
PROGRAMMA di LABORATORIO DI METODOLOGIE FARMACOLOGICHE
(in questa sezione saranno
esposti i principali argomenti del programma ricordando che per avere una
visione maggiormente dettagliata del corso è consigliabile studiare sui libri di
testo opportuni)
Metodi di studio di farmaci in vivo: Uso dell’animale da laboratorio nella
sperimentazione farmacologica; norme di buona stabulazione; cenni sulle
normative CEE inerenti le GLP (Good Laboratory Practice), variabilità biologica;
principi di statistica applicati alla ricerca farmacologica (scelta del
campione, media, mediana, errore standard, t di Student, test U di Mann-Withney
per dati non parametrici, analisi di varianza; protocolli sperimentali).
Tecniche di maneggiamento e di somministrazione dei farmaci per via centrale e
periferica.
Principali test per la valutazione di farmaci attivi (stimolanti e depressivi)
sul sistema nervoso centrale ed autonomo (test di Irwin), di farmaci analgesici
e antinfiammatori. Metodi di studio di farmaci in vitro: Significato,
fondamenti, scopi e principali apparecchiature.
Allestimento di preparati in vitro di muscolatura liscia intestinale (ileo di
cavia). Elaborazione statistica (curve dose-effetto, regressione lineare,
coefficiente di correlazione).
(tratto dall'Università degli studi di Milano -
www.unimi.it )
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METODOLOGIE FARMACOLOGICHE
ANIMALI DA LABORATORIOàvivono nello stabulario che deve avere condizioni standard
STABULARIO e ORGANIZZAZIONE:
GLPà(Good Laboratory Practice): leggi codificate a livello europeo per la validità degli esperimenti e comprende la professionalità degli operatori; istruzione; formazione; direzione; documentazione prove; protocolli accurate; condizioni ambientali; caratteristiche chimiche-fisiche-nutrizionali; controllo veterinario.
Stabulario:
- locale rettangolare dove a fianco ci sono altri locali
- senza finestre con 12 ore di luce artificiale (12 ore di buio) per non confondere i risultati degli esperimenti con ormoni
- materiale lavabile (es. piastrelle)
- piani bassi (comodo per approvvigionamento cibo; carico/scarico; svantaggio per rumori)
- piani alti (non c'è rumore traffico però stress da sibilo vento; approvvigionamento + faticoso)
Se ci sono CANI, vicino al MAGAZZENO c’è il locale cottura cibo.
GABBIE:
1) – scatola con apertura superiore
- fondo di segatura
- makrolonàresina resistente a calore e detergenti
- coperchio filo d’acciaio con 2 incavi per cibo e acqua
2) – apertura frontale
- sportello con scatoletta per cibo e acqua
- taglia più grossa (conigli)
- tutta d’acciaio
- fondo aperto in filo d’acciaio in modo che le deiezioni cadono sotto e vengono ripulite
3) – gabbia metabolica
- studi di metabolismo (consumo acqua e cibo)
- circolare
- pavimento aperto con filo metallico, urine e feci cadono giù
- sul fondo si ha raccolta separata urine e feci
ABBEVERAGGIO: automatico, entra un tubicino in ogni gabbia con una valvola; dispensatori H2O
Tutte queste gabbieàSCAFFALATURA
Se il numero di animali è alto si ha competizione per cui non + di 10 ratti/gabbia
Se l’animale è da solo può essere aggressivo.
PULITURA scaffalatura:
- se gabbia è a fondo chiuso la segatura è rimossa 1 volta al gg
- se gabbia è a fondo apertoàcassetto
- se gabbia è a fondo apertoàrotolo di carta che corre e viene cambiato
NO: uccelli (voliera)
NO: pesci (acquari)
NO: rane (grandi vasche)
SI: MAMMIFERI di piccola taglia
Specieàpopolazione in grado di riprodursi
Ceppoàsuddivisione di specie con caratteristiche particolari
àINBRED: stesso patrimonio genetico; per ISOLARE caratteristiche genetiche particolari
SHR (Spontaneuos Hypertesis Rattus) si sono isolati individui a pressione alta
e li si sono incrociati per 20 generazioni.
P/NP (Prefferring; Not Prefferring) a seconda della preferenza all’alcool
àOUTBRED: incroci non parentaliàspecie robusta
Animali TRANSGENICI:
Come alterare il genoma?
- inserire geni (transgeni)
- eliminare geni (Knock Out)
- alterare geni esistenti (Knock In)
In tal modo è possibile studiare varie malattie come: arteriosclerosi; diabete mellito; cancro al colon; sclerosi multipla; artrite; Alzheimer.
Quando ordino dei topi devo fare attenzione all’etichetta sulla scatola:
C57BLàsigla animali
GBàpaese
Nimràallevatore
2àindice da 1 a 3 che indica DISPONIBILITA’ (1 = vende solo a priorità; 2 = vende animali se a disposizione; 3 = solo in accordo)
Sàindice STATO di SALUTE: G = gnotobiotici o sterili; S = Specific Pathogen Free; M = minimal disease; C = tutti gli altri.
TOPO:
- peso 20-30 g
- gestazione 19gg
- figli 1-12
- vita 2 anni
- ceppi Swiss (albini)
RATTO:
- peso 50-80 g
- gestazione 21gg
- figli 4-20
- vita 3 anni
- ceppi Wiscor (vivace); Fisher; Spargie-Daulery
CAVIA:
- gestazione 68gg
- figli 1-5
- vita 4 anni
- uso per farmaci antistaminici
GERBILLO:
- gestazione 24gg
- figli 4
- vita 6 anni
- manca il circolo di Willis (collega le carotidi con arterie cerebrali)
- uso per farmaci antischemici
CRICETO:
- gestazione 16gg
- figli 1-12
- vita 2 anni
- uso per farmaci per encefalite (inoculo prioni)
CONIGLIO:
- peso 3 Kg
- gestazione 1 mese
- figli 8
- vita 3 anni
- ceppi New Zeland; Fulvo di Borgogna; Le prato
- Il TALIDOMIDE non aveva dato effetti teratogeni ma non era stato provato sul New Zeland
MAIALE NANO (Mini Pig):
- gestazione 114gg
- figli 6-15
- vita 18-27 anni
- uso per trapianti o nuove tecniche chirurgia
SCIMMIE:
- vari ceppi
- uso per sostanze abuso e memoria
CANI:
- Beagle
- Studi su farmacocinetica
CONDIZIONI STANDARDà
- Temperatura di 22°C
- Umidità 40-60%
- Illuminazione 12 oreà350-400 LUX misurate a 1 metro dal pavimento
- Alimentazione pellet, avena, frumento, colla di pesce, argilla, glucosio, sali
- Le specie animali non dovrebbero essere insieme.
NORME GENERALI PER MANEGGIAMENTO ANIMALIà
- corretta manipolazioneàbuona riuscita esperimento
- evitare paura
- buono stato salute animale
- avvicinare mano sperimentatore con molta calma
- evitare rumori improvvisi
- per motivi di sicurezza guanti
Come prendere TOPO: lo prendo per la coda e lo appoggio sulla grigia, gli soffio sulla testa per tenerlo immobile e lo afferro dalla collottola verso il basso e cerco di prendere un buon pezzo di pelle della schiena per poi alzarlo in verticale tenendolo con la mano sinistra per la coda e la mano destra sul resto del corpo. In tal modo si lascia libero l’addome per le iniezioni.
Come prendere RATTO: mi faccio riconoscere facendogli annusare la mano e lo accarezzo 2/3 volte poi lo prendo per la coda e lo appoggio sulla griglia; con la mano destra invece lo prendo in tal modo: dito indice e medio ai due lati della testa, anulare, mignolo e pollice avvolgono il corpo; poi lo alzo in verticale come il topo facendo attenzione a lasciare lo spazio libero nell’addome per l’iniezione. Se il ratto si agita stringo leggermente di + le dita della testa.
Come prendere la CAVIA: la cavia non ha la coda ma è molto sensibile; occorre prenderla nella gabbia stringendola un po’ e poi avvicinarsela a se, coccolarla per calmarla.
Come prendere il CONIGLIO: con la mano sinistra afferro la base delle orecchie e con la destra devo prendere più pelle della zona lombare possibile. Quando lo rimetto in gabbia metto prima le zampe anteriore e poi le posteriore. ATTENZIONE ALLE ZAMPE POSTERIORI, SONO MOLTO FRAGILI.
VIE DI SOMMINISTRAZIONE FARMACI:
- intramuscolare (muscolo coscia e ago entra in parallelo al muscolo)
- sottocutanea (alzo pelle e metto ago nel derma)
- endovenosa (per il ratto nella coda)
- intraperitoneale (l’ago entra perpendicolare all’addome)
- orale (tubicino con sonda nell’esofago, non bisogna spingere)
- intracerebroventricolare
Alla fine della ricerca gli animali da laboratorio vengono sacrificati: MODELLI di EUTANASIAà
- metodi fisici: colpo secco alle vertebre; immersione azoto liquido (solo per piccola taglia)
- metodi chimici: inalazione di etere, CO, CO2 60%, alotano; iniezione barbiturici
IGIENE:
- animali selvatici, scarafaggi, muffe non devono entrare in contatto
- attenzione a visitatori occasionali
- accurata pulizia; disinfestare; sterilizzare
- cambio lettiere e camici
PREPARAZIONE SOLUZIONE FISIOLOGICA: NaCl 9%o = 9g/1000ml = 9g/1litro
PER INIEZIONI:
TOPOà0.1 ml ogni 10 gr (IP e IM)
RATTOà 0.5 ml ogni 100 gr (IP, OS, IM); 0.1/100gr
CAVIAà0.2 ml ogni 100 gr (SC)
TEST COMPORTAMENTALE IRWIN:
- valutare efficacia di un F
- visualizzare altri effetti e effetti tox
- Irwin ne fu l’autore (1960)
- Si basa sulle modificazioni del comportamento animale sotto effetto di un F
- Caratterizzò una 50in di comportamenti che l’animale assume sotto determinati F
- Noi ci basiamo su ~ 20 effetti, comportamenti
- Test economico perché necessita dell’occhio dello sperimentatore
- Eseguito su topi e ratti
- Molti risultati in poco tempo
Occorrono:
- animali
- gabbietta media
- spazio + grande per mettere animali in campo aperto
- pinzetta (coda), crine (cornea), grata (forza aggruppamento), piano inclinato e panchetta (catatonia), pila (miosi, midriasi)
Come si esegue:
- inizio con 6 animali testati per la 1° volta al mattino, altri 6 a metà giornata e altri 6 verso sera in quanto il F può interferire col ritmo circadiano.
- Se i risultati sono simili allora sarà lo sperimentatore che deciderà quando fare gli esperimenti
- Sostanza “x” ma non so la dose: se uso un intervallo ampio di dosiàinformazioni: non attive, attive, tossiche.
- Come spaziare le dosi: 10mg/kg, 30, 100, 300, 1000mg/kg (1g/kg)à5 dosi per 5 animali e il 6° è per il controllo
- Controllo: riceve il veicolo con cui è sciolto il F (di solito è soluzione fisiologica) per vedere se il veicolo può essere tox; deve avere lo stesso vaneggiamento dei trattati
- Vie di somministrazione: orale e I.P.
- Tempi per osservare il comportamento: 5-15-30-60’ per la via IP; per via EV al max 20-30’; per OS dopo 1-2 ore
Sintomi comportamentaliàdipendono dal SNC e dalle aree motorie
Sintomi neurologiciàdepressivo-eccitatorio e dipendono dall’integrità del SNC
Sintomi neurovegetativiàdipende dal SNA controllato dal simpatico e parasimpatico
Riflessiàdipendono dal SNC
All’interno di ogni colonna della tabella si osservano sintomi fisiologici (normalmente presenti) e patologici (normalmente non presenti) e per cui si danno dei punteggi ad esempio se è normale il punteggio è 4 e se sale va a 8 o se scende va a 0 ma ci sono anche punteggi intermedi in base al carattere osservato che vanno da 8-6-4-2-0.
Un animale che non presenta sintomo patologico ha punteggio per quel sintomo pari a 0.
Si osserva prima l’animale INDISTURBATO e poi DISTURBATO.
Animale indisturbato:
- gabbia senza segatura
- posizione del corpoàseduto normalmente ma con eccitante sta in verticale
- attività locomotoria
- esoftalmoàagisce sul SN simpatico e riguarda l’occhio infuori
- respirazioneà~120 resp/min a seconda dei movimenti del diaframma
- tremori
- convulsioni
- groomingàfisiologico (lecca le zampe e se le passa sul muso)
- stereotipiaàsintomo ripetutoàpatologico (0 è normale)
- piloerezioneàpelo retto
Animale disturbato:
- nella gabbia aperta
- risposta al toccoàeccitato o depresso
- passivitààpatologico; prendo per la collottola e lo giro a pancia in alto e se sta fermo per 10 sec gli do 2 pti poi lo prendo per la zampa anteriore e se sta fermo per 10 sec altri 2 pti poi per la zampa posteriore e se sta fermo per 10 sec altri 2 pti.
- Catatoniaàappoggio sul piano normale e se sta fermo per 10 sec gli do 1 punto; piano inclinato e se sta immobile per 10 sec gli do 1 punto; panchetta alta 8 cm dal pavimento e se sta per 10 sec gli do 1 punto; posizione a buddha (seduto sulla parete della gabbia)
- Forza di aggruppamentoàappoggio l’animale sopra la grata e normalmente do punti 4 ma se ha preso benzodiazepine che sono miorilascianti, non si aggrappa.
- Tono del corpoàflaccido/contratto: affondo pollice e indice sotto la pancia e do punti a seconda che le dita affondano o trovano resistenza
- Riflesso cornealeàstimolo la cornea ed ottengo un riflesso di ammiccamento
- Riflesso pinealeànel padiglione auricolare (sempre col crine come sopra) e scuote testa
- Riflesso pinzettamento codaàdolorifico, l’animale squittisce
- Riflesso di raddrizzamentoàprendo l’animale per la coda e lo lancio a 20 cm e vedo come ricade (normalmente on le 4 zampe dritte)
Profilo neurovegetativo:
- colore cuteànormalmente è rosa ma con vasocostrizione è bianca e con vasodilatazione è rossa
- diarreaàconta delle feci
- diuresiàguardo la gabbietta se è bagnata per questo motivo non si mette la segatura
- lacrimazione, salivazione, rinorreaàocchi bagnati, bocca bagnata e scolo nasale (patologia)
- temperaturaàcaldo o freddo, mento a confronto il trattato col controllo
Tipi di F da iniettare:
- barbiturici come pentobarbitalàdepressivo del SNC
- morfinaàdepressivo, analgesico
- metamfetaminaàeccitante
- fisostigminaàinibitore colinesterasi (la colina aumenta e stimola il parasimpatico)
TEST STATISTICO:
- test di MANN-WHITNEY
- dati non parametrici
- 2 confronti: trattato e controlloàaltrimenti: test di KRUSKALL-WALLIS
come si procede:
- numero i ranghi dal più piccolo al più grandeà9 punteggi
- se ho punteggi ugualiàsommo i ranghi corrispondenti e divido per gli “0” che ho ottenuto; ad esempio: nell’R1 ho 3 zeri allora sommo i punteggi che gli avevo dato (1+2+3=6 e divido per il numero di ranghi uguale quindi divido il 6 per 3 = 2) così anche per il R2 (5+6+7+8+9=35/5=7).
- Sommo i ranghi: R1 = 2+4+2+2 = 10 e R2 = 7+7+7+7+7= 35
- n1 = n° trattati = 4
- n2 = n° controlli = 5
- applico le 2 formule:
- come risultati ottengo: U1 = 20 e U2 = 0
- prendo solo U più piccolo trovato (0) e lo confronto con la tabella di Mann-Whitney
- U atteso = 0.008 = 0.8%àprobabilità dello 0.8% che ciò sia dovuto al caso e il 99.2 % che sia dovuto al F e che le 2 popolazioni sono diverse.
- Questo test ci dice che per esempio il F è un depressivo ma non sapremo mai di che tipo
- Il LIMITE è il 5% per cui la differenza è significativa e la accetto.
ANALGESICI
ANALGESICI:
- F che tolgono sensazione dolorifica senza togliere la coscienza
- Narcoticoàagisce sul SNC
- Anestetici generali (pentobarbital) tolgono sensazione dolorifica e coscienza
- 3 gruppi di narcotici:
1) analgesici naturaliàmorfina, dall’oppio
2) di semisintesiàdiacetilmorfina o eroina; sostanza lipofila
3) di sintesiàbutrenorfina; metadone: analgesico attivo per via oraleàdistacco dalla dipendenza da “buco”, invece di iniettare tende a prendere le compresse.
- benefico effetto analgesico e numerosi effetti collateraliàdepressione SNC
- blocco peristalsi intestinale (stitichezza)
- miosi
- liberazione ormoni
- tolleranza (decremento effetto sostanza) e dipendenza (brusca interruzione provoca sindrome astinenziale e quando è di tipo eccitatorio causa vomito ecc)
Esistono sostanza antagoniste: NALOXONE.
TEST ANALGESICI:
- indurre un piccolo dolore:
1) termico
2) presso rio
3) elettrico
4) chimico
- accurati nel valutare la SOGLIA DI BASE dell’animale
- attento alla quantità di stimolo che diamo all’animale
TEST QUALITATIVIàvalutare in un determinato tempo se l’animale reagisce o no ad uno stimolo (tutto o nulla)
TEST QUANTITATIVIàmisuro incremento di stimolo necessario a provocare una risposta; valuto a stimolo fisso (1 volt) l’incremento di tempo necessario ad una risposta
TEST SU STIMOLO CALORICO:
1) HOT-PLATE (piastra calda)
- valutare reazione animale sottoposto a piastra calda 55°C
- piastra mantenuta a T con termostato e visualizzata nel display di sinistra
- display di destra è un cronometro
- test quantitativo: calore fisso 55°C e valuto il tempo per la reazione
- topo o ratto su piastra recintata
- FUNZIONA: inserisco un ratto; nel momento in cui tocca la piastra con 4 zampe schiaccio il pedale e parte il cronometro; sta fermoàmuoveàprende le zampe e le leccaàrischiaccio il pedale e fermo cronometro
- Trattamento con analgesicoàrifaccio esperimento
- Esperimento 2: il tempo di reazione aumenta (10 s à minuti) ma c’è un CUT-OFF: limite al di la del quale non può eccedere: 40s.
2) TAIL-FLICK
- coda poggia su dischetto all’interno del quale c’è una fotocellula
- pedale
- sinistraàintensità di calore lampada accesa (100 W)
- destraàcronometro
- coda copre il foro della fotocellulaàparte cronometro e accendo la lampada
- dopo qualche secondo sente caldo e sposta bruscamente la coda, attiva la fotocellula che interrompe il circuitoàferma lampada e cronometro
- con analgesicoàcome esempio 1 (esperimento 2)
- CUT-OFF: 15s
TEST PRESSORIO:
- una volta c’era la mollettina sulla codaàvaluto t che ci mette per toglierlaàqualitativo
- RANDALL-SELITTO
- Sull’arto posterioreàpuntale collegato a un braccio su cui scorre un cursore e + si sposta da sxàdx e + la pressione aumenta
- Azionata con un pedale
- Il peso aumenta e sposta l’artoàreazione
- Espressa in grammi
- Con analgesicoàinnalza il peso di tanto
- CUT-OFF: 250g
- Persone pazienti
- È utile per discriminare i test analgesici narcotici (livello centrale) dagli antinfiammatori (livello periferico)
- 2 animali
- induco infiammazione in uno dei 2 arti posteriori
- l’infiammazione abbassa la soglia dolorifica
- arto sano risponde a 30g e quello malato a 5g (per entrambi i ratti)
- tratto 1 ratto con morfina e 1 con aspirina
- dopo 20’ o 30’àtest:
- RATTO con ANALGESICOàarto malato sotto puntale: 250g e anche l’arto sano (perché agisce a livello centrale)
- RATTO con ASPIRINAàarto sano sotto puntale 30g e arto malato da 5à30g
TEST ELETTRICI:
- scossa elettrica all’animale
- a seconda degli elettrodi:
- CONIGLIOàpolpa dentaria degli incisivi e la reazione è lecarsi i denti
- CAVIAàreagisce con un movimento indietro della testa
- CANEàreagisce contraendo i muscoli facciali
- RATTOà2 elettrodi nella coda e reagisce squittendo
- Misuro la quantità
TEST CHIMICO:
- sostanze IRRITANTI che iniettate nel peritoneoàparticolare posizione del corpoàstiramentoàWRITHING TEST
- pochi minuti dopo l’iniezione l’animale ha mal di pancia (il topo) e cammina facendo stiramenti
- la schiena si inarca e posso contare gli stiramenti
- analgesicoàmeno o nessuno stiramento
- le sostanze irritanti sono: acido acetico; parafenilchinone; bradichinina
- test che si fa complementare ad altro test, sensibile a F analgesici, antinfiammatori e altri F come antistaminici o antimuscarinici (atropina)
- test NON SPECIFICO per F analgesici
PROCEDIMENTO:
- 3 controlli e 3 trattati per un totale di 6 animali
- per identificare gli animali uso un colorante e li marco per es:
- T = testa (segno sulla testa)
- B = bianco (non ha segni)
- C = coda (segno sulla coda)
- I primi 3 animali hanno soluzione fisiologica (controlla)
- Peso i ratti
- 3 trattati (B, C, T o diversamente) e li peso
- colonna con 0 = SOGLIA DI BASE prima del trattamento e scrivo i secondi
- TRATTAMNETO: i primi 3 con fisiologica e i secondi 3 con farmaco
- Ora esatta del trattamentoàogni volta che tratto l’animale segno il tempo
- Ottengo un grafico simile a una Gaussiana
- Uso la media dei 3 controlli con il concetto di errore standard (5 ± 5)
Nel test WRITHING uso parafenilchinone con tutti i topi
- Un gruppo con ASPIRINA (di solito prima aspirina e poi l’irritante per favorire la competizione)
- Gruppo controlloàfisiologica + parafenilchinone
- Fisiologica e aspirina 15’ prima del parafenilchinone (I.P.)
- Dopo 5’ osservo animali per 30’
- Valuto sommatoria del numero di stiramenti
STATISTICA:
- confronto medie dei trattati con medie dei controlli ai vari tempi
- valuto la differenza tra i 2 gruppià”t” di Student che compara le medie di 2 popolazioni diverse a un determinato tempo
Medie ed Errore Standardà15±2; 3±1 di trattati e controlli
- confronto con tabelle
- G.L. (gradi di libertà) n-2 (6-2 = 4)à2.78 se avessi ottenuto tale risultato avrei il 5% ma ho 5.38àvado verso destra nella tabellaà4.60à1% e 0.1%.
ANTIINFIAMMATORI
ANTIINFIAMMATORIO:
- il test RANDALL-SELITTOàdiscrimina tra analgesici narcotici e antinfiammatori
INFIAMMAZONE: reazione dell’organismo nel tentativo di circoscrivere una lesione che può essere provocata da agenti fisici (caldo, freddo, UV); chimici (sostanze esogene o endogene ma estranee alla composizione del tex); organismi viventi (microrganismi, parassiti o tossine prodotte dai microrganismi).
Dal punto di vista fisicoà
- rossore (rugor): vasodilatazione locale
- aumento T locale
- gonfiore (edema): aumenta permeabilità capillare e fuoriescono liquidi che ristagnano (tumor)
- dolore: liberazione di particolari mediatori
- functio laesa: perdita funzione tex infiammato
Le infiammazioni possono essere:
1) acuteàiniziali; durano poco; i mediatori liberati sono AUTACOIDI (istamina, PG, serotonina, bradikinina)
2) cronicheàdurano tanto; da acuta per presenza dell’agente infiammante diviene cronica; mediatori di prima + INTERFERON e INTERLEUKINE
Viene messo in attivazione anche il SISTEMA IMMUNITARIO.
FARMACI:
- FANSà(aspirina, indometacina, ibuprofene, naproxene) agiscono sulle infiammazioni acute; inibiscono le COX (enzimi che trasformano l’acido arachidonico in PG, PC e mediatori dell’infiammazione)
- STEROIDEIà(glucocorticoidi, cortisone) per le infiammazioni croniche; hanno diverso meccanismo d’azione; agiscono + a monte inibendo le FOSFOLIPASI nel fare acido arachidonico.
TESTS PER INFIAMMAZIONI ACUTE: non esiste un test che possa valutare nello stesso momento tutti i fenomeni
TEST IN VITRO: