O animal como modelo experimental



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isciplina: Animais de Laboratório

Depto. Imunobiologia


Professora: Carla Eponina de Carvalho Pinto

Monitora: Cecília Rocha – aluna do curso de Biomedicina



O animal como modelo experimental


I – Histórico

A evolução do conhecimento da biologia humana passou por várias fases de desenvolvimento que se relacionam intimamente com a criação e experimentação animal. A utilização de animais teve início com a Patologia Comparada, já que as autópsias em cadáveres humanos foram proibidas.

O registro mais antigo que se conhece sobre a presença de animais na medicina data de 2000 a.C, quando babilônios e assírios documentaram cirurgias realizadas em animais e pessoas. Já na antiga Grécia a referência em experimentação animal foi descrita pelo filósofo Aristóteles (384-322 a.C.), considerado o “fundador da biologia”, pois foi o primeiro a fazer uma dissecção revelando diferenças internas entre animais. Mas provavelmente Eraristratus (304-258 a.C.) foi o primeiro a desenvolver experimentos com a vida animal como é compreendido por nós hoje em dia. Ele estabeleceu em suínos que a traquéia é um tubo de ar e os pulmões são órgãos pneumáticos. Galeno (130-200 d.C.) realiza dissecção anatômica em porcos, macacos e outras espécies.

Durante este período, os médicos executaram minuciosas dissecções anatômicas e, com base na anatomia comparada de animais e humanos, acumularam uma série notável de sucessos, entre eles a compreensão do desenvolvimento embrionário, o reconhecimento da importância do cordão umbilical para a sobrevivência do feto e a descoberta da relação dos nervos ópticos, que partem dos olhos, e o cérebro.

A partir deste período a ciência entra numa fase obscura devido às proibições eclesiásticas, pois a pesquisa científica em seus vários campos era considerada uma blasfêmia pela igreja. Só por volta do ano de 1500 é que houve um “despertar” de interesse pela ciência.

Andrea Vesalius (1514-1564) foi o fundador da anatomia moderna, usava cães e porcos em demonstrações públicas de anatomia. Essa vivissecção levou ao grande e rápido interesse pela anatomia associada com a fisiologia.

Willian Harvey (1578-1657) publicou em 1628 seu grande trabalho do movimento do coração e sangue em animal.

Stephan Hales, por volta de 1700, reporta a primeira medida de pressão sangüínea.

Reaumur (1683-1757), criador da experimentação em biologia, observa diversos fenômenos biológicos.

No século XVIII a França monta o primeiro centro de experimentação de biologia e medicina.

Cientistas como François Hagendie (1783-1853) e Claude Bernard (1813-1878) trabalham em fisiologia experimental, Louis Pasteur (1827-1895) em microbiologia, contribuindo enormemente na validação dos métodos científicos com o uso de animais. A partir deste período, cientistas como Louis Pasteur e Duclause fazem inter-relações de doenças humanas com doenças de animais e começam a estudá-las (ex: raiva).

A primeira medição da pressão arterial, realizada em cavalos no início do século XVIII, abriu caminho para a invenção, um século mais tarde, do manômetro de mercúrio, o instrumento usado para medir a pressão arterial dos indivíduos. O estetoscópio foi aperfeiçoado em 1816, com base na experimentação com animais. Este período é o chamado “idade de ouro da medicina científica”. Mas a sociedade civil não ficou passiva com a utilização de animais em experimentos, de modo que foi formada na Inglaterra, por 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 York, Filadélfia e Massachusetts.

Na década de 1860, Louis Pasteur descobriu que certas partículas microscópicas, que chamou de vibrions, eram responsáveis por uma doença fatal do bicho-da-seda. Quando eliminou tais vibriões, a doença desapareceu. Foi a primeira demonstração de que os germes ou microorganismos podem causar doenças. Em 1877, Pasteur voltou sua atenção para outras duas doenças que atingiam os animais: o carbúnculo, nos carneiros, 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 e sim, pelo contrário, conferia proteção contra futuras infecções. Pasteur chamou esse processo de vacinação (do latim vacca, “vaca”), em homenagem ao cirurgião inglês Edward Jenner, que descobriu que a inoculação de substância retirada das pústulas de vacas com varíola tornava o indivíduo imune a essa doença.

Em 1921, o médico Frederick Banting, trabalhando com Charles Best no laboratório de J.J.R. Macleod, na Universidade de Toronto, tentava isolar a substância que regula o teor de açúcar no corpo humano. Preocupado com a sorte de milhares de crianças diabéticas que raramente chegavam à idade adulta, Banting descobrira que a extirpação do pâncreas nos cães provocava nestes animais uma doença semelhante, caracterizada pela elevação prolongada do teor de açúcar no sangue. Em outras palavras, conseguira criar um modelo animal para a doença humana. Com base nessa observação, Banting concluiu que a substância reguladora devia ser fabricada pelo pâncreas, e começou a isolar os vários componentes desse órgão. Um extrato alcoólico do pâncreas foi então testado em cães. Como o próprio Banting contou mais tarde, “[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”.

Banting e Best foram os primeiros a isolar a insulina. Um ano depois, pacientes diabéticos estavam sendo tratados com o hormônio. Era os primeiros dois milhões de indivíduos que seria oferecida a oportunidade de uma vida longa e produtiva graças à insulina. Em 1923, Banting e Macleod receberam o Prêmio Nobel de fisiologia pela descoberta.

Banting não desenvolveria seu tratamento para diabetes se não tivesse podido estudar a doença em animais, pois se achava impedido, por razões éticas e legais, de realizar experimentos com seres humanos.

Hoje em dia, os cães têm servido muito bem como modelos para estudos do sistema cardiovascular, do sistema respiratório, do sistema gastrintestinal, do sistema endócrino e das técnicas de transplante. Os primatas, particularmente os grandes macacos, se parecem muito com os humanos; na verdade são os únicos animais suscetíveis a muitas doenças nossas. Entretanto, como se trata de animais de grande porte e relativamente raros, são usados apenas quando não existe alternativa. Entre os grandes macacos, os chimpanzés são hoje usados apenas em número limitado de estudos, principalmente em testes de vacinas para a hepatite B e para o vírus da imunodeficiência humana (HIV), a causa da AIDS. Alguns animais mais distantes do homem podem, mesmo assim, apresentar um grau de semelhança suficiente para serem usados em pesquisas importantes. Desde a década de 1930, por exemplo, que a lula, um invertebrado marinho, vem sendo usada para investigar o funcionamento dos nervos. Esses nervos permitiram que os primeiros pesquisadores medissem as diferenças de potencial elétrico entre o interior e o exterior das células nervosas, estudo que mostrou como os impulsos nervosos viajam pelo sistema nervoso.

Outra categoria de modelo animal é constituída por aqueles que apresentam uma doença em comum com os seres humanos. Centenas de doenças são observadas em homens e animais, entre elas vários tipos de alergia, o glaucoma, o lúpus eritematoso sistêmico, a distrofia muscular, a escoliose, o câncer e as doenças infecciosas como a hepatite, a doença de Lyme, a malária e a tuberculose.


No Brasil: em 1934 pelo decreto federal de no 24.645 foram criadas as medidas de proteção a todos os animais, não tendo sido especificados os animais usados em pesquisa biomédica. No artigo 3º parágrafo IV, fica estabelecido que os animais possam ser utilizados em benefício do homem ou da ciência, mas não determina nenhuma norma de como e quando os animais podem ser utilizados. Esse decreto somente em 1979 passou à forma da lei 6.638 (Diário Oficial da União – 8/5/79), definindo normas para práticas didático-científica da vivissecção de animais, regulamentando o registro dos Biotérios e Centros de experimentação, constituindo penalidades para os infratores.

II- Animais Utilizados

Um protocolo experimental, qualquer que seja, implica na interação de reagentes, sejam eles físicos, químicos ou biológicos (cultura de células, órgãos isolados e animais). Deste modo, devemos considerar animais de laboratório, como verdadeiros reagentes biológicos, que participam de um modelo experimental. Ao realizar sua pesquisa, o cientista deve trabalhar com substâncias puras, livres de contaminantes, sendo que o mesmo procedimento deve ser observado quando da utilização de um modelo animal. Além disso, outra ressalva diz respeito à escolha da espécie, pois na dependência da pesquisa desenvolvida, qualquer animal pode ser utilizado em experimentos, todavia, determinadas características fizeram com que fossem definidas algumas espécies como sendo de aproveitamento, quase que exclusivo, em laboratórios.

O emprego de várias espécies para fins exploratórios e experimentais permitiu o estabelecimento de diferenças entre os tipos de populações animais, e como decorrência, sua classificação em três grandes grupos, de acordo com vantagens e desvantagens de sua utilização: animais silvestres, animais domésticos e animais de laboratório.

A - Animais Silvestres


Vantagens: permitem a avaliação da freqüência de uma doença na natureza; animais expostos ao ciclo natural da doença; permite a mensuração da patogenicidade de um agente em seu ambiente natural.

Desvantagens: a observação de resultados e anotação de dados muito limitados; informações básicas sobre muitas espécies são ainda bastante limitadas; dificuldade de manutenção em laboratórios; potencialmente portadores de agentes patogênicos para o homem (zoonoses) e animais domésticos; em geral, apresentam comportamento agressivo; risco de extinção da espécie.

B - Animais Domésticos


Vantagens: vivem em ambiente semelhante ao do homem; permitem o estudo de doenças de ocorrência espontânea, com vias naturais de infecção; informações básicas sobre as espécies são abundantes; em geral, animais dóceis.

Desvantagens: manutenção difícil em virtude do custo elevado; a utilização para outras finalidades (companhia, produção) muitas vezes inviabiliza o uso do animal para experimentação.

C - Animais de Laboratório


Vantagens: fácil manutenção e observação; permitem que se trabalhe com um número muito grande de indivíduos; ciclos vitais curtos (gestação, amamentação e puberdade); permitem a padronização genética e do ambiente; permitem transplantes ou transmissão de tumores; grande quantidade de informações básicas é disponível.

Desvantagens: vivem em ambientes totalmente artificiais; dieta padronizada. As doenças são artificialmente induzidas, na grande maioria dos experimentos.
Pela análise das populações citadas, torna-se evidente que o grupo específico de animais de laboratório apresenta características positivas para os pesquisadores. Tais vantagens não foram arbitrariamente estipuladas, mas resultaram da análise de um conjunto de observações obtidas através dos anos. A partir dessas avaliações, e por serem facilmente manipulados pelo homem, da mesma forma como ocorre com os animais domésticos ou de estimação (cães, gatos, suínos, bovinos, eqüinos, etc.), alguns foram discriminados como pertencentes à categoria das espécies convencionais de laboratório, ou seja, como espécies mais comumente utilizadas em pesquisas, quais sejam: camundongos, ratos, hamsters, cobaias e coelhos.

Cães e coelhos merecem considerações especiais. O cão foi um dos primeiros animais utilizados em patologia comparada e ainda hoje é empregado em todas as áreas da pesquisa biomédica. Ocupa, dessa forma, uma ambígua posição: ao mesmo tempo a de animal doméstico e de laboratório. As contribuições deste nobre animal ao bem estar da humanidade foram inúmeras, sendo a descoberta da insulina, uma das mais significativas.

Muitos cães foram sacrificados para o bem-estar da humanidade, por isso, Bayliss afirmou que “em reconhecimento à imensa quantidade de cães sacrificados nas pesquisas biológicas para se descobrir a insulina, cada criança deveria criar e cuidar de um cão”.

Da mesma forma, o coelho foi uma das primeiras espécies utilizadas em pesquisas, tendo participação fundamental em uma descoberta científica de expressiva importância para a humanidade: a vacina anti-rábica. Foi usando o coelho que Pasteur conseguiu atenuar uma amostra de vírus da raiva. Além disso, esta espécie também serve ao homem como animal de produção, fornecendo alimento e vestuário, além de ser um dócil animal de estimação.

O camundongo é a espécie de eleição para desenvolvimento de modelos animais devido ao seu tamanho reduzido, fácil manuseio, adaptabilidade, prolificidade, docilidade e sociabilidade.

Os animais de laboratório definidos são aqueles criados e produzidos sob condições ideais e mantidos em um ambiente controlado, com conhecimento e acompanhamento microbiológico e genético seguros obtidos por monitoramento regular.



O modelo animal a ser escolhido deve ser aquele que melhor responda ao experimento e possibilite sua reprodução, de maneiro que qualquer pesquisador possa ter acesso aos mesmos resultados.

BIBLIOGRAFIA

  1. COMISSÃO DE ENSINO COBEA. Manual para técnicos em bioterismo, 1:3-5, 1990.

  2. Andrade, Antenor (org). Animais de Laboratório, 1-2: 19-24, 2002.

  3. Site do Colégio Brasileiro de Experimentação Animal: www.cobea.org.br

  4. Site da Universidade de Brasília: www.unb.br





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