Animais de Laboratório: Um Aliado Indispensável nas Pesquisas com Vírus

Edição 05 - Maio de 2017

As epidemias e pandemias causadas por vírus nos últimos anos no Brasil e no mundo têm preocupado a comunidade científica e diversos governos no mundo todo.

O medo de que ocorram novas epidemias, como as de Zika, Chikungunya, Ebola ou Influenza H1N1, torna imprescindível a necessidade de se utilizar animais de laboratório para avaliar a dinâmica da infecção, patogênese e para se estudar novas possibilidades de vacinas ou tratamentos dessas doenças.

A maior dificuldade associada às infecções virais em modelos animais é a certeza de que esses modelos mimetizam perfeitamente a doença que ocorre em humanos. Outros fatores que devem ser pensados ao se utilizar um modelo animal é a rota de infecção (a melhor rota de infecção é a que melhor mimetiza a doença alvo), a ocorrência de receptores virais similares aos encontrados em humanos (para que possa ocorrer a replicação final), a dose infecciosa utilizada, a cepa viral utilizada (algumas cepas são mais ou menos resistentes) e a espécie animal selecionada (pois determinadas espécies são mais eficientes como modelo animal do que outras em determinada infecção viral). Além disso, o cuidado com os animais é extremamente importante, pois o estresse animal pode alterar a sua resposta imune, tornando-o imunodeprimido e levando a resultados inesperados na pesquisa. A diminuição do estresse pode ser realizada com a utilização de enriquecimento ambiental, como igloos (no caso de camundongos) ou brinquedos (no caso de primatas não humanos). O estresse nesses animais pode ser diminuído ainda com a utilização de racks ou estantes ventiladas.

Esses aparelhos geram um ambiente único de conforto para eles, já que evitam a contaminação, odores e dispersão de alergênicos, resultando em animais de alto padrão.

Tomemos o exemplo da infecção por Zika que é bastante importante e discutida na comunidade científica.  O vírus Zika (ZIKV) tem sua origem na floresta de Zika em Uganda e é um Arbovírus (ou seja, um vírus transmitido por Artrópodes, como os mosquitos). A transmissão do ZIKV ocorre, principalmente, por mosquitos do gênero Aedes, sendo seu principal vetor o mosquito Aedes aegypti. Mas, podem ocorrer transmissões congênitas e perinatais entre a mãe grávida, infectada pelo Zika e seu filho. As infecções em mulheres grávidas se tornaram uma grande preocupação global por causa da sua ligação a anormalidades congênitas, incluindo microcefalia, aborto espontâneo e restrição do crescimento intrauterino. Além disso, se houver transmissão perinatal, a criança pode desenvolver sintomas como erupções cutâneas, conjuntivite, dor nas articulações e febre. Para estudar o Zika, se tornou necessário a utilização de um modelo animal que pudesse ser infectado pelo vírus e que mimetizasse os sintomas encontrados na infecção humana. Uma das maiores barreiras encontradas para a utilização de um modelo animal para o vírus Zika é a resposta imune.

 

Um animal imunocompetente não consegue mimetizar de maneira satisfatória a infecção humana pelo Zika, por isso é preciso utilizar  animais imunodeprimidos ou imunossuprimidos. Alguns trabalhos mostram que os camundongos A129 (camundongos knockout para o receptor do Interferon α/β) e AG129 (camundongos knockout para o receptor do inteferon α/β/γ) são suscetíveis para a infecção pelo Zika, enquanto camundongos imunocompetentes como o CD1 ou C57BL/6J não ficam doentes e conseguem acabar com a infecção. Já no caso de primatas não humanos, pesquisas com fêmeas grávidas de macacos Rhesus mostraram a ocorrência de infecção transplacentária e manifestações clínicas em macacos recém-nascidos.

Além da infecção causada pelo vírus Zika, outras infecções virais acometem modelos imunossuprimidos, principalmente animais knockout para a citocina interferon ou receptores de interferon. A larga utilização destes modelos deve-se ao fato de que essa citocina é extremamente importante para a resposta imune montada contra a infecção viral. Outros arbovírus, como o vírus Chikungunya e Dengue causam infecção em camundongos A129 e AG129, mas não conseguem mimetizar totalmente a infecção. No Chikungunya, a infecção em camundongos A129 reproduz, eficientemente, os achados patológicos e clínicos em humanos, provocando sinais como letargia e poliartralgia, se replicando nos músculos, articulações e em vários outros tecidos.  No caso da infecção pela Dengue, tanto o A129 quanto o AG129 são modelos importantes utilizados no estudo de drogas antivirais.

Outros modelos experimentais de animais imunodeficientes foram utilizados em diversas infecções virais. Foi avaliada, por exemplo a importância do inteferon na resposta imune em uma infecção por SARS-Coronavírus ao utilizar animais knockout para receptores de interferon. No caso de vírus como o Ebola, a infecção em camundongos deficientes de interferon ou da proteína STAT-1 torna a infecção por esse vírus e seu estudo possíveis.

Além de camundongos, outros animais são utilizados como modelos experimentais em infecções virais, como hamsters, furões e primatas não humanos. Os hamsters vem sendo mais estudados nos últimos anos na virologia, pois apresentam uma melhor evolução da doença e são mais sensíveis a determinadas infecções virais do que os camundongos. Um modelo bastante utilizado é o do Hamster sírio. O Hamster sírio é utilizado para avaliar a infecção pelo vírus Andes, um Hantavírus. Após a infecção, o Hamster sírio apresenta uma doença parecida com a síndrome pulmonar por Hantavírus em humanos. O período de incubação, a rapidez da progressão da doença e suas manifestações são bem parecidos com  aqueles encontrados em humanos. Já no caso do SARS-Coronavírus, a infecção no Hamster sírio possibilita a replicação viral, o aparecimento de infecção moderada do pulmão, a presença do vírus em outros órgãos e é mais barata quando comparada com outros modelos experimentais de infecção pelo SARS-Coronavírus.

O Hamster sírio também foi utilizado para avaliar a infecção pelo vírus da Febre Amarela.

Após repetidas passagens, em diferentes espécimes, este animal desenvolveu infecção letal caracterizada por alta viremia, trombocitopenia, linfopenia, aumento na velocidade de coagulação, aminotransferases elevadas no soro e bilirubinemia, além de necrose hepatocelular e apoptose.

Por fim, o Hamster sírio também foi utilizado para o estudo da infecção do vírus Ebola, se mostrando bastante confiável para sua utilização na pesquisa. A infecção intraperitoneal do vírus Ebola em Hamster sírio causa manifestações clínicas parecidas com a infecção pelo vírus Ebola em humanos, levando ao aparecimento de coagulopatia severa, apoptose linfocitica, supressão da resposta inicial do IFN tipo I, apoptose e/ou necrose de diversos órgãos (fígado, baço, linfonodos) e morte.

Quanto aos furões, eles são animais pouco utilizados no estudo e tratamento das infecções virais como modelo experimental, contudo possuem um papel especial no estudo das infecções virais respiratórias que infectam humanos. Em infecções com o SARS-Coronavírus foram encontrados febre, espirro, alto título viral no trato respiratório superior e mudanças histológicas nos pulmões caracterizados por pneumonia broncointersticial. Mas, a maior importância dos furões ocorre no estudo do vírus Influenza. Os furões são considerados o melhor modelo animal para a infecção pelo vírus Influenza, pois eles exibem muitos sintomas clínicos observados em humanos após a infecção por influenza, tais como: espirros, corrimento nasal, letargia, febre, perda de peso, excreção viral. Além disso, há habilidade de transmitir o vírus Influenza eficientemente entre os furões. A susceptibilidade dos furões aos vírus Influenza humanos ocorre pela presença do ácido siálico Neu5AC no seu trato respiratório, o que facilita a ligação do vírus e o início da replicação viral.

O último modelo animal e um dos mais importantes no estudo e tratamento das infecções virais são os primatas não humanos (PNH). Eles são utilizados, principalmente, pela sua relação genética com os humanos. Em geral, duas espécies de PNH são as mais utilizadas no tratamento das infecções virais: Macaca mulata (macaco rhesus) e Macaca fascicularis (macaco cynomolgus). Mas, outros PNH podem ser utilizados, como por exemplo, chimpanzés.

Na infecção por SARS-Coronavírus, dois estudos demonstraram resultados contraditórios. Um estudo relatou que a infecção por SARS-Coronavírus em macacos rhesus e cinomolgus produz uma doença autolimitante com sintomas aparecendo de 2-3 dias após a infecção, sendo facilmente resolvido após alguns dias e nenhum animal demonstrou sinais de estresse respiratório. Já um segundo estudo demonstrou que essa infecção não produz doença severa, mas apenas uma doença similar às infecções brandas por SARS-Coronavírus, vistas em crianças mais jovens. Entretanto, quando inoculado em macacos cynomolgos mais velhos, as manifestações clínicas são similares às encontradas em pacientes humanos mais velhos.

Trabalhos com macacos rhesus e chimpanzés revelaram que eles se infectam com o vírus da Dengue pela via subcutânea, mimetizando a inoculação pela picada do mosquito. Esses animais desenvolvem uma infecção e resposta imune similar à humana. Por isso, esses modelos são muito utilizados para estudar a imunogenicidade e eficácia das vacinas pela indução de anticorpos específicos.  Além disso, macacos rhesus infectados pela via intravenosa apresentaram hemorragia, tornando-se bastante importante para se estudar o avanço da infecção hemorrágica pela dengue. A infecção por outro Arbovírus, o vírus Chikungunya, também já foi observada em macacos cynomolgos e em macacos rhesus grávidas, adultos e idosos. Nessas infecções, os pesquisadores conseguiram detectar o vírus no sangue, anticorpos neutralizantes e até proteção após uma reinfecção, mostrando que a doença pode ser estudada em PNH.

Existem diversos trabalhos, além dos citados aqui, relatando diferentes modelos experimentais para as infecções virais. O mais importante a ter em mente ao se trabalhar com animais de laboratório na virologia é o alvo do seu estudo (patologia, tratamento, patogênia, ciclo viral), a via de inoculação necessária para que se produza o resultado esperado no animal (via intranasal, intraperitoneal, oral, ocular, dentre outros), a cepa viral utilizada (algumas são mais sensíveis ou mais resistentes a determinado animal), a espécie animal utilizada, o nível de biossegurança do biotério utilizado (dependendo do vírus, são necessários biotérios com níveis mais altos de biossegurança) e, por fim, o cuidado com os animais para que ocorra diminuição do estresse (pela utilização de racks ventilados, estantes ventiladas, mini-isoladores e enriquecimento ambiental).

Alexandre dos Santos da Silva, PhD
Biólogo (CRBIO 65624/02)

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