeleceram os três “Rs” da pesquisa em animais: Replace, Reduce e Refine (substituir, reduzir e refinar).

Esta proposta não impede a utilização de modelos animais em experimentação, mas faz uma adequação no sentido de humanizá-la.

“3 Rs” de Russel & Burch:• Reduce: a redução do número de animais utilizados em cada

experimento;• Refine: o refinamento das técnicas objetivando evitar a dor e o

sofrimento desnecessários, e na geração de modelos experimentais;• Replace: a substituição da experimentação animal por métodos

alternativos deve ser imperativo.

FUNDAMENTAL: a reflexão sobre a necessidade de um modelo biológico e a relevância do estudo


Histórico:• No Brasil:

- 1934: decreto estabeleceu multas e prisão para abuso/crueldade em animais

- 1979: definidas normas para práticas didático-científica da vivissecção de animais, regulamentação de Biotérios e Centros de experimentação

- 1983: Colégio Brasileiro de Experimentação Animal (COBEA)

- 1991: COBEA cria 12 artigos com os “Princípios Éticos na Experimentação Animal”

- 1995: ingressou efetivamente na era das pesquisas

• Atualmente: o modelo animal é prioritário no campo da experimentação

centros de produção de modelos animais têm grande preocupação com sua produção, criação e manejo;

O considerável progresso exige o treinamento de profissionais especializados;

Preocupação com Biossegurança e controle sanitário;

FUNDAMENTAL: a reflexão sobre a necessidade de um modelo biológico e a relevância do estudo

Modelo Animal

Modelo Animal: animal que melhor responde ao experimento e possibilitaa sua reprodução, permitindo que qualquer pesquisador possa ter acessoaos mesmos resultados :→ devemos considerar animais de laboratório, como verdadeirosreagentes biológicos, que participam de um modelo experimental→ cada modelo animal deve ser visto como um componente do processono estudo, e não isoladamente ou extrapolado diretamente para o homem

Características ideais de um Modelo Animal:

Modelo: algo que permite imitação ou reprodução

• facilidade no manejo• dóceis• pequeno porte• ciclo reprodutivo curto• prolíferos

• precocidade• nutrição variada• fisiologia conhecida• genoma conhecido• adaptação ao cativeiro

Modelo Animal

Um modelo animal deverá atender aos pressupostos de:

1. que permita o estudo dos fenômenos biológicos ou de comportamento do animal;

2. que um processo patológico espontâneo ou induzido possa ser investigado;

3. que o fenômeno, em um ou mais aspectos, seja semelhante ao fenômeno em seres humanos ou outra espécie animal.

Obter uma amostra com número suficiente de investigados pararepresentatividade estatística, e acompanhá-la por todo o período dainvestigação, normalmente é tarefa trabalhosa, onerosa e demandalongo tempo

Animais Silvestres:Vantagens: permitem a avaliação da frequência de uma doença na natureza; são expostosao ciclo natural da doença; permite a mensuração da patogenicidade de um agente em seuambiente natural.Desvantagens: a observação de resultados e anotação de dados muito limitados;informações básicas bastante limitadas; dificuldade de manutenção em laboratórios;portadores de zoonoses; comportamento agressivo; risco de extinção da espécie.

Animais Domésticos:Vantagens: vivem em ambiente semelhante ao do homem; permitem o estudo de doençasde ocorrência com vias naturais de infecção; informações básicas são abundantes; animaisdóceis.Desvantagens: custo elevado de manutenção; a utilização para outras finalidades inviabilizao uso do animal para experimentação.

Animais de Laboratório:Vantagens: fácil manutenção e observação; permitem que se trabalhe com um númerogrande de indivíduos; ciclos vitais curtos (gestação, amamentação e puberdade); permitema padronização genética e do ambiente; grande quantidade de informações básicas édisponível.Desvantagens: vivem em ambientes totalmente artificiais; dieta padronizada. As doençassão artificialmente induzidas.

Primatas: únicos suscetíveis a algumas doenças humanas;• são de grande porte e relativamente raros;• são usados apenas em número limitado de estudos;• utilizados para testes de vacinas para a hepatite B.

Cães: bons modelos para estudos do sistema cardiovascular, do sistema respiratório, do sistema gastrintestinal, do sistema endócrino e de técnicas de transplante.

Roedores: conquistaram um lugar de destaque, sendo os mais utilizados• atendem características desejadas• além da fácil domesticação/manuseio, adaptação a ambientes variados e

sociabilidade• apresentam características selecionadas e fixadas, como o albinismo;

Modelo Animal - exemplos

A escolha do animal de experimentação é determinada por fatores como: custo, viabilidade técnica do procedimento, infraestrutura disponível e

princípios científicos, entre outros.

Rato

Camundongo

Coelho

Cão

Suíno

Primata

outros

Modelo Animal: ranking na experimentação

Induzido: são situações nas quais a condição a ser investigada é induzida

experimentalmente, como por exemplo, a indução do diabetes mellitus com aloxano ou hepatectomia parcial; *Animais transgênicos

Espontâneo: utilizam animais de variantes genéticas que a condição ocorra

naturalmente. Muitas espécies/raças/linhagens com doenças herdadas similares em humanos foram caracterizadas e conservadas. Ex.: camundongo “nude”, que possuem um timo rudimentar, não ocorrendo a maturação de linfócitos T, permitindo a descrição de células natural killer;

Negativo: nos quais uma doença/condição específica não se desenvolve;

Ex.: ausência de neoplasias em urubus. Principal aplicação é em estudos sobre o mecanismo de resistência e suas bases fisiológicas; *Animais transgênicos

Órfão: condição que ocorre naturalmente em espécies não-humanas, mas

não foi descrita ainda em humanos, a qual é “adotada” quando uma doença semelhante humana é identificada mais tarde.

Tipos de Modelo Animal para estudo de Doenças

A classificação genética das espécies está de acordo com os programas de acasalamento utilizados (forma de transmissão dos caracteres). Têm dois grandes sistemas:

Isogênicos (inbred) - linhagens que resultam de acasalamentos entre irmãos (endocruzamentos) → uniformidade genética• alto grau de consanguinidade (inbreding) - 98,6%• são de porte menor, menos férteis e menor número de filhotes por

ninhada• Testes realizados: cor de pelagem e de histocompatibilidade• Exemplos: camundongos BALB/c e C57Bl/6J

Classificação Genética dos Animais de Laboratório

BALB/c C57Bl/6J

- muito utilizada em pesquisas do

sistema imune - muito usada na produção de

animais transgênicos

Heterogênicos (outbred) - linhagens que resultam de acasalamentos ao acaso → variabilidade genética• estado de heterozigoze deve ser conhecido e mantido• baixíssimo grau de consanguinidade - 1%• toda colônia deve ser substituída em determinados intervalos de

tempo• são mais robustos, com maior fertilidade, maior número de filhotes

por ninhada e menos suscetíveis às variações do meio• As colônias fechadas deste tipo podem ser mantidas com pelo

menos 10 machos e 20 fêmeas por geração


Rattus norvegicus linhagem Wistar: utilizado como modelo de toxicologia, pesquisa biomédica em geral e estudos de comportamento.

Mus musculus linhagem Swiss: utilizados em pesquisas biomédicas e farmacologia

Híbridos: são produzidos através do cruzamento de duas linhagens de animais isogênicos que possuem alelos diferentes para uma determinada característica;• são semelhantes geneticamente e uniformes fenotipicamente• os híbridos podem ser repetidamente produzidos


• As vantagens à utilização de camundongos de híbrido de F1 incluem:

1) Uniformidade genética e fenotípica

2) Vigor híbrido – maior resistência à doença, melhor sobrevivência ao stress, maior longevidade

3) Melhor aceitação aos transplantes de tecido (tumores, pele, ovários)

Animais Geneticamente Modificados: são aqueles com mutações

induzidas através de técnicas de engenharia genética, podendo se construir DNA transgênicos e mutações pontuais (knockouts).


Biotério: local onde são criados ou mantidos animais para serem usados em ensino ou pesquisa científica, que possua controle das

condições ambientais, nutricionais e sanitárias

Biotérios

Necessidades Básicas de um Biotério:

• ESTRUTURA/INSTALAÇÕES – devem ser específicas, a fim de obter condições ideais para a produção e manutenção dos animais criados/mantidos;

• EQUIPAMENTOS – são necessários equipamentos de lavagem (lavagem de gaiolas) e de esterilização (autoclave), entre outros;

• MODELO ANIMAL/FINALIDADE DA CRIAÇÃO – dependente do modelo animal eleito, de acordo com as pesquisas e os testes a serem realizados.

Os biotérios podem ser classificados por três critérios diferentes:

quanto à finalidade a que se destinam;

quanto à existência ou não de uma rotina de controle microbiológico (condição sanitária);

quanto à rotina existente de métodos de acasalamento dos animais (condição genética).

Biotérios

Biotério de Criação: local destinado à reprodução e manutenção de

animais para fins de ensino ou pesquisa científica;- um biotério de criação necessita de uma edificação especial, pessoal capacitado

e uma rotina de trabalho bem definida.

Biotério de Manutenção: local destinado à manutenção de

animais para fins de ensino ou pesquisa científica;- Principais finalidades: adaptação do animal ao cativeiro, produção de sangue

animal e fornecimento de órgãos;- Esse tipo de biotério pode fazer parte de um biotério de experimentação sem

necessitar de uma instalação em separado.

Biotério de Experimentação: local destinado à manutenção de

animais em experimentação por tempo superior a 12 horas;- Importante padronizar o ambiente, a alimentação e o manejo de acordo com as

normas dadas pelo experimento;- edificação especialmente projetada, pessoal capacitado e uma rotina de trabalho

adaptada ao experimento;- Preocupações extras com biossegurança.

Tipos de Biotérios - FINALIDADE

Animais Convencionais: são animais que possuem microbiota indefinida por serem mantidos em ambiente desprovido de barreiras sanitárias rigorosas

- Sua criação apresenta apenas princípios básicos de higiene nos quais se procede somente à limpeza e desinfecção do ambiente e material utilizado

- Quarentena e testes são necessários quando os animais convencionais são recebidos, a menos que o investigador queira aceitar qualquer infecção que esses animais possam ter

- Eles são relativamente mais baratos para se produzir e manter, são adequados propriamente a determinados experimentos e têm sido usados praticamente em todo tipo de pesquisa, desde a genética até a cirúrgica

Tipos de Biotérios – CONDIÇÃO SANITÁRIA

Quanto mais uniforme os animais utilizados na experimentação, menor será o número necessário para atingirmos o padrão de exatidão ou receptibilidade

Animais Livres de Germes Patogênicos Específicos (Specific Pathogen Free – SPF): são animais livres de microrganismos e parasitos específicos, porém não necessariamente livres de outros não-específicos;

- não apresentam microbiota capaz de lhes determinar doenças, apenas microrganismos não-patogênicos;

- Sua criação é realizada em ambientes protegidos por barreiras sanitárias rigorosas

- Sua criação pode ocorrer dentro de isoladores

- Necessária frequente monitoração - animais, materiais, equipamentos e do ambiente


Animais Gnotobióticos: (de vida conhecida) são animais que possuem microbiota associada definida e devem ser criados em ambientes dotados de barreiras sanitárias absolutas

- A produção de animais desse padrão sanitário somente é possível mediante sua manutenção em equipamentos especiais → isoladores

- São continuamente monitorados

- Germfree (GF - totalmente livres de microbiota) ou Flora Definida (FD -contaminados com microrganismos ou parasitos específico)

- Ex.: ratos, camundongos, cobaias, coelhos, galinhas, porcos, peixes, macacos, carneiros e cães

- São utilizados em estudos de câncer, imunologia, doenças entéricas, dentárias e nutricionais;


• ROTINAS E PROCEDIMENTOS – adotadas rotinas diárias na produção, controle ou pesquisa;

• QUALIFICAÇÃO PESSOAL –para que se possa obter bons resultados; FORMAÇÃO EM BIOSSEGURANÇA

• SAÚDE – deve ser controlada periodicamente. A periodicidade depende do tipo de biotério e das condições particulares de cada instituição;

• DISCIPLINA – o bioterista deve possuir autocontrole e disciplina;

• TEMPERAMENTO CALMO – tranquilo nas ações, evitando o estresse dos animais;

• RESPONSABILIDADE e PONTUALIDADE;

• RESPEITO PARA COM O ANIMAL

• CUIDADO COM O MATERIAL

No Biotério – O Bioterista

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