Universidad Autónoma de Baja California

Facultad de Odontología Tijuana Campus Otay

Biología Celular

Q.F.B. Brenda Linda Alvarado Espinoza, M.C.

Grupo A Laboratorio 4

Práctica Núm.5: Modelos animales de experimentación.

Integrantes (Equipo 9):

Camacho Hernández Luis Adolfo

Camacho Ochoa Elvira

Chávez León Rubén

Cota Félix Karina Guadalupe

De Dios Castro Jocelyn Lizzeth

Dorantes Torres Carlos Manuel

Fecha de entrega: 1 de octubre del 2012

Introducción o antecedentes y tema teórico al que apoya

Subcompetencia a desarrollar: Revisa la forma en que se organiza el genoma para identificar como y/o con quien interaccionan las moléculas involucradas en la transcripción con apertura a su aplicación biotecnológica.

Tema teórico al que apoya: Expresión génica

a) Fundamentos teóricos o estudios previos

La medicina científica nace con la observación y la experimentación en animales. Desde las experiencias de William Harvey, que comparó el latido cardiaco en distintas especies, los datos obtenidos mediante experimentos en animales han sido tema permanente de interés científico.

Los modelos animales de enfermedades humanas han sido utilizados desde hace muchos años en distintas áreas de la investigación, constituyendo uno de los pasos fundamentales en la biomedicina. Se requieren tanto para proyectos de investigación como en pruebas diagnósticas y terapéuticas y en los controles de productos farmacológicos.

Los experimentos con animales tienen su fundamento en el hecho de considerar a otras especies animales como modelos en miniatura de los problemas humanos. Se realizan experimentos con animales básicamente en tres campos: la docencia, la industria y la investigación.

En docencia, las prácticas con animales son para conocer procesos fisiológicos, características anatómicas o adquirir habilidades clínicas y quirúrgicas como forma de entrenamiento. En la industria, la biotecnología animal ha experimentado un gran desarrollo en las últimas décadas con el uso de tecnologías reproductivas, la creación de organismos genéticamente modificados, la producción masiva de moléculas de interés y la prueba de productos de consumo para confirmar que no son dañinos.

En investigación, se han desarrollado modelos de animales para evaluar enfermedades genéticas humanas y producir fármacos o vacunas, como fuente donante de células y órganos, así como proteínas sanguíneas o anticuerpos.

La vida como la conocemos está especificada por los genomas de los innumerables organismos con los que compartimos el planeta. Todo organismo tiene un genoma que contiene la información biológica necesaria para construir y mantener un ejemplo viviente de ese

organismo. La mayoría de los genomas, incluidos el genoma humano y los de todas las demás formas de vida celular, están compuestos por DNA pero poco virus tiene genomas de RNA.

Objetivo (propósito de la práctica)

Al finalizar la práctica se verán los conceptos generales del proceso de investigación científica y algunos de los modelos animales utilizados en estudios preclínicos, genómicos, proteómicos, etc. y su importancia en la generación de ciencia básica y aplicada.

Materiales y Métodos

a) Reactivos, material y equipo utilizados

Recursos materiales Computadora Proyector Presentaciones de usos de “modelos animales”

Equipo de seguridad personal requerido: a) Bata larga b) Guantes de látex

b) Descripción breve de las técnicas o métodos experimentales desarrollados

1) Primeramente se dividieron los temas a exponer acerca de los modelos animales en la experimentación (un tema a cada equipo del laboratorio).

2) En clase se expuso acerca de las características biológicas, físicas y genómicas de cada animal.

3) En primer término se hablo acerca del cerdo, posteriormente del ratón y por ultimo del conejo.

4) Se realizo una discusión sobre los modelos animales.

Resultados

a) Descripción de los resultados obtenidos

Se presenta a continuación los resúmenes de los temas expuestos en el laboratorio ordenados en sus características más importantes de cada modelo animal.

1. Ratón:

I. Características biológicas

Su manejo resulta fácil, el tamaño que poseen es apropiado para la crianza y manipulación, requiere pocos cuidados, posee un sistema inmune similar al de los seres humanos, tienen un alto número de crías, tienen un breve período de gestación (19-21días).Las hembras producen un gran número de óvulos, los cuales al ser fecundados son muy resistentes. Poseen un genoma muy similar al delos seres humanos.

II. Características físicas

Su tamaño varia; su largo de la cabeza al cuerpo es de 7-9 cm y su largo de la cola es de 5- 7 cm. su peso varía de los 10-20 gramos. Su color varía según el hábitat, su pelaje es corto (de café oscuro a café oxidado, también tonos grises que se aclaran en su vientre).

Presenta una nariz puntiforme, su olfato es muy desarrollado, sus ojos son negros y pequeños mientras que sus orejas son grandes y amplias, su pelo es escaso en la cola y en las orejas. Sus patas traseras miden menos de 2 cm. del talón a la punta del dedo mas largo.

III. Habilidades físicas

Pueden nadar pero no lo prefieren, pueden brincar verticalmente 40 cm (soportan caídas de 3.5 m sin daños), se adaptan a temperaturas mayores a 10°C, pueden atravesar orificios de hasta 6 mm de diámetro. El alcance de la vista es cercano a los 15 cm, pero son capaces de registrar sombras y cambios de luz a 3 metros.

IV. Cantidad de cromosomas

Su carotipo es de 40 cromosomas (ratones albinos), su genoma esta agrupado en 20 pares de cromosomas (humano 23, son muy similares). El genoma de los humanos posee 2.900 millones de pares de bases mientras que el del ratón contiene alrededor de 2.600 millones.

El mapeo genético ha puesto en evidencia que algunos genes que se encuentran en un mismo cromosoma humano, están ubicados en diferentes cromosomas en los ratones. En el cromosoma 12 de los seres humanos se encuentra agrupados los genes GADP, TPI, LDHB, KRAS2, INT1, GL1 y LALB, en el ratón estos genes se encuentran repartidos en los cromosomas 6, 15, 10 y 4.

V. Decodificación de rutas

El parecido genético entre las dos especies permite comparar los genes casi directamente, permite a los científicos encontrar los mismos genes en humanos para decodificar las rutas y mecanismos de las enfermedades humanas.

VI. Ratones albinos

También llamado ratón de laboratorio, es un roedor, usualmente de la especie mus musculus , se utiliza para la investigación científica, posee un cariotipo de 40 cromosomas y suelen ser albinos.

VII. Experimentos

Para cada experimento se escogen ratones de laboratorio que pertenezcan a una misma cepa pura o endogámica. Los individuos de una misma cepa llevan los mismos genes, por lo cual se facilita la comparación de los efectos de los diferentes tratamientos experimentales (fármacos, entorno físico, etc.), sin que se produzca confusión debido a las diferencias genéticas. La cepa más utilizada ha sido la BALB/c (ratón albino).

VIII. Ratón Knock-out

IX. Ratón transgénico

Ratón que porta un fragmento de ADN ajeno a su genoma

2. Conejo

I. Características físicas

Es un roedor mamífero, mide aproximadamente 40 cm de largo, poseen 2 dientes muy sobresalientes, su peso varía entre 900 y 1.500 gr. posee unasorejas largas y cola muy corta. Esta recubierto de pelo fino (de diversos colores), el color de sus ojos es azul o marrón, tiene 4 dedos en sus partes posteriores y 5 dedos en sus partes anteriores

II. Características biológicas

De él dependen 40 especies (cadena trófica), se da la mayor mortalidad de jóvenes debido al mal clima, las numerosas peleas entre ellos mismos entorpecen la reproducción y por consecuencia existe un mayor número de hembras que machos. Su esperanza de vida promedio en libertad es de 3 a 4 años y en cautividad de 6 a 8 años, poseen una extraordinaria fecundidad y capacidad para reproducirse.

III. Evolución

Es un animal mamífero muy primitivo, considerado como uno de los animales más antiguos, conociéndose desde la prehistoria. Se desconoce el origen de esta especie, pero algunos científicos afirman que procede del Asia central, desde donde emigro hacia Europa. Además es posible que el clima frio del norte europeo obligara a estos animales a establecerse en climas más templados como la zona de litoral mediterráneo de España y el norte de áfrica.

Está ya confirmado que el Género mono-especie del conejo ibérico, o común silvestre europeo, y todas las razas de conejos domésticos existentes, tienen un mismo y único origen. La especie se formó en la península ibérica, en el período interglaciar, entre los últimos 150.000 a 50.000 años.

Anteriormente había habitado en Europa una especie afín al conejo actual, y directo antecesor del mismo, a principios del Pleistoceno, el Cuaternario se caracterizó por sus grandes fluctuaciones climáticas las cuales obligaron a los primitivos conejos “europeos” a descender hacia climas más benignos, y se fueron refugiando en la península ibérica, llegaron a formar una nueva especie, la actual oryctolagus cuniculus.

IV. Escala zoológica

Se incluyeron primitivamente en el orden de los roedores, pero luego se separaron en dos grupos: roedores (orden rodentia) que poseen dos incisivos arriba y dos abajo y lagomorfos (orden lagomorpha) que poseen cuatro incisivos arriba y dos abajo, pasaron a incluirse en este último orden.

Reino: animal Su reino: metazoos (pluricelulares) Tipo: cordados Sub-tipo: vertebrados Clase: mamíferos Sub clase: placentarios Orden: logomorfos Familia: leporiade (tiene labio leporino) Sub familia: leporiade Género: oryctolagus Especie: cuniculus

V. Inseminación artificial

En esta especie la inseminación artificial no está generalizada ya que este método requiere personal especializado así como instalaciones adecuadas, lo que aumenta en gran medida los costos. Es interesante, por el hecho de poder obtener descendientes de machos mejorados y comprobados.

Otra ventaja es que con el esperma de una eyaculación puede fecundarse a 40 hembras, y se evitan también posibles enfermedades transmisibles, por el contacto sexual. El esperma se

recoge en una vagina artificial de un maniquí que lleva piel de coneja. Una vez obtenido se diluye y almacena en las condiciones adecuadas. Este semen se introduce en dosis determinadas en la vagina de la hembra, mediante una jeringa, ala que previamente se la habrá inducido a la ovulación.

El conejo es protagonista de las explicaciones típicas sobre genética y herencia de los caracteres, ya que según la presencia de dos de los cuatro alelos distintos posibles para un mismo gen, desarrolla un tipo de pelaje u otro: salvaje o agutí, Chinchilla, Himalaya o albino.

El conocimiento en genética ha permitido la mejora extensa en productividad de plantas usadas para el alimento como por ejemplo el arroz, trigo, y el maíz. El conocimiento genético también ha sido un componente dominante de la revolución en salud y asistencia médica en este siglo. La genética tiene también una gran importancia en la Bioingeniería ya que ha permitido modificar el material genético de distintos organismos.

Algunos de los aspectos que se realizan en base a las investigaciones son los siguientes:

Aplicará el método y las técnicas para curtir adecuadamente las pieles de conejo, procurando la optimización de los ingredientes y de las soluciones utilizadas, así como su disposición final de manera segura y bajo preceptos ecológicos apropiados.

Comparará de manera objetiva el manejo tradicional vs manejo en bandas como estrategias para organizar el trabajo desarrollado en una granja cunícola.

Realizará diversas actividades para reforzar el manejo reproductivo en un centro de producción cunícola a gran escala (Centro Nacional de Cunicultura): destetes, apareamientos, diagnósticos de gestación, introducción y/o retiro de nidales, supervisión de pospartos, etc.

Aprenderá y practicará las técnicas de sacrificio humanitario en los conejos, la evisceración de los mismos, la evaluación de las canales obtenidas y la evaluación objetiva de su calidad como producto final.

Desarrollará habilidades clínicas para lograr el diagnóstico, tratamiento, control y prevención de las principales enfermedades que afectan al conejo de granja.

Realizará necropsias de manera sistemática en conejos enfermos como una herramienta elemental en el diagnóstico de enfermedades de esta especie pero a nivel colectivo.

Desarrollará habilidades clínicas para lograr el diagnóstico, tratamiento, control y prevención de las principales enfermedades que afectan al conejo como animal de laboratorio.

3. Cerdo

I. Características biológicas

El cerdo (Sus scrofa domestica) es una especie de mamífero artiodáctilo de la familia Suidae. Es un animal doméstico usado en la alimentación humana por algunas culturas, en especial las occidentales. Su nombre científico es Sus scrofa ssp. domestica, aunque algunos autores lo denominan Sus domesticus o Sus domestica, reservando Sus scrofa para el jabalí. Fue domesticado hace unos 5.000 años. Se encuentra en casi todo el mundo. La distinción entre el cerdo silvestre y doméstico es pequeña y en algunas partes del mundo (por ejemplo en Nueva Zelanda) el cerdo doméstico se ha vuelto cimarrón. Los cerdos cimarrones pueden causar daños sustanciales al ecosistema. La familia de los suidos también incluye alrededor de 12 diferentes especies del cerdo silvestre, clasificadas también bajo el género Sus.

II. Tamaño de Genoma (diferencia con el humano)

El genoma del cerdo ha sido de gran utilidad para la vida del ser humano, ya que a través de este se han dado muchos avances científicos para la salud del ser humano de las cuales podemos mencionar las siguientes: el incremento de vacunas contra enfermedades porcinas y el estudio para mejoramiento de enfermedades cardiovasculares, pulmonares, gastrointestinales e inmunológicas.

III. Evolución

La evolución de esta especie tal como hoy la conocemos, tiene su origen en el jabalí, y puede ser de dos tipos; de Europa, se lo denomina, Sus Scrofa Ferus, de color negro, matizado con gris y castaño; o de la India se trata del Sus Vitatus, que carece de cresta o línea, en la parte superior, de color gris castaño, con una franja blanca a ambos lados de la cara.

Los cerdos actuales de estos géneros y especies surgen las actuales razas porcinas, que son numerosas, y cada una de ellas tiene un pelaje característico.

IV. Ubicación filogenética

Dos estirpes salvajes contribuyeron a la formación de las razas porcinas americanas y son: jabalí europeo y el cerdo de las indias. Se alimentaban de: raíces, bellotas y los forrajes que pudieran espigar en los campos y bosques. Ambos eran gregarios y tenían la característica de formar grandes manadas.

Existen 2 teorías sobre el origen de los cerdos: la primera en la que el jabalí europeo es el antepasado único y directo del cerdo moderno (Sanson) y la segunda sobre la ascendencia doble, la cual parte del jabalí europeo y del jabalí asiático (Dechambre).

V. Utilización en procesos de Investigación Científica

Los cerdos y los humanos son similares en tamaño y constitución, por lo que los puercos suelen ser usados en investigaciones para la salud humana, se utilizan para; saber las reacciones de medicamentos, en experimentos en piel de cremas, productos de belleza, entre otros, también en procedimientos que se planean hacer en humanos para curar ciertas enfermedades, además las excretas porcinas, al reciclarse parte de la energía y de sus nutrientes, contribuyen a hacer sostenible en el trópico la producción porcina y de otras especies animales integradas.

Discusión

a. Análisis de los resultados obtenidos

Con las exposiciones los integrantes del equipo nos dimos cuenta que existen múltiples animales para realizar los experimentos y que no solamente se limitan en uno como nosotros creíamos antes, se logro ampliar el panorama que se esperaba para el tema de la practica además que cada animal es para distintas aplicaciones por sus características particulares descritas anteriormente.

b. Observaciones

En la clase de laboratorio cada equipo expuso su tema y nos percatamos de las características físicas y biológicas de cada animal y sus particularidades, como fueron evolucionando poco a poco y cuál es su utilización en procesos de investigación científica en la actualidad. También nos dimos cuenta que no todos los integrantes del laboratorio presentaron su modelo animal y eso nos limito solamente a las exposiciones de los compañeros que si las presentaron.

c. Conclusiones

La bioética es un tema amplio que aborda los problemas morales derivados de los avances en las ciencias biológicas en general, algunos de los problemas de la investigación científica en los animales es que se utilizan para la investigación biomédica con la finalidad de ayudar a explicar

y combatir problemas del hombre, pero de una manera contraria trae como consecuencia la manipulación genética y fases de reproducción de los animales realmente exagerados.

En los países desarrollados, la acción de los grupos protectores de los derechos del animal ha incidido en la opinión pública que se ha encaminado a limitar severamente la experimentación sobre animales. Esto ha llevado a la elaboración de numerosas legislaciones que regulan el uso de animales vertebrados en experimentación. De la misma manera, se ha fomentado la creación de organismos internacionales como ICLAS (International Council of Laboratory Animal Science), ILAR (Institute of Laboratory Animal Resources), UFAW (Universities Federation of Animal Welfare) y muchísimas asociaciones dedicadas a la Ciencia de los Animales de Laboratorio como son AALAS (American Association for Laboratory Animal Science), FEELASA (Federation of European Laboratory Animal Science Associations).

En los países de la región latinoamericana y caribeña, en conjunto con el desarrollo de las ciencias farmacéutica y biomédica, se ha incrementado el uso de especies animales para el desarrollo de investigaciones y controles de productos farmacéuticos y para la enseñanza de especialidades biológicas, a raíz de este auge, se han creado dentro de las comunidades científicas organizaciones nacionales dedicadas al control de las actividades con animales de experimentación, con fines fundamentalmente educativos, de formación profesional y de supervisión.

Como conclusión final podemos decir que para considerar una experimentación con animales legal y éticamente admisible su propósito tiene que se para un bien mayor en lo que podría ser la salud humana o la animal, en el caso de los experimentos que no tengan relación con la salud, solo tendrán justificación si contribuyen a algún avance científico importante en relación con la fisiología y constitución delos seres vivos, y solo tiene que llevarse a cabo si no hay vías alternativas.

1) Ratón:

El mapeo genético ha puesto en evidencia que algunos genes que se encuentran en un mismo cromosoma humano, están ubicados en diferentes cromosomas en los ratones. En el cromosoma 12 de los seres humanos se encuentran agrupados los genes GADP, TPI, LDHB, KRAS2, INT1, GL1 y LALB. En el ratón estos genes se encuentran repartidos en los cromosomas 6, 15, 10 y 4.

El parecido genético entre las dos especies permite comparar los genes casi directamente. Permite a los científicos encontrar los mismos genes en humanos para decodificar las rutas y

mecanismos de las enfermedades humanas, esto es un aspecto determinante para poder encontrar las curas a muchas de las enfermedades nuevas y como reaccionarían en el ser humano.

2) Conejo:

Es un animal mamífero muy primitivo, considerado como uno de los animales más antiguos, conociéndose desde la prehistoria. Se incluyeron primitivamente en el orden de los roedores, pero luego se separaron en dos grupos: los roedores (orden rodentia) que poseen dos incisivos arriba y dos abajo y los lagomorfos (orden lagomorpha) que poseen cuatro incisivos arriba y dos abajo.

El conejo es protagonista de las explicaciones típicas sobre genética y herencia de los caracteres, ya que según la presencia de dos de los cuatro alelos distintos posibles para un mismo gen, desarrolla un tipo de pelaje u otro: salvaje o agutí, Chinchilla, Himalaya o albino.

3) Cerdo:

El genoma del cerdo ha sido de gran utilidad para la vida del ser humano, ya que a través de este se han dado muchos avances científicos para la salud del ser humano de las cuales podemos mencionar las siguientes: el incremento de vacunas contra enfermedades porcinas y el estudio para mejoramiento de enfermedades cardiovasculares, pulmonares, gastrointestinales e inmunológicas.

Los cerdos y los humanos son similares en tamaño y constitución, por lo que los puercos suelen ser usados en investigaciones para la salud humana.

Se utilizan para saber las reacciones de medicamentos, experimentos en piel de cremas, productos de belleza, procedimientos que se planean hacer en humanos para curar ciertas enfermedades y las excretas porcinas, al reciclarse parte de la energía y de sus nutrientes, contribuyen a hacer sostenible en el trópico la producción porcina y de otras especies animales integradas.

d. Recomendaciones

El día de la exposición, algunos compañeros de nuestro laboratorio no expusieron y quedaron de mandar sus presentaciones y no lo hicieron, una recomendación seria que para la próxima haya más cumplimiento en los trabajos ya que no pudimos poner en la práctica sobre los cinco animales por falta de información de los temas que no se vieron en la clase.

Cuestionario u otros anexos

a) Cuestionario

1) ¿Qué modelos animales han sido utilizados para el entendimiento de la anatomía y / patologías orales?

Estandarización de piezas dentarias interiores incompletamente formadas de un modelo animal; tiene como objetivo caracterizar las piezas dentarias permanentes en formación de las ovejas, y lograr así un modelo animal apto para estudios odontológicos de distinta índole, en especial a procedimientos relacionados con la pulpa dental también conocida como el “nervio” de los dientes.

Manejo de la craneotomía; una operación quirúrgica en que parte del cráneo (colgajo óseo) se elimina con el fin de acceder al cerebro, se ha utilizado en conejos para analizar las principales ramas que ayudan en la anestesia de un paciente.

El uso de modelos animales en investigación craneofacial ha contribuido a la signicativamente mejora de la gestión clínica de los pacientes con trastornos craneofaciales. Los estudios experimentales se han llevado a cabo con una amplia variedad de modelos animales tales como ratas, conejos, gatos, perros y primates. Las ratas y conejos, que pertenecen a las órdenes Rodentia y Lagomorphia, respectivamente, se utilizan comúnmente en modelos animales investigación craneofacial.

2) Realiza un cuadro comparativo de al menos 5 modelos animales donde plasmes ventajas y desventajas para su uso

Ventajas generales Desventajas generales1) Es posible aprender por medio de piezas o modelos anatómicos reales los cuales facilitan el entendimiento.

1)El cuerpo humano no se compara en un 100% al de un animal

2) No es necesario utilizar un cuerpo humano.

2)Es cruel utilizar animales para la experimentación

3)Si se utilizan animales pequeños, su manejo es mas fácil

3)Los resultados no son completamente confiables

4)si se presenta alguna anomalía, un cuerpo humano no corre peligro

4) Se utilizan diferentes especies hasta que se encuentre el resultado deseado

5)Se salvan vidas humanas 5)Se realizan muchas pruebas hasta obtener un resultado exitoso y mueren muchos animales

Modelo Animal

Ventajas Desventajas

Ratón Manejo fácil Hembras con gran número de

óvulos Genoma similar al del ser

humano

Posible mortalidad de embriones, impide el estudio de la función de algunos genes

Modificación de genes por anomalías

Interpretación confusa de resultados, debido a la plasticidad durante la fecundación.

Conejo Larga esperanza de vida de 6 a 8 años

Gran capacidad para fecundarse y reproducirse

Mejora la productividad de plantas usadas en alimentos

Dependen de el 40 especies en la cadena trófica

Se utilizan para cosméticos los cuales se aplican sobre la piel afeitada de los animales y espuma para afeitar en la que se mete a presión al estomago del animal

Inseminación artificial con altos costos

Esperma de una eyaculación puede fecundar a 40 hembras (enfermedades sexuales)

Cerdo Incremento de vacunas contra enfermedades porcinas

Estudio y mejoramiento de enfermedades cardiovasculares, pulmonares, gastrointestinales e inmunológicas

Su corazón es idéntica a la humana

Se prueban trasplantes de células de cerdo en humanos

Sus músculos son delgados La digestión del animal puede

provocar agentes patógenos que reaccionan con genes y hacen que los resultados no sean siempre los esperados

Ranas Su piel tiene sustancias que lo protegen de los microbios y virus, para hacer posible las curas de enfermedades

Comen insectos, minimizan el contagio de infecciones

Muchas especies de ranas suelen confundirse por su cambio repentino de coloración y resultan ser venenosas y no viables en el resultado final para la creación de vacunas.

Chimpancé Se les aplican terapias de anticuerpos monoclonales

99% de relación con los genes del ser humano

Su gestación dura 8 meses y solo puede tener 1 cría

Es un animal prohibido para su estudio en varios países

Referencias

a) Libros

Genomas, Terry Brown, Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires , Argentina, Página 3.

b) Sitios de internet (dirección electrónica)

http://la.rsmjournals.com/content/36/1/86.full.pdf+html?sid=60ae9e67-3200-4098-8417-59b2048aa596