Biología (plan 1997) 2023-2

Optativas, Biología y Técnicas de Animales de Laboratorio

Profesor	Agustín Carmona Castro	mi	14:30 a 17:30	B004
Profesor	Guillermo Alberto Ramos Blancas	lu	14:30 a 17:30	Laboratorio de Prácticas de Biología de Animales I

BIOLOGIA Y TÉCNICAS DE ANIMALES DE LABORATORIO

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DINÁMICA DEL CURSO:

PROFESORES:

M en C. Agustín Carmona Castro

Biólogo Guillermo Alberto Ramos Blancas

MODALIDAD: Asignatura Optativa

ÁREA: Biología

REQUISITOS: Ninguno

HORAS A LA SEMANA: 6

INTRODUCCIÓN AL CURSO:

Es innegable que la investigación in vitro que hoy se realiza en varios campos biomédicos es de suma importancia para el progreso de la biología y medicina, tal es el caso de los estudios fundamentados en organismos inferiores (bacterias, algas, etc.), cultivos celulares y otros métodos de investigación, que en muchos casos coadyuvan en el avance acelerado de las investigaciones in vivo y representan alternativas para reemplazar o reducir el uso innecesario de los animales de laboratorio en la investigación. Aunque es evidente la importancia de los métodos in vitro como vías alternas a la experimentación con animales, en algunos casos el uso de estos métodos limita los alcances de la investigación, pues no siempre se puede reemplazar completamente al modelo animal, ya que éste por su complejidad de un organismo integrado es indispensable para que la investigación cumpla con éxito su finalidad.

En general, existe entre los estudiantes no familiarizados con las ciencias biomédicas una imagen negativa y desagradable hacia los animales de laboratorio, principalmente hacia la rata y el ratón, pues durante mucho tiempo únicamente han tenido conocimiento de la actitud perjudicial de estos animales como devastadores de granjas, cultivos agrícolas y enseres caseros, así como de su vinculación con la transmisión de peligrosas enfermedades para el hombre. Este concepto unilateral hacia los roedores se ha difundido aún en el ámbito académico, menospreciando e ignorando el papel que éstos han tenido como animales de experimentación en beneficio de la salud humana. Desde hace varios siglos se han venido utilizando diversas especies dentro de la biología animal experimental, por ejemplo, conejos, perros, gatos, los primates del viejo mundo y los primates neotropicales. Actualmente, los roedores de laboratorio (ratón, hámster, gerbo, rata y cobayo) conforman el 85% de todos los animales usados mundialmente en la investigación biomédica, y la mayoría de los descubrimientos hechos en éstos han sido extrapolados a los humanos con bastante éxito, siendo parte fundamental del acervo de la ciencia de hoy día. Así pues, sólo bastaría revisar en los anales de la ciencia para corroborar que paralelamente al desarrollo de las ciencias biológicas, los animales de laboratorio, en especial los roedores, han jugado un papel decisivo en el avance de la biología, biomedicina y otras disciplinas. Este hecho per se, representa para los académicos involucrados en la enseñanza de las ciencias biológicas la obligación de vincular a los estudiantes con los conceptos que sustentan la biología animal experimental moderna, y nos compromete a inculcar en ellos principios morales y éticos sobre el uso adecuado de las especies que se utilizan como modelos experimentales. Naturalmente esto no sólo conlleva a la sensibilización de los alumnos, a través del entendimiento de la responsabilidad que representa el trabajo con animales, sino que de alguna manera humaniza la enseñanza de la ciencia y la educación científica, lo cual es el ingrediente esencial para una verdadera educación integral.

I. OBJETIVOS GENERALES:

1. Proporcionar al alumno los conceptos esenciales de la biología animal experimental, profundizando su conocimiento en los aspectos del uso de los animales de laboratorio en la investigación biomédica.

2. Ofrecer al estudiante los elementos metodológicos que le permitan adquirir habilidad para confrontar y resolver los problemas biológicos relacionados con esta disciplina.

II. OBJETIVOS PARTICULARES:

1. Vincular al estudiante de biología con las herramientas metodológicas que hoy en día son utilizadas en la investigación biomédica y biotecnología de los animales de laboratorio.

2. Familiarizar al estudiante de biología con las disciplinas, metodologías y técnicas, que les permitan adquirir e integrar elementos teórico-prácticos que podrá aplicar en el ejercicio de su futura especialidad.

3. Ayudar en la formación del estudiante como investigador experimentalista, impulsando en él la continuación de sus estudios de posgrado.

4. Preparar a los estudiantes de licenciatura que deseen proseguir sus estudios de posgrado o una carrera como docentes e investigadores en el área de biología animal experimental.

III. TEMARIO DEL CURSO:

UNIDAD I: Perspectivas históricas, bioética y normatividad en el uso de animales de laboratorio.

Objetivos temáticos:

1. Que el alumno mencione los principales acontecimientos históricos en la historia de la experimentación biomédica

2. Que el alumno indique los principios bioéticos fundamentales que rigen el uso de los animales de laboratorio.

3. Que el alumno conozca las principales normas y leyes que regulan el uso de los animales en la experimentación.

1. Perspectivas históricas de la experimentación biomédica.

a) Aspectos históricos del uso de los animales como modelos experimentales.

b) La vivisección en la historia y movimientos protestarios.

c) El uso de los animales de experimentación en México y a nivel internacional.

d) La enseñanza de la ciencia y tecnología de la medicina en los animales de laboratorio.

e) Bioterio o vivario y centro de animales de laboratorio o experimentación.

f) Usos del Bioterio y del centro de animales de laboratorio.

2. Principios éticos de la experimentación con animales.

a) El pensamiento filosófico de la relación hombre-animal.

b) El debate sobre el uso de los animales en la investigación biomédica (punto de

vista de la comunidad biomédica).

c) Principios sobre el uso alternativo de los animales de laboratorio; reducción,

refinamiento, reemplazo (consenso de la comunidad científica mundial).

d) Declaración mexicana y principios básicos de la experimentación en animales

(posición de la comunidad científica).

3. Leyes y normas que regulan el uso de los animales en la experimentación en nuestro país.

a) Ley de protección a los animales para el Distrito Federal.

b) Norma Oficial Mexicana (NOM-062-ZOO-1999), Especificaciones técnicas para la

producción, cuidado y uso de los animales de laboratorio.

c) Ley General de Bienestar Animal.

d) Ley Federal de Sanidad Animal.

UNIDAD II: El bioterio, características ambientales y clasificación microbiológica de los animales alojados en él.

Objetivos temáticos:

1. Que el alumno mencione los requerimientos de las instalaciones y los factores ambientales que deben regularse en un bioterio.

2. Que el alumno describa la clasificación de los animales de laboratorio con base en sus cualidades microbiológicas.

4. Organización del Bioterio e instalaciones.

a) Generalidades sobre la construcción técnica de los bioterios.

b) Áreas y subdivisiones básicas de los bioterios.

c) Equipo básico de los bioterios.

d) Sistemas para la limpieza y esterilización del equipo del bioterio.

5. El macroambiente y el criptoambiente del bioterio.

a) La iluminación y el fotoperíodo.

b) La temperatura y la termoneutralidad.

c) Ventilación, factores químicos del medio ambiente y su impacto en los resultados

de la investigación con animales.

d) Humedad.

e) Aislamiento contra el ruido.

f) Espacio y distancia social en la ecología de los animales de laboratorio.

PRÁCTICA DE BIOTERIO:

Visita al Bioterio de la Facultad de Ciencias, UNAM y la UPAL del Bioterio de la UAM Xochimilco.

6. Clasificación de los animales de laboratorio según su estado microbiológico.

a) Animal convencional

b) Animal libre de patógenos específicos

c) Animal axénico

d) Animal gnotobiótico

PRÁCTICA DE BIOTERIO: Obtención de animales axénicos mediante la técnica de derivación cesárea.

UNIDAD III: Principales cepas y estirpes de animales de laboratorio, manejo, anatomía y biología fundamental.

Objetivo temático:

1. Que el alumno conozca las principales cepas y estirpes de animales de laboratorio, su manejo, anatomía y características biológicas.

7. Características de las cepas endogámicas y estirpes exogámicas

a) Reglamento para la identificación de los diferentes tipos de cepas

b) Principales usos cepas endogámicas y estirpes exogámicas

c) Características fundamentales y usos particulares de las cepas o líneas isogénicas (Híbridas F1, Coisogénicas, Congénicas, Recombinantes, Segregantes y Mutantes)

d) Técnicas de obtención, características y usos de los roedores Knock-out, Knock-in, transgénicos y clonados.

8. Especificaciones técnicas para el uso adecuado de los animales de laboratorio.

a) Métodos de manejo y restricción.

b) Técnicas de sexado.

c) Procedimientos de marcado.

d) Métodos para llevar el registro (récord) de las colonias.

PRÁCTICA DE BIOTERIO: Técnicas de sujeción, sexado y marcado de roedores y lagomorfos de laboratorio. Procedimientos técnicos para el cuidado y mantenimiento de animales de laboratorio y sistemas prácticos para la alimentación de las colonias.

9. Anatomía comparada del ratón, hámster, gerbo, rata, cobayo y conejo.

a) Aparato respiratorio.

b) Aparato circulatorio.

c) Aparato digestivo.

d) Aparato genitourinario.

e) Sistema reproductivo del macho y la hembra.

f) Sistema nervioso.

PRÁCTICA DE BIOTERIO PESENCIAL:

a) Disección de rata albina y ratón.

b) Disección de hámster dorado.

c) Disección de cobayo y del conejo.

d) Disección de jerbo

10. Parámetros biológicos.

a) Ciclos de vida de las 8 especies de mamíferos usados actualmente como animales de

laboratorio.

b) Ciclos reproductivos

PRÁCTICA DE BIOTERIO: Determinación del ciclo estral de la rata albina mediante la técnica de frotis vaginal, como un ejemplo del ciclo estral de los roedores. Inducción de superovulación en ratonas impúberes para la recuperación de embriones.

11. Eventos fisiológicos generados por las feromonas en los roedores de laboratorio.

a) Fenómeno de Lee Boot.

b) Efecto condicionante de Whitten.

c) Fenómeno inhibitorio de Bruce.

11.1 Sistemas especializados en la recepción de estímulos químicos en los roedores: sistema olfatorio, sistema trigémino, órgano septal, órgano vómero nasal y nervio terminalis.

UNIDAD IV: Anestesia, administración de substancias, toma de muestras y principios básicos de cirugía.

Objetivos temáticos:

1. Que el alumno describa las principales técnicas de anestesia, las rutas de administración de sustancias y toma de muestras.

2. Que el alumno conozca los principios generales que le permitan realizar procedimientos quirúrgicos asépticos en animales de laboratorio.

12. Manejo de las técnicas de anestesia en animales de laboratorio.

a) Selección de la técnica de anestesia.

b) Ruta de administración.

c) Duración de la anestesia.

d) Profundidad de la anestesia

e) Anestesia de alto riesgo en animales de laboratorio.

12.1. Anestesia inhalada (Anestésicos volátiles).

a) Aparatos para la anestesia inhalada.

b) Inducción y mantenimiento de la anestesia de larga duración con agentes inhalables.

c) Intubación endotraqueal.

d) Ventilación asistida.

12.2. Anestesia inyectable (Anestésicos generales fijos).

a) Agentes inyectables disponibles para animales de laboratorio.

b) Dosis y rutas de administración de anestésicos generales de larga, mediana y

corta duración.

c) Manejo de la anestesia de larga duración.

d) Administración intermitente de anestésicos de corta acción.

e) Anestesia general en hembras preñadas.

f) Régimen combinado de anestesia inhalada e inyectable.

g) Antagonistas de los anestésicos generales fijos.

13. Aspectos generales de la administración de substancias en animales de laboratorio.

a) Solventes para inyección.

b) Volúmenes de inyección.

c) pH de las soluciones de inyección.

d) Absorción de substancias inyectadas.

e) Factores que pueden modificar la dosificación.

13.1. Métodos de sujeción en animales de laboratorio para la administración de substancias.

13.2. Aparatos de inyección.

a) Jeringas hipodérmicas y agujas.

b) Cánulas y catéteres.

c) Técnicas de inyección.

PRÁCTICA DE BIOTERIO: Administración de fármacos en animales de laboratorio por diferentes rutas y métodos.

14. Procedimientos para la extracción de muestras sanguíneas y de otros fluidos corporales en animales de laboratorio.

14.1 Métodos de extracción de sangre.

a) Determinación del volumen sanguíneo total y máximo de extracción.

b) Efectos adversos de la extracción sanguínea.

c) Reconocimiento de signos de shock hipovolémico y anemia.

14.2 Equipo necesario para la extracción sanguínea.

14.3 Principales vías para la extracción sanguínea en animales de laboratorio

a) Sitios de elección para muestras pequeñas.

b) Sitios para muestras múltiples y volúmenes mayores.

c) Efectos adversos de las agujas.

d) Preparación del sitio de punción.

e) Dilatación de los vasos sanguíneos.

f) Métodos de obtención de sangre aceptables.

g) Venodisección para la obtención de muestras sanguíneas.

h) Métodos de extracción sanguínea que requieren justificación.

i) Canulación venosa en animales de laboratorio.

14.4 Manejo de las muestras sanguíneas.

14.5 Técnicas para la obtención de otros fluidos corporales en animales de laboratorio.

15. Principios generales de cirugía en animales de laboratorio

15.1. Consideraciones antes de la cirugía.

a) Requisitos del laboratorio de cirugía.

b) Adiestramiento.

c) Planificación de la cirugía.

15.2. Equipo de cirugía.

a) Instrumental quirúrgico.

b) Preparación y esterilización del instrumental quirúrgico, aparatos y accesorios.

d) Agujas y materiales de sutura.

e) Técnicas de sutura.

f) Preparación de cánulas y otros materiales.

15.3. Cuidados preoperatorios en los animales.

a) Aclimatación de los animales.

b) Recomendaciones respecto a la alimentación y suministro de agua en animales

destinados a la cirugía.

c) Examen clínico de los animales.

d) Medicación preoperatoria.

15.4. Procedimiento quirúrgico y el uso de instrumentos.

15.4.1. Técnica aséptica.

a) Preparación del cirujano.

b) Preparación del animal.

c) Posición del animal.

d) Uso de antisépticos.

e) Campos quirúrgicos.

f) La incisión quirúrgica.

g) Manipulación de los tejidos incididos.

h) Hemostasis y manejo de hemorragias.

i) Cierre de la incisión quirúrgica.

15.4.2. Cuidados intraoperatorios.

a) Monitoreo de la respiración.

b) Monitoreo del sistema circulatorio.

c) Manejo de la hipotermia.

15.4.3. Cuidados postoperatorios.

a) Temperatura y confort en animales operados.

b) Control de la depresión respiratoria.

c) Terapia de fluidos.

d) Métodos para analizar la elevación del dolor postquirúrgico en los animales.

e) Manejo del dolor postoperatorio a través de la administración de analgésicos.

f) Efectos secundarios de la administración de analgésicos opioides en animales

operados.

g) Recomendaciones sobre el uso de antiinflamatorios no esteroides y anestésicos

locales en animales recién operados.

h) Alojamiento y contención de animales sometidos a cirugía.

PRÁCTICA:

Realización de algunas técnicas quirúrgicas específicas en animales de laboratorio (Ejemplos: Ovariectomía, Histerectomía, Salpingoplaxia, Cirugía cesárea, Orquiectomía, Vasectomía).

UNIDAD V: Evaluación del estado de salud, enfermedades, eutanasia, necropsia y alimentación de los animales de laboratorio.

Objetivos temáticos:

1. Que el alumno conozca los parámetros fisiológicos básicos que le permitan evaluar la salud de las colonias de animales en el Bioterio.

2. Que el alumno distinga las principales enfermedades en animales de laboratorio que modifican su respuesta experimental y objetan el uso de ellos en la investigación.

3. Que el alumno describa los procedimientos para el sacrificio humanitario y la realización de una necropsia en animales de laboratorio.

4. Que el alumno mencione los requerimientos alimenticios y nutricionales de los animales de laboratorio.

16. Parámetros fisiológicos básicos para evaluar el estado de salud general de las colonias en el Bioterio.

a) Crecimiento.

b) Reproducción.

c) Actividad espontánea.

d) Longevidad.

PRÁCTICA DE BIOTERIO: Apareamiento y destete de las colonias del Bioterio. Evaluación del estatus fisiológico de las colonias a través de la determinación de su peso, crecimiento y reproducción.

17. Las enfermedades de los animales que modifican su respuesta experimental y objetan su uso en la investigación.

a) Sanidad animal en el laboratorio.

b) Principales enfermedades infecciosas que se presentan en el bioterio convencional y métodos de prevención, control y tratamiento.

PRÁCTICA:

Diagnóstico de algunas enfermedades de animales de laboratorio mediante estudios parasitológicos, micológicos e histopatológicos.

18. Métodos de eutanasia (sacrificio humanitario) y necropsia en los animales de laboratorio.

a) Métodos de sacrificio humanitario en los animales de laboratorio.

b) Técnica de necropsia para animales de laboratorio

c) Inspección externa del cadáver, cambios postmortem y evaluación de alteraciones patológicas en sistemas y órganos.

PRÁCTICA DE BIOTERIO:

Realización de una necropsia en animales de laboratorio.

19. Alimentación de los animales de laboratorio y requerimientos nutricionales.

a) Clasificación y composición de las dietas para los animales de laboratorio.

b) Formas físicas de los alimentos.

c) Necesidades de carbohidratos, lípidos y proteínas.

d) Niveles requeridos de fibra, minerales y vitaminas.

e) Consumo de alimento y agua.

f) FACTORES que afectan el consumo voluntario del alimento.

g) Suplementación dietética.

PRÁCTICA: Análisis químico proximal de la dieta (AQP). Cálculo de la energía y evaluación del total de nutrientes digestibles (TND) de los alimentos.

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA:

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PUBMED (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed/

Bioterios. com (http://bioterios.com)

BuscaAlternativas.com (http://buscaalternativas.com)

CRITERIOS DE EVALUACION DEL CURSO:

l. Asistencia a clases teóricas y prácticas=10%

2. Tareas (4%) y Seminario sobre un modelo animal usado en investigación biomédica (16%)= 20%

3. Reporte de prácticas=40%

4. Un examen parcial teórico al final de cada unidad (5 exámenes parciales)=30%