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Animales de Laboratorio No Tradicionales (ALNT), Notas de estudo de Ciências Biologicas

Animales de Laboratorio No Tradicionales (ALNT)

Tipologia: Notas de estudo

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Baixe Animales de Laboratorio No Tradicionales (ALNT) e outras Notas de estudo em PDF para Ciências Biologicas, somente na Docsity! Animales de Laboratorio No Tradicionales (ALNT) Las Zarigüeyas (Marsupialia – Didelphidae) como Modelos Experimentales en la Investigación Biomédica1 Omar Héctor Iodice Médico Veterinario Doctor de la Universidad de Morón Docente Adscripto de Fisiología Facultad de Medicina - UM Lugar de trabajo: Instituto de Neurociencia. Facultad de Medicina. CONICET - Universidad de Morón. Machado 914, 5° Piso. Morón. (B1708JPD). Bs. As. Argentina Teléfono: (54-11) 5627-2000 Interno 772. oiodice@unimoron.edu.ar , omariodice@yahoo.com.ar Resumen Cada vez es más evidente la importancia, la elección y el uso de modelos animales en la investigación biomédica. En esta presentación se subraya la relevancia de los animales de experimentación, su clasificación y su validez como modelo en investigación. Asimismo, se rescata la importancia de utilizar Animales de Laboratorio No tradicionales (ALNT) como modelos experimentales en biomedicina. En este sentido, se discute a los marsupiales, y particularmente a los sudamericanos, como ALNT. Se resalta la particular ubicación filogenética de los marsupiales y se resume brevemente las cualidades y usos de las zarigüeyas en la investigación biomédica. Palabras clave: Animales de Laboratorio No Tradicionales. Modelos experimentales. Zarigüeya. 1Parte de la información presentada a continuación forma parte de: “Armadillos y Zarigüeyas como Modelos Experimentales en la Investigación Biomédica: Contribuciones a la Generalización de su Uso”. Tesis Doctoral de la Universidad de Morón. Autor: O. H. Iodice, 2010. Los Animales de Laboratorio son una de las piezas fundamentales en el desarrollo de las Ciencias Biomédicas. Son usados como modelos para investigar y comprender las causas, diagnóstico y tratamiento de enfermedades que afectan al humano y a los animales. Además de sus importantes aportes en la investigación básica y en la docencia, así como también en el desarrollo, producción y control de medicamentos, alimentos y otros insumos, donde en muchos casos hasta la fecha son insustituibles. Los avances en la experimentación biomédica y la diversidad de modelos experimentales condujeron al desarrollo de las Ciencias del Animal de Laboratorio. Modelo Animal. La definición y el uso de modelos animales de experimentación en investigación es una temática de difícil abordaje, tanto en lo semántico como en lo ético. Podemos convenir que el término Modelo Animal conlleva la detección de una especie o grupo animal que permita abordar la resolución de un problema científico biomédico particular. Esta postura implica la búsqueda de un ejemplar que admita estudiar de la manera más aproximada, si no total, la condición, proceso o evento que interesa investigar y las modificaciones que se producen por el suceso en estudio. De todas formas la búsqueda de una definición abarcadora de Modelo Animal tiene sus limitaciones y es un sendero abierto, sobre todo tomando en consideración una definición de un experto en el tema: “El mejor modelo de un gato es un gato, y preferiblemente el mismo gato” (Rosenblueth y Wiener, 1945) Los modelos animales con fines experimentales han tenido innumerables formas de clasificación. Algunas de ella pueden observarse en la Tabla I. Tabla I. Los modelos animales pueden clasificarse de acuerdo a su Aplicación, Naturaleza o Grado de difusión. En este sentido la elección de un modelo animal no tradicional suele permitir el hallazgo de respuestas vedadas hasta ese momento. Validez del Modelo Animal. En cuanto a la validez del modelo, tendremos distintos niveles de complejidad: - Validez interna: implica la fiabilidad y replicabilidad. Fiabilidad en el modelo como instrumento de evaluación y replicabilidad como cualidad de los resultados obtenidos por un modelo en particular. Bioterios.com: Aprendiendo de los animales de laboratorio http://www.bioterios.com Potenciado por Joomla! Generado: 19 March, 2011, 08:30 - Validez de apariencia: es la capacidad del modelo para reproducir las manifestaciones visibles y detectables del proceso o condición a estudiar. - Validez predictiva: los efectos de la intervención en el modelo serán predecibles en la situación real y pueden llegar a ser extrapolados a situaciones experimentales en otras especies. - Validez constructiva: reproducción en el modelo de los mecanismos implicados en el proceso o condición a estudiar. Es muy importante, representa la bondad de ajuste entre las variables independientes y dependientes con las hipótesis teóricas. - Validez externa (generalización): representa el grado en que los resultados obtenidos usando un modelo animal en particular puede ser genralizada y aplicada en todadas las poblaciones y ambientes. Las medidas adoptadas para aumentar la validez interna comprometen la validez externa, pues restringen el rango de la relación entre las variables dependientes e independientes. (Van der Staay y col., 2009) Animal de Laboratorio No tradicional. Los Animales de Laboratorio Tradicionales pueden definirse como toda especie usada habitualmente en investigación. Su utilización y aplicaciones están altamente difundidas y se han obtenido de ellos una definición genética y una calidad microbiológica apropiada. Entre los más utilizados figuran los roedores como ratas, ratones, cobayos, hámsteres y jerbos. Lagomorfos como los conejos, En menor cantidad se utilizan otros como perros, gatos, monos, peces, etc. El término Animal de Laboratorio No Tradicional (ALNT), que desde hace muchos años intento imponer, engloba a todas las especies de vertebrados que históricamente han sido de uso poco común en investigación biomédica, sus parámetros clínico-fisiológicos están poco estudiados y para quienes los criterios sobre manipulación, alojamiento, sanidad, reproducción y procedimiento experimentales resultan ser totalmente innovadores. Entre estos modelos de escasa difusión se destacan los Marsupiales Los Marsupiales. Los marsupiales son mamíferos no placentarios, cuyas hembras poseen una bolsa marsupial o marsupio en la zona pélvico abdominal con glándulas mamarias en su interior. Allí las crías pasan gran parte de su desarrollo embriológico. Las proles nacen con un notable grado de inmadurez y alcanzan la bolsa y sus respectivas mamas por sus propios medios (Figura 1). Figura 1. Cría de Didelphis albiventris de alrededor de 10 días de nacida. (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina). En la actualidad los marsupiales conforman siete órdenes, tres americanos (Superorden Ameridelphia) y cuatro de la región australásica (Superorden Australidelphia) (Montero y Autino, 2004). Si bien pertenecen al mismo orden, ambos grupos de conspicuos mamíferos son evolutivamente muy diferentes. De los órdenes americanos nos ocupa el Didelphimorphia compuesto por una sola familia: Didelphidae. En nuestro país existen entre once y doce géneros pertenecientes a esta familia según Mares y Braun (2000) o Massoia y col. (2000). Los géneros a los que se hará referencia en este trabajo son: Didelphis (Figura 2) y Lutreolina (Figura 3). Figura 2. Foto de un ejemplar adulto de Didelphis albiventris: zarigüeya overa (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina). Figura 3. Foto de un ejemplar adulto de Lutreolina crassicaudata: zarigüeya colorada (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina). El género Didelphis cuenta en la actualidad con seis (6) especies representativas. Las diferentes especies del género y su distribución geográfica pueden verse en la Tabla II (Tyndale-Biscoe, 1979; Gardner, 1982; Cerqueira, 1985; Lemos y Cerqueira, 2002). Tabla II. Distribución geográfica de las especies del género Didelphis (Tyndale-Biscoe, 1979; Gardner, 1982; Cerqueira, 1985; Lemos y Cerqueira, 2002). En la Figura 4 puede verse la distribución aproximada de dos de las especies sudamericanas más difundidas: Didelphis albiventris y Didelphis marsupialis (Adaptado de www.es.wikipedia.org/wiki/Didelphis_albiventris y www.es.wikipedia.org/wiki/Didelphis marsupialis). Bioterios.com: Aprendiendo de los animales de laboratorio http://www.bioterios.com Potenciado por Joomla! Generado: 19 March, 2011, 08:30 Figura 8. Disección del encéfalo y médula espinal de D. albiventris. Puede verse la lisecefalia del cerebro, el tamaño de los bulbos olfatorios (BO) y la posición de la Fisura rhinalis (FR) (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina). 5. Particularidades neurofisiológicas: - Prolongada plasticidad del recién nacido. - Conspicuo ritmo EEG theta registrable a nivel neocortical durante el sueño activo o sueño REM. - Ritmo EEG alpha de los bulbos olfatorios completamente diferente a los ritmos conocidos, con regulación nasal e influencias centrífugas del bulbo. - Marcada asimetría de la actividad bioeléctrica de la corteza cerebral durante el sueño de ondas lentas. - Las características neuroanatómicas y neurofisiológicas han sido de gran importancia en neurobiología comparada y, debido a la posición filogénica de los modelos, permite proponer teorías evolutivas relacionadas con el sistema nervioso. 6. Particularidades anatómicas, fisiológicas y comportamentales, los convierten en modelos en fisiopatología humana, por ejemplo: - La porción inferior del esófago reproduce algunas patologías humanas. - Desarrolla endocarditis bacteriana espontánea e inducida. - Presenta estados catatónicos frente a influencias ambientales y experimentales, similares a la catatonía acinética observada en humanos. - Desarrolla tumores embrionarios inducidos similares a las neoplasias pediátricas (Figura 9). - Desencadena estados epilépticos motores somatosensoriales ante deficiencias inducidas de lípidos. - Presenta terminales nerviosas mucocutáneas idénticas a los corpúsculos de Meissner de los primates. - Presenta vascularización cerebral de tipo terminal comparable a ciertas regiones del hipocampo humano. - Desarrolla pancreatitis experimentales comparables a la humana Figura 9. Administración de sustancias inductoras de neoplasias al recién nacido, dentro del marsupio, a través de una intubación bucal en D. virginiana (Tomado de Jurgelski, 1971). 7. Importancia como modelo en comportamiento animal. La familia Didelphidae ha sido utilizada como modelo en estudios de comportamiento en los más variados enfoques de la psicología comparada, como por ejemplo: - Agresividad - Aprendizaje de reglas - Aprendizaje espacial - Condicionamiento operante - Comportamiento social - Bases neurobiológicas de la motivación - Ecología el comportamiento - Percepción sensorial: - Visual -Olfatoria -Gustativa -Auditiva Papini (1986) proporciona una completa reseña sobre los estudios comportamentales de los marsupiales. Por otra parte, la ubicación filogénica de estos mamíferos permite elaborar propuestas para estudios de evolución del comportamiento. 8. Importancia en epidemiología. Se ha determinado la susceptibilidad espontánea y/o experimental de diversas afecciones infecciosas y parasitarias, zoonóticas y no zoonóticas, que promueven a este grupo como modelo para el estudio de su importancia en la cadena epidemiológica de las mismas. En la Tabla VI pueden leerse algunas de las enfermedades mencionadas. Tabla VI. Listado de enfermedades que han sido descriptas para varias especies de zarigüeyas (para más información consultar Iodice, 2010 a) Bioterios.com: Aprendiendo de los animales de laboratorio http://www.bioterios.com Potenciado por Joomla! Generado: 19 March, 2011, 08:30 En cuanto a la rabia, si bien son controvertidos los estudios al respecto, coinciden en que la zarigüeya es relativamente resistente a la infección natural, pudiendo inducirla experimentalmente. Cabe aclarar que no todas las especies de la familia Didelphidae comparten todas estas características, sin embargo, el estudio de algunas especies poco investigadas puede ofrecer nuevas particularidades que aumenten la lista. Zarigüeyas: modelo experimental en Sudamérica y Argentina. Reviste notable importancia la observación que Deane y col. (1984) ha realizado, en Brasil, en cuanto a la epidemiología de la tripanosomiasis chagásica. Ha demostrado que el complejo ciclo vertebrado-invertebrado del Tripanosoma cruzi se cumple en un mismo hospedador: la zarigüeya. En Brasil se ha adoptado a una especie de este grupo (Didelphis marsupialis) como modelo para el estudio del Tripanosoma cruzi, existiendo una vasta bibliografía al respecto. (Deane y col., 1983, 1986; Dezonne Motta y col. 1983; Jansen y col., 1991; Jansen y Deane, 1994; Carreira y col. 1996). Tienen particular importancia en salud pública los estudios realizados a campo, en la Argentina, sobre estos marsupiales sudamericanos como estimadores del impacto epidemiológico de algunas enfermedades zoonóticas como Leptospirosis, Salmonelosis Tripanosomiasis chagásica y Trichinelosis (Schweigmann, 1994; Schweigmann y col., 1999; Pérez Carusi, 2006). El Instituto de Neurociencia de Argentina, dirigido por el Dr. Jorge Mario Affanni, ha sido un adelantado en la región en la utilización de Zarigüeyas como modelos experimentales (Affanni, 1983). Las tareas comenzaron a fines de la década de 1960 en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. Allí se llegó a contar con un Bioterio especialmente diseñado para estos marsupiales, donde funcionó una Colonia de Zarigüeyas, con mantenimiento y reproducción mediante apareamientos programados de las mismas. En la actualidad, el Instituto tiene su sede en la Facultad de Medicina de la Universidad de Morón, Provincia de Bs. As., Argentina. Uno de los resultados del Instituto, a través de muchos años de investigación y ensayos, ha sido establecer estándares para el alojamiento, la sanidad, la nutrición y la reproducción (Figura 10) de Didelphis albiventris y Lutreolina crassicaudata en condiciones de bioterio. Figura 10. A. Modo de manipular un ejemplar de L. crassicaudata para la obtención de muestras a fin de realizar estudios de citología vaginal exfoliativa. (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina) B. Fotomicrografía de frotis vaginal de Lutreolina crassicaudata en fase de metaestro, donde pueden verse los diferentes tipos celulares. in: célula intermedia; lc: leucocito polimorfo nuclear; pb: célula parabasal; Sq: célula superficial queratinizada; Snq: célula superficial no queratinizada. Aumento: 40x. (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina) Así como también se desarrollaron procedimientos operativos normalizados (PONs) para la contención tanto manual (Figura 11) como química, para la anestesia, analgesia y eutanasia, como así también para numerosos procedimientos quirúrgicos experimentales en dichas zarigüeyas (Petersen y col. 1984; Iodice y col., 1986; Corujeira y col., 1986; Iodice, 1987; Iodice y col., 1988 a, 1988 b, 1988 c; Iodice y Affanni, 1988; Iodice y col., 2007; Iodice, 2010 a, 2010 b; Iodice y col. 2010 a, 2010 b, 2010 c, 2010 d). Figura 11. Diferentes modos de contención manual y con elementos intermediarios de ejemplares de D. albiventris (A) y L. crassicaudata (B) (Instituto de Neurociencia. Bs. As. Argentina). En el Instituto se han estudiado y se continúan estudiando, bajo condiciones de laboratorio, distintas especies de la familia Didelphidae para investigaciones neurobiológicas (Jacob y Onelli, 1913; Affanni y Morita, 1966; Affanni y col., 1967; Affanni, 1972; Scaravilli y col., 1974; Iodice y col., 1985; Iodice y col., 1986; Iodice, 1987; Iodice y col., 1988a, 1988b, 1988c; Golombek y col., 1988; Golombek y col., 1991; Iodice y col, 2007; Iodice, 2010) y de psicología comparada (Papini y col., 1984; Mustaca y Haut, 1985; Papini, 1986). Pueden citarse como investigaciones más relevantes: - En la zarigüeya de Argentina se demostró por primera vez la existencia de sueño REM en mamíferos primitivos. - Se determinó la influencia de los bulbos olfatorios sobre el ciclo vigilia-sueño. - Se demostró la independencia interhemisférica de la actividad bioeléctrica cerebral por ausencia de cuerpo calloso. Dentro del mismo Instituto y asociados al equipo del Dr. Osvaldo Tiscornia, se desarrolló un proyecto de investigación sobre pancreatitis aguda inducida. Esta investigación tomó como modelo a la zarigüeya Didelphis albiventris, especie criada y mantenida en la Colonia de Marsupiales del Instituto de Neurociencia. Los resultados de dicha experiencia pueden consultarse en: García y col. (1988a; 1988b; 2001; 2002) y Tiscornia y col. (1999). Bioterios.com: Aprendiendo de los animales de laboratorio http://www.bioterios.com Potenciado por Joomla! Generado: 19 March, 2011, 08:30 Agradecimientos: Deseo agradecer al Dr. Claudio Cervino por la lectura crítica del manuscrito y las sugerencias aportadas al trabajo. Bibliografía citada. - Affanni, J.M. y O.L. Vaccarezza, 1964. Observaciones sobre el sueño del marsupial Didelphis azarae (comadreja o zarigüeya). Rvta. Soc. Argent. Biol., 40:2-8. - Affanni, J. M. y O. L. Vaccarezza. 1966. Electrocorticographic study of sleep in the opossum Didelphis azarae. C R Seances Soc Biol Fil.; 160(3):702-704. - Affanni, J.M.; Morita, E. 1966. Asymétrie bioélectrique du cortex des hemispheres cérébraux chez marsupial Didelphis azarae. Effect de la section des commissures telencephaliques. C. R. Seances Soc. Biol. Ses. Fil 162: 1608- 1609. - Affanni, J.M.; O. L. Vaccarezza y J. C. Aballone. 1967. Difference in electrical activity during wakefulness and phase of “sleep with muscular twitches” as recorder from the cortex of the marsupial Didelphis azarae (South American opossum). Experientia 23: 216. - Affanni, J.M. 1972. Observations on sleep of some South American Marsupials and Edentates. En: The sleeping brain perspectives in the brain sciences. (M.H. Chase Ed.) Brain Information Service: Brain Research Institute.1:21-23. UCLA. Los Angeles. EEUU. - Affanni, J. M. 1983. Comadrejas y armadillos abren nuevos horizontes a la investigación científica. Quid 2: 35-54. Bs. As. Argentina. - Bernard. C. 1959. Introducción al estudio de la medicina experimental. Ed. El Ateneo, 1ra. Edición. - Carreira, J. C.; A. M. Jansen; H. Lenzi y M. P. Deane. 1996. Histopathological study of Didelphis marsupialis natural and experimental infections by Trypanosoma cruzi. Mem. Inst. Oswaldo Cruz, 91: 609-618. - Cerqueira, R. 1985. Distribution of Didelphis in South America (Polyprotodontia, Didelphidae). J. Biogeogr. 12: 135–145. - Corujeira, M.; H. Tirante; R. Grimoldi; A. Márquez; O. H. Iodice y J. M. Affanni. 1986. Hemogram and blood values of Didelphis albiventris and Lutreolina crassicaudata reared under laboratory conditions. Regional / International Meeting on Laboratory Animals. ICLAS-CEMIB-FESBE., Aguas de Lindoia, Brasil. Comunicación: P-2.8. - Deane, M. P.; A. M. Jansen y R. H. Mangia. 1983. Experimental infection of the opossum Didelphis marsupialis with different strains of Trypanosoma cruzi. 10th. Annual Meeting of Basic Research on Chagas´Disease. Caxambu, Brazil, Abstract BI-24. - Deane, M. P.; H. L. Lenzi y A. Jansen. 1984. Trypanosoma cruzy: vertebrate and invertebrate cycle in the same mammal host, the opossum Didelphis marsupialis. Mem. Inst. Oswaldo Cruz, R. de Janeiro (Brasil) 79 (4): 513-515. - Deane, M. P.; H. L. Lenzi y A. M. Jansen. 1986. Double developmental cycle of Trypanosoma cruzi in the opossum. Parasitology Today. 2:146-¬147. - Dezonne Motta, M. de F.; J.D. de Araujo Carreira y A. M. Ramos Franco. 1983. A note on reproduction of Didelphis marsupialis in captivity. Mem. Inst. Oswaldo Cruz, Río de Janeiro, Vol. 78 (4): 507-509. - García, H. A., O. M. Tiscornia, O. H. Iodice, R. J. Abello, J. M. Affanni, I. Sánchez, S. B. Zadcovich, y F. D. Torino. 1998 a. Algunas consideraciones sobre la utilización del opossum sudamericano (zarigüeya), como modelo experimental en la pancreatitis aguda. Parte I. Pren. Méd. Argent., 85 (1): 95-101. Bs. As. Argentina. - García, H. A., O. M. Tiscornia, O. Iodice, R. Abello, I. Flores, S. B. Zadcovich, F. Gasali, F. Sapin, L. G. Gauna Añasco, y J. Verges. 1998 b. Algunas consideraciones sobre la utilización del opossum sudamericano (zarigüeya), como modelo experimental en la pancreatitis aguda. Parte II. Pren. Méd. Argent. 85 (8): 917-922. Bs. As. Argentina. - Garcia, H. A.; O. M. Tiscornia; O. Iodice; P.Cal; F. J. Gasali; A. Maschietto; F. Sapin; G. Eufemio; S. Sutera; L. Uchiumi y J. Affanni. 2001. Acute experimental pancreatitis in the opossum. The role of prior truncular vagotomy on the inflammatory response. En: Acta Gastroenterol Latinoam. 31(5):387-93. - Garcia, H. A.; O. Iodice; W. M. Garcia; G. Otero; L. Uchiumi; J. Affanni; O. M. Tiscornia; G. Eufemio; S. Sutera; F. Sapin; P. Cap; J. Llaya Candiotti y A. Maschietto. 2002. Acute experimental pancreatitis in the opossum. The role of early splenectomy in the inflammatory response. En: Acta Gastroentero. Latinoam. 32(2):71-7. - Gardner, A. L. 1982. Virgina opossum. Didelphis virginiana. In: Chapman J. 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