Anatomia animale

ANATOMIA ANIMALE

ANATOMIA E FISIOLOGIA DEI MODELLI ANIMALI-

Prof Lossi, laurea triennale in Biotecnologie UNITO, a.s 2025-2026

MODELLO ANIMALE è un 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

CARATTERISTICHE DELLA RICERCA BIOMEDICA

1.​ il modello animale e il bersaglio devono avere almeno una caratteristica comune per quanto

riguarda la patologia, ma anche delle differenze in modo da poter agire in modo mirato

2.​ i modelli devono essere specifici per uno studio

3.​ devono essere convalidanti (da studi)

4.​ sono soggetti a miglioramento

MODELLO ANIMALE IDEALE

1.​ conoscenza dei suoi sistemi biologici

2.​ facilità di manipolazione

3.​ cucciolate numerose in tempi brevi

4.​ economicamente vantaggioso

5.​ facilità di prelievo sangue e tessuti

6.​ composizione genetica definita

7.​ facilità nell’esternare lo status richiesto

8.​ accessibilità alla raccolta dati

TIPI DI MODELLI

➔​ ANIMALI OMOLOGHI stesse cause, sintomi, opzioni di trattamento dell’uomo x quella patolo

➔​ A. ISOMORFICI (I più usati): cause differenti

➔​ MODELLI PREDITTIVI: sintomi e cause differenti (ma risponde uguale a trattamento)

➔​ MODELLI PARZIALI: non mimano tutti gli aspetti della malattia ma hanno abbastanza

somiglianze per essere usati

➔​ organismi outbred: colonie dovrebbero avere almeno 25 coppie di riproduttori

➔​ organismi inbred: dalla 21° generazione omozigosi al 99%, tracciabili fino alla 30

➔​ Organismi mutanti COISOGENICI: ceppo inbred con mutazione occasionale

➔​ organismi mutanti CONGENICI: ceppo inbred con trasferimento di un gene

➔​ o. mutanti TRANSGENICI: da inserimento o rimozione gene (knock in/out) tramite

microiniezione DNA nel pronucleo, infezione con retrovirus o trasferimento di cellule

embrionali nella blastocisti

1. Tipologie di Stabulari

Gli animali da laboratorio vengono allevati in stabulari, che si dividono in due tipi:

●​ Convenzionali.

●​ Barrierati: Utilizzati per gli animali SPF (Specific Pathogen Free), ovvero privi di specifici

agenti patogeni. Richiedono condizioni ambientali e igienico-sanitarie estremamente

controllate, comprese procedure rigide per il personale che manipola gli animali.

2. Le Fasi di Sviluppo di un Vaccino

La creazione di un vaccino è un processo a tappe:

●​ Fase in vitro: Si determina la composizione quali/quantitativa ideale.

●​ Fase pre-clinica (modelli animali): Si valuta il meccanismo d'azione (risposta immunitaria), la

sicurezza e la tossicità su un organismo complesso. Serve a selezionare la formulazione

migliore per i test umani. 1

●​ Fase clinica (sull'uomo): Suddivisa in 4 fasi. Le prime tre avvengono prima della

commercializzazione, coinvolgono un numero crescente di persone e servono a definire la

posologia (dosi), l'immunogenicità e la sicurezza (effetti avversi). La quarta fase avviene

post-commercializzazione per monitorare l'efficacia nel tempo.

Per la commercializzazione di qualunque sostanza sono richiesti dei test tossicologici che valutino la

tossicità (acuta, ripetuta e cronica), la mutagenesi, la teratogenicità e la cancerogenicità

-​ 2017: direttiva contro l’utilizzo degli animali nei test per i cosmetici

LIVELLI DI TOSSICITÀ:

➔​ ACUTA: per essere messa in commercio è richiesta l dose letale 50 (DL50), somministrata

progressivamente ad un gruppo di animali finchè il 50% muore

➔​ RIPETUTA: utilizzo 60 ratti o 32 cani per 28-90 giorni e osservo

➔​ CRONICA

Sperimentazione e Approvazione dei Farmaci

La direttiva 83/570 CEE definisce le regole per la commercializzazione dei farmaci, imponendo test

preclinici (prima in vitro sulle cellule, poi in vivo sugli animali) seguiti, in caso di esito positivo, dalla

sperimentazione sull'uomo. Quest'ultima si divide in:

●​ Fase 1: Condotta su un piccolo gruppo di volontari sani per valutare la sicurezza della

molecola e l'assenza di effetti collaterali gravi.

●​ Fase 2: Condotta su pazienti malati per testare l'efficacia reale. I pazienti vengono divisi a

metà tra chi riceve il farmaco e chi riceve un placebo, permettendo di isolare l'efficacia

chimica dall'effetto psicologico della cura.

●​ Fase 3: Estesa a migliaia di pazienti per mappare in modo approfondito gli effetti collaterali e

le reazioni avverse su larga scala.

Esiste inoltre l'uso compassionevole, che permette di somministrare terapie non ancora del tutto

approvate a pazienti con scarse aspettative di vita (come avvenuto con gli anticorpi monoclonali

durante la pandemia di Covid-19).

Vie di Somministrazione nei Modelli Animali

Durante la fase preclinica, le molecole possono essere introdotte nell'animale in diversi modi:

●​ Orale: Tramite cibo o, più frequentemente, tramite sondino naso-gastrico se il sapore/odore

risulta sgradevole.

●​ Inalazione: All'interno di camere chiuse o tramite maschere respiratorie.

●​ Iniezione: Per via endovenosa, intramuscolare o sottocutanea.

●​ Oculare e Cutanea: Storicamente molto sfruttate per la cosmesi (spesso utilizzando conigli

albini) per testare reazioni infiammatorie e irritazioni della pelle o degli occhi, richiedendo

spesso l'immobilizzazione dell'animale.

La Legge sulla Sperimentazione Animale

Il D.Lgs. 116 del 1992 (integrato da successive direttive europee) regolamenta rigidamente l'uso degli

animali nella ricerca. La norma stabilisce:

●​ La differenza legale tra animali da esperimento e da allevamento.

●​ I requisiti strutturali e ambientali che gli stabulari devono rispettare.

●​ Le figure responsabili obbligatorie (tra cui il medico veterinario).

●​ L'obbligo di tracciabilità per ogni animale in entrata e in uscita.

●​ L'obbligo di richiedere autorizzazioni preventive, basate sul grado di sofferenza previsto

dall'esperimento. 2

Valutazione del Dolore Animale

Oggi la legge impone ai ricercatori di dichiarare in anticipo il livello di dolore previsto dallo studio,

classificato in lieve, moderato o grave. Il concetto di "sofferenza assente" è stato abolito, in quanto la

sola manipolazione dell'animale genera stress.

Il dolore si articola su tre dimensioni:

●​ Sensoriale: Indica il tipo di dolore (termico, chimico, meccanico), la sua intensità e

localizzazione.

●​ Emozionale: Riguarda la compromissione del benessere dell'animale e le reazioni del sistema

nervoso autonomo.

●​ Cognitiva: Dipende dalla memoria dell'animale e dalle sue passate esperienze negative.

Saper riconoscere il dolore è vitale: in animali come il topo si manifesta attraverso segnali di mimica

facciale (palpebre strette, naso e guance gonfie, posizione alterata di baffi e orecchie). Non

riconoscere e non trattare questo dolore non è solo un problema etico, ma rischia di alterare

invalidando i risultati scientifici della ricerca.

Il Decreto Legislativo 26/2014

Questo decreto aggiorna le normative precedenti sulla sperimentazione animale, ponendo un forte

accento sulla tutela del benessere animale e sulla necessità di limitarne l'uso.

Principi fondamentali:

●​ Riduzione e Sostituzione: Obbligo di ridurre il numero di animali o sostituirli con metodi

alternativi, ove possibile.

●​ Tracciabilità: Divieto assoluto di usare animali randagi o selvatici. Gli animali devono

provenire da stabilimenti e allevamenti autorizzati e controllati.

●​ Autorizzazione Ministeriale: Ogni progetto deve essere autorizzato dal Ministero della

Ricerca, dimostrando scientificamente l'impossibilità di usare metodi alternativi.

A quali animali si applica?

●​ Vertebrati vivi non umani (incluse forme larvali autonome e feti di mammiferi nell'ultimo

terzo dello sviluppo).

●​ Cefalopodi.

Novità e Divieti Introdotti

Il decreto ha introdotto alcune regole dibattute sia dai sostenitori che dagli oppositori della

sperimentazione:

●​ Riutilizzo degli animali: Consentito solo se la prima procedura ha causato dolore "moderato"

e la successiva causerà dolore "lieve" o prevede la soppressione senza risveglio (per ridurre il

numero totale di animali impiegati).

●​ Anestesia obbligatoria: Divieto di procedure dolorose senza anestesia o analgesia, a meno

che non si stiano testando proprio questi farmaci.

●​ Divieti di utilizzo: Vietato l'uso di animali per esperimenti bellici, xenotrapianti e ricerche su

sostanze d'abuso (salvo alta formazione medica/veterinaria).

●​ Divieto di allevamento in Italia: Non è più permesso allevare sul territorio nazionale cani,

gatti e primati destinati alla sperimentazione (es. chiusura di Green Hill).

●​ Regolamentazione genetica: Stretto controllo sugli animali transgenici, valutando il rapporto

danno/beneficio.

Metodi Alternativi

La legge promuove e finanzia attivamente la ricerca su metodi che non prevedono l'uso di animali

(convalidati da centri appositi, come l'Istituto Zooprofilattico di Lombardia ed Emilia Romagna). I due

filoni principali sono: 3

1.​ Ricostruzione in vitro: Creazione di tessuti e organi umani in laboratorio a partire da cellule

isolate (es. epidermide, cornea, epitelio vaginale).

2.​ Modelli in silico (computerizzati/matematici): Utilizzo di database per valutare la tossicità

delle sostanze in base alle loro proprietà chimico-fisiche.

Il caso della cosmetica: I vecchi test tossicologici su animali (come i Draize test su occhi e pelle

di conigli immobilizzati) sono stati ampiamente sostituiti da metodi alternativi che utilizzano

colture di pelle umana, lacrime artificiali e speciali membrane con rivelatori chimici.

La Regola delle 3R

Ogni ricercatore è obbligato a seguire questa gerarchia prima e durante la progettazione di un

esperimento:

1.​ RIMPIAZZARE (Replacement): Sostituire il modello animale con metodologie alternative (in

vitro o in silico).

2.​ RIDURRE (Reduction): Se l'uso dell'animale è inevitabile, utilizzare il numero minimo

indispensabile di soggetti per ottenere dati validi.

3.​ RIFINIRE (Refinement): Ottimizzare le procedure per ridurre al minimo lo stress e la

sofferenza (es. usare anestetici, addestrare l'animale a cooperare, o scegliere la specie più

adatta per limitare lo stress da manipolazione).

Condivisione dei Dati e Fine Sperimentazione

●​ Condivisione: Il decreto incentiva la condivisione di dati, tessuti e organi di animali già

soppressi per evitare di ripetere esperimenti inutilmente e ridurre gli sprechi.

●​ Riabilitazione e Adozione: Se al termine dell'esperimento l'animale è in ottime condizioni di

salute e non rappresenta un pericolo, può essere inserito in programmi di riabilitazione per il

reinserimento in natura, in ambienti protetti o per l'adozione.

L'importanza dell'Anatomia Animale

Conoscere l'anatomia dei modelli animali è fondamentale per la ricerca: utilizzare un animale con

organi o apparati troppo diversi da quelli umani porterebbe a risultati sfalsati e scientificamente

inutili.

RODITORI

- CARATTERISTICHE GENERALI

➔​ plantigradi o semiplantigradi

➔​ labbra superiori con vibrisse

➔​ dentatura: 2 incisivi sup e 2 inferiori, no canini, alcuni premolari, incisivi e molari

➔​ nb il coniglio è un lagomorfo

APPARATO TEGUMENTARIO

➔​ derma spesso

➔​ muscoli pellicciai

➔​ ghiandole sudoripare e sebacee

➔​ omeotermi, per termoregolare usano i vasi della coda per disperdere calore e si bagnano il

pelo con la saliva.

DENTATURA E ALIMENTAZIONE

➔​ incisivi a radice aperta (aradicolati) con parte anteriore in smalto e posteriore in dentina,

che con cibi duri si consuma = dente affilato (sennò malocclusione)

➔​ muscoli masticatori a livello delle guance (massetere) molto sviluppati 4

➔​ no canini

➔​ diastema tra incisivi e premolari, in cui si inserisce una piega della

guancia che rallenta frammenti di cibo facilitando masticazione

➔​ molariformi = molari + premolari, con composizione variabile ma molari

sempre 3 sotto + 3 sopra

➔​ articolazione temporo-mandibolare permette movimento e le due metà

della mandibola sono unite in maniera lassa

VISTA E UDITO

➔​ ampio campo visivo, più movimento che forme

➔​ visione dicromatica (blu/verde) ma non rosso

➔​ udito sviluppato, anche ultrasuoni

APPARATO SCHELETRICO

➔​ colonna: 7C+ 13T + 6L +4S + Cd (caudali numero variabile)

➔​ arti posteriori più lunghi di anteriori per chi salta

➔​ molte specie si siedono sui posteriori

➔​ omeotermi ma alcuni non hanno ghiandole sudoripare

➔​ arto anteriore 5 dita, posteriore da 3 a 5. Le falangi sono 3 e il primo dito è corto

➔​ radio-ulna saldati mentre tibia e fibula saldate nell’ultima porzione distale

APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO

➔​ unico seno venoso porta sangue ossigenato all’atrio sinistro (no 4

vene polmonari)

➔​ hanno vena cava sia sx che dx

➔​ cuore piccolo, con forma globosa e apice meno ottuso. Posto più

cranialmente e più parallelo allo sterno

SISTEMA NERVOSO: superficie liscia del telencefalo (sono lissencefali) e

rinencefalo (capacità olfattiva)

grande sviluppo del

TOPO (MUS MUSCULUS)

●​ ordine dei rododentia e sottordine dei myomorpha

●​ utilizzato per riproduzione, teratogenicità, tossicità, cancerogenesi, genetica, oncologia,

immunologia

●​ molto usati topi geneticamente modificati

●​ animale sociale che crea famiglie con maschio dominante, varie femmine e maschi non

dominanti

●​ animale territoriale che marca il territorio tramite feromoni, contenuti nelle urine

●​ no attitudine al gioco, non ama contatto con uomo

●​ preferenza per il contatto con il perimetro verticale = tigmotassi (prede)

Come gli altri roditori, presenta formula leucocitaria invertita = più linfociti di granulociti neutrofili

TOPI DA LABORATORIO

●​ i più utilizzati sono CD-1, NH Swiss, Swiss Webster, ICR

●​ →

accoppiati tra consanguinei (anche per risparmiare) mutazioni es gene per leptina = topi

obesi

●​ es knock-out: topi immunodeficienti da inattivazione gene per sviluppo linfociti B e T

APPARATO SCHELETRICO:

●​ 13 paia di coste: 7 craniali articolate con lo sterno e 6 caudali articolate a metà

●​ clavicola ridotta e non in contatto con scapola e sterno 5

●​ C7, T13, L6, S4, C28

APPARATO CARDIOCIRCOLATORIO

➔​ cuore tra 3 e 5° spazio intercostale, apice poco evidente

◆​ ha uno spesso SETTO ATRIOVENTRICOLARE (fibroso

nell’uomo)

➔​ due vene cave sinistra e destra

➔​ cuore vascolarizzato da due coronarie + ARTERIE CARDIOMEDIASTINICHE

(provenienti da arterie toraciche interne): l’aorta non perfonde direttamente la

regione del nodo del seno, cioè non fornisce da sola tutto l’apporto sanguigno

➔​ carotide interna dà origine a vari rami: ARTERIA STAPEDIA (anastomosi con

arteria mascellare) -> occlusione della carotide comune provoca nel topo meno

danni che nell’uomo

SISTEMA LINFATICO comprende timo (prod linfociti, max sviluppo a 30-80 gg dalla

no tonsille , linfonodi (filtrano e tengono pulita la milza), milza

nascita, poi scompare),

(serbatoio di sangue), sistema linfatico diffuso

APPARATO DIGERENTE

➔​ piccola cistifellea

➔​ a livello della giunzione gastro-esofagea esiste una piega della mucosa

che impossibilita il vomito

➔​ parte sx dello stomaco è aghiandolare (costituita da epitelio

pavimentoso stratificato e cheratinizzato), quella dx ghiandolare

(epitelio cilindrico)

FORMULA DENTARIA I 1/1; C 0/0; P 0/0; M 3/3 in tutto 16 denti (MOLARI 3X

LATO)

●​ dentizione monofiodonte, colore giallo/rosso per presenza di ferro

●​ incisivi a radice aperta, molari brachidontici

APPARATO DIGERENTE:

Stomaco con parte ghiandolare (digestoria) dove si produce muco con funzione protettiva e succo

gastrico (agisce su componente proteica degli alimenti) e parte aghiandolare (ingestoria), separata

da sollevamento della mucosa (margo plicato)

GHIANDOLE SALIVARI

➔​ Ghiandola sottomandibolare (mandibolare)

➔​ Ghiandola parotide

➔​ Ghiandola sottolinguale

INTESTINO:

➔​ no appendice ciecale, ma tutto l’intestino ha accumuli di tessuto linfoide

◆​ no tenie

◆​ superficie esterna del colon è liscia

◆​ cieco molto sviluppato

FEGATO: molto sviluppato, appoggiato a parete diaframmatica. Diviso in 4 lobi:

●​ destro non diviso

●​ sx: laterale, mediale e caudato -> 2 processi papillari e un processo caudato 6

PANCREAS: come uomo. Diviso in 3 parti: testa, corpo e coda. Ha un foro = anello del

pancreas/anello portale nel quale passa la vena porta

APPARATO RESPIRATORIO:

NARICI: L’apice del naso ha una base cartilaginea, molto mobile e ha una superficie simile

alle impronte digitali dell’uomo. Queste cavità sono molto lunghe e dotate di numerose

ghiandole di secrezione, sia sierosa che mucosa

●​ ghiandola di stenone umidifica aria (secrezione acquosa)

●​ organo di Jacobson: su pavimento della cavità nasale. Capta feromoni e poi trasmette a

organo vomeronasale dotato di cellule sensoriali e non sensoriale

FEROMONI:

➔​ effetto lee-boot (no M, ciclo estrale soppresso)

➔​ effetto whitten (si M, sincronizzazione ciclo estrale)

➔​ effetto bruce (M estraneo in un gruppo di F entro 24h da fiki, impedimento impianto)

TRACHEA composta da anelli di cartilagine ialina a forma di C. La parte vuota è colmata da

muscolo tracheale.

POLMONE alla nascita è molto immaturo, gli alveoli si formano i primi giorni di vita. Il

polmone sx ha un solo lobo mentre il dx ne ha 4. UNA SOLA VENA POLMONARE (non 4)

-​ x10 cellule bronchiolari non cil