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Porcellino d'India

© Gary MartinEsistono fra i porcellini d'India e gli esseri umani molte similarità biologiche, per questo essi sono utili in molti campi della ricerca. Da secoli essi sono usati come animali sperimentali, da qui il termine 'cavia' usato per indicare un individuo su cui viene condotto un esperimento. I porcellini d'India furono portati in Europa dai conquistatori spagnoli dal Sud America dove erano stati allevati come animali domestici 400 anni fa. Da quando è stata scoperta la vitamina C attraverso la ricerca sui porcellini d'India, essi sono diventati importanti per la ricerca sulla nutrizione, e sono stati importanti anche nello sviluppo di: vaccini per difterite, tubercolosi (TB), sostituzione valvole cardiache, trasfusioni di sangue, antibiotici per pazienti in dialisi renale, anticoagulanti e medicine per l'asma.

 

Statistica

I porcellini d'India sono stati usati in oltre 30.000 esperimenti scientifici nel Regno Unito nel 2006, rappresentando meno dell'1% della ricerca sugli animale in totale. Oltre la metà riguardava studi sul sistema respiratorio, nervoso e quello immune. L'uso dei porcellini d'India è diminuito di oltre tre quarti dal 1988, dovuto principalmente a una riduzione del loro uso nei test di sicurezza dei farmaci. Oggi l'uso dei porcellini d'India è diminuito anche in seguito all'introduzione recente di un test più blando per testare le reazioni cutanee allergiche (sensibilizzazione cutanea) delle sostanze chimiche. In questo test, che prima utilizzava i porcellini d'India, oggi vengono usati i topi. Tuttavia, i porcellini d'India sono fondamentali in molte aree della ricerca.

I tessuti del porcellino d'India

I tessuti e gli organi del porcellino d'India sono largamente usati nella ricerca. I componenti del suo sangue sono ampiamente utilizzati, e le preparazioni di organi isolati, come polmoni e intestino sono ampiamente usati nella ricerca per lo sviluppo di nuove medicine. Dette preparazioni di tessuto e di organi hanno avuto un ruolo importante sia nella scoperta che nel primo sviluppo dei beta bloccanti per il trattamento della pressione sanguigna, e nei farmaci per il trattamento di ulcere dello stomaco.

Numerosi studi hanno impiegato l'intestino del porcellino d'India in precise fasi dello studio, per esempio per lo sviluppo di farmaci contro la nausea per pazienti malati di cancro e l'identificaziomne di sostanze antidolorifiche naturali note con il nome di encefaline. L'intestino del porcellino d'India è stato ampiamente usato anche per studiare il 'cervelletto' nel quale è presente la stessa quantità di cellule nervose presente nel midollo spinale. Questo ha permesso di acquisire profonde conoscenze sull'intestino stesso, ma anche sul funzionamento dei circuiti nervosi. Le informazioni raccolte attraverso questi studi sono state impiegate per sviluppare modelli computerizzati.

Allergie e malattie respiratorie

La reazione allergica estrema, detta shock anafilattico, è stata studiata approfonditamente nei porcellini d'India, nei quali questa reazione si riscontra più decisa e forte che in altre specie. Le vie aeree del porcellino d'India sono sensibili agli allergeni perciò esso è stato largamente usato negli studi sull'asma. Le medicine inalate, che rappresentano il cardine del trattamento dell'asma, sono state sviluppate mediante l'uso dei porcellini d'India, poichè si trattava di farmaci, attivi per via orale, per l'asma come montelukast. I porcellini d'India continuano ad essere utili per lo sviluppo di trattamenti migliorati dell'asma, e sono usate anche nei test dei vaccini contro l'antrace, attualmente un'area importante della ricerca sulla biodifesa, e nuovi farmaci per il trattamento della tubercolosi resistente ai farmaci.

Ricerca sulla nutrizione

Oltre al bisogno di vitamina C, i porcellini d'India nella loro dieta hanno bisogno anche di alti livelli di acido folico, tiamina, arginina e potassio perciò sono utili negli studi sulla nutrizione. Inoltre nel plasma presentano la maggior parte del colesterolo con la lipoproteina a bassa densità, perciò esse sono utili anche ai fini dello studio del metabolismo del colesterolo e delle lipoproteine.

Udito

La struttura dell'orecchio del porcellino d'India è simile a quella dell'uomo, vale a dire che anche il suo raggio d'udito è simile. I porcellini d'India presentano anche il riflesso di Preyer impiegato per il controllo della sordità, nel quale l'orecchio esterno si muove in risposta ad un fischio. I porcellini sono quindi un modello animale preferito per lo studio dell'apparato uditivo e nel 1961 Georg von Békésy ricevette il Premio Nobel per la descrizione dei meccanismi meccanici della coclea nei porcellini d'IndiaANCHOR.

Le cellule dei capelli sono cellule sensoriali dell'apparato uditivo, che convertono il suono in segnale elettrico. Questo segnale può quindi essere comunicato attraverso le cellule nervose. Queste cellule non ricrescono una volta danneggiate, e la perdita delle cellule dei capelli spesso causa la sordità con l'invecchiamento. Il primo tentativo riuscito di rigenerazione delle cellule dei capelli nell'orecchio interno di un mammifero, annunciato nel 2003, è stato ottenuto nei porcellini d'IndiaANCHOR.

Malattie infettive

Lo scienziato tedesco Robert Koch impiegò i porcellini d'India per scoprie che la tubercolosi era causata da un batterio, il Mycobacterium tuberculosis, nel 1882. La sensibilità del porcellino d'India a questa ed altre infezioni, e le similarità tra il sistema immunitario del porcellino d'India e quello dell'uomo, lo rende importante nello studio delle malattie infettive.

Nel 1919 la ricerca ha dimostrato che l'inoculazione nel porcellino d'India, di una piccola quantità di sangue di pazienti affetti da febbre gialla, produceva negli animali una leggera reazione. Gli stessi animali in seguito risultarono resistenti all'infezione da Leptospira icteroides, mentre gli animali che non erano stati sottoposti a inoculazione in precedenza, o che gli era stato inoculato del sangue di pazienti affetti da malaria, morirono. Si concluse che i porcellini d'India avessero ‘Immunità acquisita’ a L icteroidesANCHOR.

Test di sicurezza

Il lungo periodo di gestazione di 59–72 giorni e il sistema nervoso centrale maturo alla nascita, fanno dei porcellini d'India degli animali importanti nei test di sicurezza, in modo particolare nella prevenzione dei difetti di nascita. Tuttavia, sono state le similarità a livello di sistema immunitario, e in particolare la loro sensibilità cutanea, a portare a un uso diffuso nei test delle reazioni cutanee allergiche.

L'uso del porcellino d'India per testare le allergie cutanee, oggi è stato ampiamente sostituito da un più blando saggio locale dei linfonodi (Local Lymph Node Assay, LLNA), che impiega i topi, e in minore quantità rispetto ai porcellini d'India. Nel 1999 molti di questi test furono condotti sui porcellini, principalmente non per medicinali. Oggi i porcellini d'India sono usati raramente.

A brief summary of how guinea pigs are used in research is available from Understanding Animal Research


References

  1. von Békésy, G. (1960) Experiments in Hearing, available online: http://asa.aip.org/books/experiments.html
  2. Kawamoto, K, et al. (2003) Math1 Gene Transfer Generates New Cochlear Hair Cells in Mature Guinea Pigs In Vivo, J Neurosci 23(11):4395-4400
  3. Noguchi , H. (1919) The Journal of Experimental Medicine, 30, 1-8, The Rockefeller Institute for Medical Research New York

 


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