Relazione Dott. Gazzano - Università degli Studi di Pisa

Sperimentazione in vivo:
limiti dei modelli animali
Dr Angelo Gazzano
Medico Veterinario
Responsabile del benessere degli
animali utilizzati a fini sperimentali
Università di Pisa
www.etovet.it

Osservazione scientifica e
ricerca sperimentale
• L’informazione scientifica si ottiene essenzialmente in due modi:
con l’OSSERVAZIONE SCIENTIFICA e tramite la RICERCA
SPERIMENTALE.
• L’osservazione scientifica è una “ricerca descrittiva” in cui la
relazione di causa-effetto tra due avvenimenti può essere dedotta
ma non provata oltre un ragionevole dubbio. Ad esempio il nesso
esistente tra il fumo ed i tumori polmonari.
• Nell’esperimento scientifico è coinvolto un disegno e l’analisi dei
dati sperimentali nelle popolazioni sottoposte a differenti
trattamenti per dimostrare la relazione causa-effetto.
• La ricerca sperimentale è spesso basata sui risultati della ricerca
descrittiva.

Il limite etico dei modelli animali
• La sperimentazione in vivo su animali presenta due tipi di limiti
che la espongono alle critiche dell’opinione pubblica e di una
parte del mondo scientifico.
• LIMITE ETICO - La sperimentazione animale ha un “costo etico”
in quanto gli animali sono riconosciuti in grado di provare
dolore, sofferenza ed angoscia.
• Il riconoscere l’animale simile all’uomo da un punto di vista
psicologico se da un alto rende più attendibile il risultato
scientifico di un esperimento, dall’altro lo rende eticamente
meno accettabile.

Le cinque libertà del Comitato
Brambell
1) Libertà dalla sete, dalla fame e dalla malnutrizione.
2) Libertà dal disagio.
3) Libertà dal dolore e dalla malattia.
4) Libertà di esprimere un comportamento normale.
5) Libertà dallo stress e dalla paura.

I limiti scientifici dei modelli
animali
• LIMITE SCIENTIFICO - La sperimentazione utilizza gli animali
come modelli causali analoghi (CAM).
• MODELLO ANIMALE - “Organismo vivente con un processo
patologico trasmesso geneticamente, spontaneamente acquisito
o indotto, che in uno o più aspetti ha stretta similitudine con lo
stesso fenomeno che si verifica nell’uomo”. (Wessler, 1976)
• I modelli animali offrono solo un’approssimazione della patologia
umana e non possono riprodurre esattamente il processo
patologico umano; contribuiscono però a far comprendere e ad
approfondire i meccanismi del processo, a individuare un
trattamento farmacologico più specifico e a trovare possibili modi
di prevenzione”. (Wessler, 1976)

I limiti scientifici dei modelli
animali
• La funzione primaria dei test sugli animali è quella di scoprire i
meccanismi causali che producono e dirigono il corso della
patologia negli animali ed estendere questi risultati per analogia
ed in via induttiva all’uomo.
• La generalizzazione i da modello animale a soggetto umano
modellato è basata sulla vicinanza filogenetica tra i soggetti,
presupponendo che questa vicinanza evolutiva implichi una
vicinanza anche nei meccanismi fisiologici, patologici e
molecolari studiati.

Fattori che influenzano la
ripetibilità del modello animale
Qualità genetica Ceppo, linea, tipo di allevamento,
fornitore
Biologia
Sesso, età, peso corporeo
Stato di salute
Nutrizione
Animali convenzionali, SPF
Dieta controllata. Qualità dell’acqua
Gabbie Tipo, dimensioni, lettiera, numero
animali/gabbia
Ambiente di stabulazione Ventilazione, temperatura, umidità %,
luce, rumore
Trasporto
Mezzi di trasporto, gabbia, alimentazione
Animal Care
Qualificazione del personale
Tecniche sperimentali Addestramento del personale addetto,
standardizzazione, tempi di intervento

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• La FALLACIA FUNZIONALE – credere che la somiglianza
funzionale implichi la somiglianza causale.
• La FALLACIA FILOGENETICA – credere che la continuità
filogenetica garantisca la somiglianza causale tra soggetti.
• La maggior parte delle proprietà significative di un organismo
sono di tipo relazionale quindi anche due specie che condividano
un comune bagaglio biochimico possono reagire in modo
completamente differente a timoli uguali o paragonabili

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• Più il modello animale è lontano nella scala zoologica dall’uomo,
meno sarà predittivo.
• Gli studi sul Parkinson hanno dimostrato che le scimmie
presentano una sintomatologia simile a quella umana mentre i
topi non presentano a volte il tremore agli arti.
• La scelta del modello animale non è sempre effettuata in base a
criteri i “scientifici” i” ma in base al costo, alla disponibilitàibilità ealla
pressione dell’opinione pubblica e dei mass-media.

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• DIFFERENZE DI SPECIE - la correlazione con l’uomo negli
esperimenti condotti anche su altre specie è di circa il 60%.
Anche tra le diverse specie di roditori la correlazione non supera
il 70%. Anche le scimmie possono differire in modo sostanziale
dall’uomo.
• DIFFERENZE DI FARMACOCINETICA E TOSSICITÀ DELLE
SOSTANZE - le differenze con l’uomo derivano dal livello
metabolico, le caratteristiche dell’assunzione di cibo ed acqua, il
pH nel tratto gastroenterico, la temperatura corporea, la
distribuzione del grasso corporeo, le vie di eliminazione, la
presenza di proteine carrier o ligandi.

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• ETÀ - per motivi economici e logistici spesso si usano animali
giovani che possono non presentare gli effetti delle sostanze
sperimentate che si manifestano in età avanzata.
• SESSO - molti esperimenti sono condotti tradizionalmente su un
solo sesso (spesso quello maschile) ed i risultati trasposti nella
specie umana anche per l’altro sesso.
• COSTI DELLA RICERCA - il mantenimento degli stabulari e di
uno staff qualificato è molto costoso e ciò può ridurre il numero
di ripetizioni di un esperimento.

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• MORTALITÀ COME EFFETTO COLLATERALE - a volte la
mortalità provocata da una sostanza dipende dal fatto che gli
animali non riescono ad alimentarsi o a bere per alcune ore e
quindi muoiono.
• MULTIFATTORIALITÀ – spesso le malattie sono provocate da più
fattori che è difficile o impossibile riprodurre nel modello animale.
• STRESS – alcune specie animali si stressano con estrema
facilità: movimentazione all’interno del laboratorio, gabbie non
arricchite, manipolazioni, cambiamenti frequenti di gabbia e di
gruppo sociale, presenza di troppi roditori maschi nella stessa
gabbia.

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• TRADIZIONE - spesso si assiste ad un approccio alla
sperimentazione animale più legato alla tradizione, cioè alla
ripetizione di pratiche utilizzate da sempre nel laboratorio che ad
una vera e propria standardizzazione dei metodi.
• MODELLI ACUTI DI FENOMENI CRONICI - c’è un’enorme
pressione per avere modelli animali che sviluppino rapidamente
malattie croniche e con lenta insorgenza ma questo può alterare
la sintomatologia della malattia nell’animale.
• GENE TARGETING – tecnica utilizzata t per mettere a punto
modelli animali con mutazioni inserite nei geni. Non sempre i
risultati ottenuti nei topi transgenici sono stati ottenuti anche
nell’uomo.

Fattori che influenzano
l’attendibilità del modello animale
• “IN VIVO VERITAS” - spesso c’è la tendenza a pensare a priori
che il modello animale sia superiore ad altre forme di
sperimentazione anche se molti esperimenti sugli animali non
sono validati, cioè non se ne conoscono la riproducibilità, i limiti
di sensibilità...
• UTILITÀ PER PROVE PRECLINICHE – Pochi sono gli studi che
hanno verificato se i risultati dei test preclinici effettuati
sull’uomo erano in accordo con i risultati ottenuti con la
sperimentazione animale. Uno studio condotto da Pound nel 2004
ha dimostrato come in alcuni casi i risultati della ricerca sugli
animali fossero da considerarsi irrilevanti ai fini della decisione di
intraprendere le prove precliniche i sull’uomo.

Lavorando con strumenti
imperfetti
• Rendersi conto delle limitazioni della sperimentazione animale
che richiede di essere migliorata.
• Standardizzare e validare i metodi.
• Combinare più strumenti per superare la debolezza di uno dei
mezzi sperimentali a disposizione.
• Smettere di credere e cominciare a dubitare …. (T. Hartung)

Lavorando con strumenti
imperfetti
“Noi, come scienziati, dobbiamo ammettere che i modelli sono
semplicemente modelli! Sebbene una certa robustezza statistica
sia certamente necessaria negli studi con animali, bisogna
accettare che il modello non ricapitola (e spesso non può
ricapitolare) la sofisticata fisiologia umana. Esistono somiglianze
tra arance e mele (entrambe sono tonde e contengono semi) ma è
meglio che un ricercatore si focalizzi sul melo se è interessato a
conoscere gli intimi i dettagli del suo frutto. Allo stesso modo
qualsiasi modello animale che non sia un primate può ricapitolare
solo in misura molto limitata la fisiologia umana.” (R. Sifers)