Aula 5 Utiliza+º+úo do Modelo Animal

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Universidade Federal do Piauí – CSHNB
Coordenação de Bacharelado em Nutrição
Disciplina de Nutrição Experimental
Utilização do Modelo Animal 
em Pesquisa 
Profa Esp. Edênia Barros
Contextualizando...
 Usado em todos os campos da pesquisa 	 	 biológica nos dias atuais.
Questões éticas impossibilitam o uso de seres humanos em investigações fundamentais para o entendimento da fisiologia do organismo, assim como para o desenvolvimento de novos tratamentos.
Os animais, na grande maioria ratos e camundongos tem sido.
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Portanto, o uso de animais em pesquisa tem sido crucial para gerar novos conhecimentos e testar tratamentos, etc. 
Ademais, o código de Nuremberg determina que qualquer experimentação em humanos deve ser precedida pela experimentação animal
Contextualizando...
O Código de Nuremberg é um conjunto de princípios éticos que regem a pesquisa com seres humanos.
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Modelo Animal de Doenças - Conceito
A expressão “ modelo animal de doença” surgiu com a intenção de designar :
“modelos em animais de doenças da espécie humana”. 
O que significa esse termo Modelo animal de doença ?
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Modelo
 “É um objeto de imitação, algo que represente alguma coisa ou alguém, algo que seja semelhante ou imagem de outro.”
Conceito
“Modelo Animal de Doença é aquele cujos mecanismos patológicos são suficientemente similares aos de uma doença humana, servindo a doença animal como modelo”. 
 Modelo Animal de Doença
A doença animal pode ser tanto induzida, como de ocorrência natural
Mecanismos patológicos = sinais, sintomas, resposta a tratamento
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Modelo Animal - Características
Um modelo deve ter as seguintes características:
 Ser semelhante ao objeto imitado :
Ter a suficiente capacidade de ser manipulado sem as limitações do objeto imitado.
 
Deve permitir um estudo abrangente dos fatores pesquisados
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Modelo Animal - Pressupostos
c) O fenômeno, em um ou mais aspectos, deve ser semelhante ao fenômeno em seres humanos.
b) Deve admitir que um processo patológico espontâneo ou induzido possa ser investigado. 
a) Deve permitir o estudo dos fenômenos biológicos ou de comportamento do animal
Deve atender aos seguintes pressupostos:
a) São todos os eventos observados nos seres vivos, ou seja, quaisquer transformações biológicas inerentes à vida,
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Quando usar um Modelo Animal
Quando há limitações para se investigar uma doença humana em seres humanos:
 
 
Pode envolver aspectos éticos 
Ou inerentes à própria doença
Ao modo de investigação
A maior limitação é certamente de ordem ética. A experimentação em seres humanos exige uma série de requisitos para resguardar a integridade física e psicoemocional dos investigados.
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Outras limitações:
Obter uma amostra com número suficiente de investigados para representatividade estatística e acompanhá-la por todo o período da investigação.
Seguimento trabalhoso, oneroso e demanda tempo.
Necessidade de um grupo controle. 
Baixas incidência ou prevalência da doença investigada na população
Dificuldade para encontrar número expressivo de casos para o estudo.
 
 
Grupo de indivíduos que num experimento não recebem qualquer tratamento especial, a fim de servir como referência-padrão às variáveis a que se submete o grupo experimental.
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Outras limitações
Agressividade da doença ou a virulência do agente etiológico pode dificultar a investigação de tratamentos alternativos, sem proporcionar grandes riscos aos investigados.
A coleta do material de avaliação do processo patológico pode exigir procedimentos invasivos (coleta de amostras de fluidos corporais, biópsias, endoscopias), dolorosos ou demorados. 
Devido as limitações de coleta de material a investigação pode ficar restrita a poucos aspectos de manifestação da doença, sendo necessário vários grupos de estudo para abordar a multiplicidade de apresentação dos fenômenos patológicos
1-Virulência é a capacidade patogênica de um microrganismo, medida pela mortalidade que ele produz. 
3-
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Tipos de Modelo Animal de Doença
Há 150 anos = estudo das causas, mecanismos e terapêutica das doenças humanas. 
Existe 4tipos básicos: 
 a) induzido
 b) espontâneo
 c) negativo 
 d) modelo órfão
 
Há cerca de cento e cinqüenta anos modelos de animais têm sido desenvolvidos para estudo das causas, mecanismos
Habitualmente são referidos na literatura médica quatro tipos básicos:
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Modelos Induzidos
“São situações nas quais a condição a ser 
investigada é induzida, experimentalmente.”
Exemplos:
Indução do diabetes mellitus com aloxano
Hepatectomia para estudar a regeneração hepática. 
 
É a única categoria que, teoricamente, 
permite a escolha livre de espécies.
Situação provocada 
Aloxano – substancia que causa a morte das necrose das ilhotas pancreáticas (As ilhotas produzem diversos tipos de hormônios, insulina, glucagon)
Hepatectomia = É a retirada cirúrgica de parte do fígad
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Modelos Induzidos
Na Prática:
A síndrome do intestino curto pode ser simulada fazendo-se a ressecção de 80% do jejuno-íleo do animal e anastomose dos intestino remanescente.
 
Anastomose= ligação
A linha de pesquisa mostrou que o rato foi o animal mais viável para esta simulação. 
O cão, testado inicialmente, suportava muito mal as condições de má absorção com alto índice de mortalidade pós-operatória.
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Modelos Induzidos
Em cirurgia é frequente a proposta de novos procedimentos operatórios passíveis de serem simulados em animais. 
Os estudos podem avaliar :a viabilidade do procedimento em si, as suas conseqüências fisiopatológicas e sua eficácia terapêutica.
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Modelos Espontâneos
Utilizam variantes genéticas que ocorrem naturalmente.
Raças/Linhagens com doenças herdadas, modelando condições similares em humanos, foram caracterizadas 
 e conservadas.
Exemplo: camundongo “nude” 
 decisivo no estudo de tumores hetero transplantados
 1ª descrição de células natural killer !!
É um gene recessivo autossômico, situado no cromossomo . 
O acasalamento se faz entre macho nu/nu x fêmea nu/+.
Um famoso exemplo de um modelo mutante natural é o camundongo “nude”, permitiram a primeira descrição de células assassinas naturais (natural killer). Têm um papel importante no combate a infecções virais e células tumorais
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Modelos Espontâneos
Camundongo “nude” (atímico) 
As vantagens do camundongo “nude” como um modelo animal atímico foram rapidamente constatados pela comunidade, considerando que o camundongo “nude” (atímico) era conhecido há quase 20 anos antes que tivesse o uso disseminado nos laboratórios de imunologia
O animal apresenta-se com ausência de timo ou com timo rudimentar, sendo assim portador de deficiência de imunidade celular por linfócitos-T
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Modelos Espontâneos
Exemplo:
O cão desenvolve a doença da hiperplasia benigna da próstata
 
semelhança morfológica com a próstata humana
Estudo do tratamento operatório da próstata
O cão desenvolve a doença da hiperplasia benigna da próstata e é um modelo usado com freqüência para o estudo do tratamento operatório da próstata pela sua semelhança morfológica com a próstata humana.
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Modelos Negativos
“Quando em um animal, uma doença específica 
não se desenvolve.”
Exemplo:
 - não ocorrência de infecção gonocócica em coelhos. 
 - quase total ausência de neoplasias no urubu.
Quase o oposto das situações espontâneas e induzidas são os modelos negativos.
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Modelos Negativos
Incluem animais demonstrando falta de reatividade a um estímulo específico. 
Principal aplicação = estudos sobre o mecanismo de resistência com a finalidade de alcançar compreensão clara das bases fisiológicas do animal. 
Quase o oposto das situações espontâneas e induzidas são os modelos negativos.
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Modelos Órfãos
“Condição que ocorre naturalmente em espécies não 
humanas, mas que não foi descrita ainda em humanos 
e a qual é “adotada” quando uma doença semelhante 
humana é identificada mais tarde.” 
Exemplos:
 - Encefalopatia Espongiforme Bovina (BSE).
Encefalopatia Espongiforme Bovina (BSE), também chamada de “doença da vaca louca”.
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Modelo e Similaridade Filogenética
Embora se possa ficar tentado a supor que a extrapolação de uma espécie é melhor quanto mais esta espécie se assemelhe aos humanos
A proximidade filogenética (como alcançada por modelos primatas) não é garantia de validação da extrapolação. 
Na Prática: Modelo de chipanzé 
em pesquisa da AIDS.
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Modelo Animal Transgênico
“Animais transgênicos carregam DNA estranho, 
artificialmente inserido, em seu genoma.” 
Um tipo especial de doença induzida que recentemente tem ganhando popularidade é o modelo animal transgênico
A espécie preferida para modelos transgênicos é o camundongo (razões práticas), mas outras espécies estão recebendo interesse crescente agora. O bem estar dos animais trangênicos tem que ser monitorado com cuidado extra, uma vez que eles podem desenvolver desordens desconhecidas até o presente momento, ou serem incapazes de expressar sinais de sofrimento, condições que poderiam tornar seu uso mais adiante antiético e interferir com a extrapolação
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Modelo Animal Transgênico
A espécie preferida para modelos transgênicos é o camundongo.
No entanto, outras espécies estão recebendo interesse crescente agora
razões práticas
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 Uma vez que eles podem desenvolver desordens desconhecidas até o presente momento, ou 
Serem incapazes de expressar sinais de sofrimento, condições que poderiam tornar seu uso mais adiante antiético e interferir com a extrapolação
Bem - estar
Monitorado com cuidado extra
Modelo Animal Transgênico
Bem estar dos animais trangênicos
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Como escolher o Modelo Animal ???
Estas considerações são fundamentais para escolha de um modelo animal adequado.
Muitas considerações devem ser feitas antes que um experimento possa ser realizado, diferem com cada projeto de pesquisa e seus objetivos. 
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Regras para Escolha do Modelo Animal
O problema vale a pena ser investigado/ solucionado? 
Quais os benefícios que trará? 
Quem ou que segmentos da população serão beneficiados?
 Existe uma relação plausível de custo/benefício?
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Regras para Escolha do Modelo Animal
O problema já foi solucionado ou estudado por 
 alguém anteriormente? 
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A revisão exaustiva da literatura pode abreviar alguns passos da pesquisa e talvez até mostrar sua inadequação,
pois talvez o problema já tenha sido resolvido.
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Regras para Escolha do Modelo Animal
Poderia ser desenvolvido um modelo humano?
Quais as limitações de ordem ética e de 
operacionalização envolvidas?
São limitações relevantes?
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RESPOSTA 
NEGATIVA
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Regras para Escolha do Modelo Animal
Uma espécie animal é um modelo apropriado? 
A similaridade dos processos patológicos e de comportamento do modelo animal são teoricamente aceitáveis? 
Há algum embasamento empírico de suporte ao modelo animal?
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empírico
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Regras para Escolha do Modelo Animal
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A espécie a ser usada é a espécie apropriada para o problema? 
Alguma pesquisa prévia mal sucedida indicou que uma espécie específica pode ser inadequada?
Que conclusões úteis podem ser tiradas da pesquisa que falhou?
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Regras para Escolha do Modelo Animal
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Variações genéticas e ambientais podem ser avaliadas/controladas?
 - O estado de saúde do animal pode ser controlado
 durante toda a duração do projeto?
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Regras para Escolha do Modelo Animal
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A decisão a favor de um modelo específico pode ser totalmente baseada em argumentos científicos, ou será muitíssimo anulada por outros fatores? 
conveniência pessoal
dificuldades financeiras
restrições éticas ou legais
inadequação de facilidades locais
não disponibilidade de espécies
não cooperação inter e intradepartamental
tradição e conveniência
tais como conveniência pessoal, inadequação de facilidades locais, financeiras, restrições éticas ou legais, falta de disponibilidade de espécies (em contraste, o fato de que uma espécie está prontamente disponível não pode ser considerado como um critério sério para a escolha da mesma), falta de cooperação inter ou intradepartamental e a tradição e conveniência do laboratório (por exemplo facilidade de manipulação por técnicos ou experimentadores, tamanho da ninhada, sucesso na procriação)?
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A indução ... a partir do Modelo Animal 
O que é nocivo ou ineficaz para espécies não - humanas pode ser inócuo ou eficiente em humanos. 
 - Penicilina é fatal para porcos da índia, mas geralmente bem tolerada por seres humanos.
 - Aspirina é teratogênica em gatos, cães, porcos da índia, ratos, camundongos e macacos, mas não em mulheres grávidas.
 - Talidomida não causa defeitos de nascimento em ratos ou muitas outras espécies, mas o faz em primatas. 
Teratogênica = anomalias e malformações 
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Modelo preditivo inadequado para asma e bronquite humana
A indução ... a partir do Modelo Animal 
Modelo usado extensivamente para
 estudo experimental 
da bronquite 
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A Validade da extrapolação é ainda mais complicada pela pergunta :
Por mais que se deseje obter resultados de um modelo animal geneticamente “definido” e “uniforme”, os humanos para os quais os resultados são extrapolados são altamente variáveis.
Quais humanos ???
Cultura
Ambiente
Alimentação
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Usar uma abordagem de espécies múltiplas 
Os órgãos governamentais, organizações não-governamentais e demais sociedades reguladoras da pesquisa biológica recomendam usar 02 espécies em triagens toxicológicas, uma das quais tem que ser de um não roedor. 
 
uso sem critério de modelos de uma espécie pode 
impedir a extrapolação 
Os órgãos governamentais, organizações não-governamentais e demais sociedades reguladoras da pesquisa biológica recomendam o uso de duas espécies em triagens toxicológicas, uma das quais tem que ser de um não-roedor. Não implica em um número excessivo de animais que serão utilizados. 
É claro também, que o uso de mais de uma espécie não é garantia para uma extrapolação bem sucedida.
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Usar uma abordagem de espécies múltiplas 
Exemplos:
 
Em cirurgia, para os procedimentos de técnica operatória, o uso de mais de uma espécie é um fato raro.
 Às vezes procedimentos semelhantes são testados por pesquisadores diferentes em espécies diferentes. O uso tradicional de algumas espécies acaba por consagrar alguns modelos experimentais que se tornam de uso freqüente.
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Padrões e velocidade metabólica 
O metabolismo de pequenos roedores é muitas vezes mais rápido do que o de humanos. 
Os órgãos viscerais que controlam e exercem o metabolismo crescem mais devagar do que o tamanho corporal como um todo. 
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Padrões e velocidade metabólica 
Descobriu-se que o metabolismo se relaciona a aproximadamente 2/3 da potência do peso corporal total (o chamado peso corporal metabólico, como em peso corporaI2/3). 
Doses experimentais deveriam ser geralmente calculadas de acordo com o peso corporal metabólico.
. 
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Controle das variáveis intervenientes 
Em muitas pesquisas, assim como são freqüentemente ignoradas as diferenças metabólicas, são também pouco ou quase nada consideradas as diferenças relativas :
idade
dieta
sofrimento
via ou tempo de administração
tamanho da dose
amostragem
sexo
variação diurna
estação do ano
temperatura e umidade diárias
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Controle das variáveis intervenientes 
A existência de um biotério adequado e manipuladores treinados e comprometidos facilita o controle das variáveis.
O pesquisador deve ser enérgico e presente durante toda a pesquisa para evitar alterações que comprometam a homogeneidade da amostra. 
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Desenho experimental adequado
É necessário haver uma correspondência entre o modelo proposto e a situação de vida da espécie alvo. 
Se o desenho representa as condições de vida “normais” da espécie alvo de forma inadequada, podem ser tiradas conclusões inadequadas, independente do valor do modelo.
Um modelo não pode ser separado do próprio desenho experimental
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Animais usados como 
Modelo Animal 
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Animais usados como 
Modelo Animal 
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Princípios para o Cuidado e Utilização de Animais para Fins Científicos e Didáticos
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Atividades científicas ou didáticas devem considerar: 
Justicativa para o uso de animais no trabalho proposto; 
Substituição do uso de animais; 
Redução do nº de animais utilizados;
Refinamento das técnicas que permitam reduzir o impacto adverso sobre o bem estar animal
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Atividades científicas ou didáticas somente podem seu realizadas quando: 
Estabelecer informações relevantes para a compreensão da biologia humana e de outros animais;
Manutenção e melhoria da saúde e bem estar humano ou de outros animais; 
Estabelecer informações para compreensão, manutenção ou a melhoria do ambiente natural; 
Atingir objetivos educacionais que não podem ser alcançados utilizando nenhuma outra prática que não inclua o uso de animais;
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Atividades científicas ou didáticas somente podem seu realizadas quando: 
e) Projetos devem ser avaliados quanto à sua justificativa e ao seu valor científico ou educacional;
f) Pesquisadores responsáveis pelo projeto com animais devem submeter a uma CEUA uma proposta por escrito relatando sua justificativa e todos os aspectos relacionados ao bem estar animal, observando os 3 Rs.
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Bons Estudos!!!
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