Fisiopatología

Fisiopatología (o fisiopatología) es una rama de estudio, en la intersección de la patología y la fisiología, que se ocupa de los procesos fisiológicos desordenados que causan, resultan o están asociados de otra manera. con una enfermedad o lesión. La patología es la disciplina médica que describe las condiciones típicamente observadas durante un estado patológico, mientras que la fisiología es la disciplina biológica que describe procesos o mecanismos que operan dentro de un organismo. La patología describe la condición anormal o no deseada, mientras que la fisiopatología busca explicar los cambios funcionales que ocurren dentro de un individuo debido a una enfermedad o estado patológico.

Etimología

El término fisiopatología proviene del griego antiguo πάθος (pathos) y φυσιολογία (phisiologia).

Historia

Siglo XIX

Reduccionismo

En Alemania, en la década de 1830, Johannes Müller lideró el establecimiento de una investigación en fisiología autónoma de la investigación médica. En 1843 se fundó la Sociedad de Física de Berlín, en parte para purgar la biología y la medicina del vitalismo, y en 1847 Hermann von Helmholtz, que se unió a la Sociedad en 1845, publicó el artículo "Sobre la conservación de la energía", altamente influyente para reducir la base de investigación de la fisiología a las ciencias físicas. A finales de la década de 1850, el patólogo anatómico alemán Rudolf Virchow, antiguo alumno de Müller, se centró en la célula y estableció la citología como el centro de la investigación fisiológica, mientras que Julius Cohnheim fue pionero en la patología experimental en las escuelas de medicina. laboratorios científicos.

Teoría de los gérmenes

En 1863, motivado por el informe de Louis Pasteur sobre la fermentación a ácido butírico, su compatriota francés Casimir Davaine identificó un microorganismo como el agente causal crucial de la enfermedad del ántrax en el ganado, pero su desaparición rutinaria de la sangre hizo que otros científicos lo infirieran. un mero subproducto de la putrefacción. En 1876, tras el informe de Ferdinand Cohn sobre una diminuta etapa de espora de una especie bacteriana, el alemán Robert Koch aisló las bacteridas de Davaine en cultivo puro, un paso fundamental que establecería La bacteriología como disciplina distinta identificó una etapa de esporas, aplicó los postulados de Jakob Henle y confirmó la conclusión de Davaine, una hazaña importante para la patología experimental. Pasteur y sus colegas continuaron con investigaciones ecológicas que confirmaron su papel en el entorno natural a través de las esporas del suelo.

Además, en cuanto a la sepsis, Davaine había inyectado a conejos una pequeña cantidad muy diluida de sangre pútrida, duplicando la enfermedad, y utilizó el término fermento de putrefacción, pero no estaba claro si esto se refería a ¿El término de Pasteur fermentó a un microorganismo o, como sucedió con muchos otros, a una sustancia química? En 1878, Koch publicó Etiología de las enfermedades infecciosas traumáticas, a diferencia de cualquier trabajo anterior, donde en 80 páginas Koch, como señaló un historiador, "pudo demostrar, de manera prácticamente concluyente, que una serie de enfermedades, que difieren clínica, anatómica y etiológicamente, pueden producirse experimentalmente mediante la inyección de materiales pútridos en animales." Koch utilizó la bacteriología y los nuevos métodos de tinción con tintes de anilina para identificar microorganismos particulares para cada uno. La teoría microbiana de la enfermedad cristalizó el concepto de causa, presumiblemente identificable mediante la investigación científica.

Medicina científica

El médico estadounidense William Welch se formó en patología alemana de 1876 a 1878, incluso bajo la dirección de Cohnheim, y abrió el primer laboratorio científico de Estados Unidos, un laboratorio de patología, en el Hospital Bellevue de la ciudad de Nueva York en 1878. Welch' El curso atrajo la inscripción de estudiantes de otras facultades de medicina, que respondieron abriendo sus propios laboratorios de patología. Una vez designado por Daniel Coit Gilman, siguiendo el consejo de John Shaw Billings, como decano fundador de la facultad de medicina de la recién creada Universidad Johns Hopkins que Gilman, como su primer presidente, estaba planeando, Welch viajó nuevamente a Alemania para capacitarse en Koch'.;s bacteriología en 1883. Welch regresó a Estados Unidos pero se mudó a Baltimore, ansioso por reformar la medicina estadounidense, mezclando al mismo tiempo la patología anatómica de Vichow, la patología experimental de Cohnheim y la bacteriología de Koch. La escuela de medicina de Hopkins, dirigida por los "Cuatro Jinetes" —Welch, William Osler, Howard Kelly y William Halsted— abrió por fin en 1893 como la primera escuela de medicina de Estados Unidos dedicada a la enseñanza de la llamada medicina científica alemana.

Siglo XX

Biomedicina

Los primeros institutos biomédicos, el Instituto Pasteur y el Instituto de Enfermedades Infecciosas de Berlín, cuyos primeros directores fueron Pasteur y Koch, se fundaron en 1888 y 1891, respectivamente. El primer instituto biomédico de Estados Unidos, el Instituto Rockefeller de Investigación Médica, fue fundado en 1901 con Welch, apodado "decano de la medicina estadounidense", como director científico, quien nombró a su ex alumno de Hopkins, Simon Flexner, como director científico. director de laboratorios de patología y bacteriología. Durante la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial, el Instituto Rockefeller se convirtió en el líder mundial en investigación biomédica.

Paradigma molecular

La pandemia de 1918 desencadenó una búsqueda frenética de su causa, aunque la mayoría de las muertes se produjeron por neumonía lobular, ya atribuida a la invasión neumocócica. En Londres, el patólogo del Ministerio de Salud Fred Griffith informó en 1928 de la transformación del neumococo de virulento a avirulento y entre tipos antigénicos (casi un cambio de especie), desafiando la causa específica de la neumonía. El laboratorio de Oswald Avery del Instituto Rockefeller, el principal experto en neumococos de Estados Unidos, quedó tan preocupado por el informe que se negaron a intentar repetirlo.

Cuando Avery estaba de vacaciones de verano, Martin Dawson, británico-canadiense, convencido de que cualquier cosa procedente de Inglaterra debía ser correcta, repitió los resultados de Griffith y luego logró también la transformación in vitro. abriéndolo a una investigación precisa. Al regresar, Avery mantuvo una foto de Griffith en su escritorio mientras sus investigadores seguían el rastro. En 1944, Avery, Colin MacLeod y Maclyn McCarty informaron que el factor de transformación era ADN, algo que se dudaba ampliamente en medio de estimaciones de que algo debía actuar con él. En el momento del informe de Griffith, ni siquiera se reconocía que las bacterias tuvieran genes.

La primera genética, la genética mendeliana, comenzó en 1900, sin embargo, la herencia de los rasgos mendelianos se localizó en los cromosomas en 1903, de ahí la genética cromosómica. La bioquímica surgió en la misma década. En la década de 1940, la mayoría de los científicos veían la célula como un "saco de sustancias químicas"; —una membrana que contiene sólo moléculas sueltas en movimiento caótico— y las únicas estructuras celulares especiales como los cromosomas, de las que carecen las bacterias como tales. Se suponía que el ADN cromosómico era demasiado simple, por lo que se buscaron genes en proteínas cromosómicas. Sin embargo, en 1953, el biólogo estadounidense James Watson, el físico británico Francis Crick y la química británica Rosalind Franklin dedujeron la estructura molecular del ADN (una doble hélice) y conjeturaron que deletreaba un código. A principios de la década de 1960, Crick ayudó a descifrar un código genético en el ADN, estableciendo así la genética molecular.

A finales de la década de 1930, la Fundación Rockefeller había encabezado y financiado el programa de investigación de biología molecular, que buscaba una explicación fundamental de los organismos y la vida, dirigido en gran parte por el físico Max Delbrück en Caltech y la Universidad de Vanderbilt. Sin embargo, la realidad de los orgánulos en las células fue controvertida en medio de una visualización poco clara con microscopía óptica convencional. Alrededor de 1940, en gran parte a través de la investigación del cáncer en el Instituto Rockefeller, la biología celular surgió como una nueva disciplina que llenó el enorme vacío entre la citología y la bioquímica mediante la aplicación de nuevas tecnologías (ultracentrífuga y microscopio electrónico) para identificar y deconstruir estructuras, funciones y mecanismos celulares. Las dos nuevas ciencias se entrelazan, la biología celular y molecular.

Consciente de Griffith y Avery, Joshua Lederberg confirmó la conjugación bacteriana —informada décadas antes pero controvertida— y recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1958. En el Laboratorio Cold Spring Harbor en Long Island, Nueva York, Delbrück y Salvador Luria dirigieron el Phage Group, que alberga a Watson, y descubrieron detalles de la fisiología celular mediante el seguimiento de los cambios en las bacterias tras la infección con sus virus, el proceso de transducción. Lederberg dirigió la apertura de un departamento de genética en la facultad de medicina de la Universidad de Stanford y facilitó una mayor comunicación entre biólogos y departamentos médicos.

Mecanismos de la enfermedad

En la década de 1950, las investigaciones sobre la fiebre reumática, una complicación de las infecciones estreptocócicas, revelaron que estaba mediada por la propia respuesta inmune del huésped, lo que motivó la investigación del patólogo Lewis Thomas que condujo a la identificación de enzimas liberadas por el sistema inmunológico innato. macrófagos y células que degradan el tejido del huésped. A finales de la década de 1970, como presidente del Centro Oncológico Memorial Sloan-Kettering, Thomas colaboró con Lederberg, que pronto se convertiría en presidente de la Universidad Rockefeller, para redirigir el foco de financiación de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. hacia la investigación básica de los mecanismos que operan durante los procesos patológicos., algo que en aquella época los científicos médicos ignoraban prácticamente por completo, ya que los biólogos apenas se habían interesado por los mecanismos de las enfermedades. Tomás se convirtió en un santo patrón para los investigadores básicos estadounidenses.

Ejemplos

Enfermedad de Parkinson

La fisiopatología de la enfermedad de Parkinson es la muerte de las neuronas dopaminérgicas como resultado de cambios en la actividad biológica del cerebro con respecto a la enfermedad de Parkinson (EP). Existen varios mecanismos propuestos para la muerte neuronal en la EP; sin embargo, no todos se comprenden bien. Cinco mecanismos principales propuestos para la muerte neuronal en la enfermedad de Parkinson incluyen la agregación de proteínas en los cuerpos de Lewy, la interrupción de la autofagia, los cambios en el metabolismo celular o la función mitocondrial, la neuroinflamación y la ruptura de la barrera hematoencefálica (BHE) que resulta en fugas vasculares.

Insuficiencia cardíaca

La fisiopatología de la insuficiencia cardíaca es una reducción de la eficiencia del músculo cardíaco, a través de daño o sobrecarga. Como tal, puede ser causada por una gran cantidad de afecciones, incluido el infarto de miocardio (en el que el músculo cardíaco carece de oxígeno y muere), la hipertensión (que aumenta la fuerza de contracción necesaria para bombear sangre) y la amiloidosis (en la que las células mal plegadas las proteínas se depositan en el músculo cardíaco, provocando su rigidez). Con el tiempo, estos aumentos en la carga de trabajo producirán cambios en el propio corazón.

Esclerosis múltiple

La fisiopatología de la esclerosis múltiple es la de una enfermedad inflamatoria desmielinizante del SNC en la que las células inmunes activadas invaden el sistema nervioso central y causan inflamación, neurodegeneración y daño tisular. Actualmente se desconoce la condición subyacente que produce este comportamiento. Las investigaciones actuales en neuropatología, neuroinmunología, neurobiología y neuroimagen, junto con la neurología clínica, respaldan la idea de que la EM no es una enfermedad única sino más bien un espectro.

Hipertensión

La fisiopatología de la hipertensión es la de una enfermedad crónica caracterizada por la elevación de la presión arterial. La hipertensión se puede clasificar según su causa como esencial (también conocida como primaria o idiopática) o secundaria. Alrededor del 90 al 95% de la hipertensión es hipertensión esencial.

VIH/SIDA

La fisiopatología del VIH/SIDA implica que, tras la adquisición del virus, éste se replica en su interior y mata las células T auxiliares, que son necesarias para casi todas las respuestas inmunitarias adaptativas. Hay un período inicial de enfermedad similar a la influenza y luego una fase latente y asintomática. Cuando el recuento de linfocitos CD4 cae por debajo de 200 células/ml de sangre, el huésped del VIH ha progresado a SIDA, una enfermedad caracterizada por una deficiencia en la inmunidad mediada por células y la consiguiente mayor susceptibilidad a infecciones oportunistas y ciertas formas de cáncer.

Mordeduras de araña

La fisiopatología de las picaduras de araña se debe al efecto de su veneno. Un envenenamiento por araña ocurre cuando una araña inyecta veneno en la piel. No todas las picaduras de araña inyectan veneno: una picadura seca, y la cantidad de veneno inyectada puede variar según el tipo de araña y las circunstancias del encuentro. El daño mecánico causado por la picadura de una araña no es una preocupación seria para los humanos.

Obesidad

La fisiopatología de la obesidad implica muchos posibles mecanismos fisiopatológicos implicados en su desarrollo y mantenimiento. Este campo de investigación casi no había sido abordado hasta que el gen de la leptina fue descubierto en 1994 por el laboratorio de J. M. Friedman. Estos investigadores postularon que la leptina era un factor de saciedad. En el ratón ob/ob, las mutaciones en el gen de la leptina dieron como resultado el fenotipo obeso, abriendo la posibilidad de la terapia con leptina para la obesidad humana. Sin embargo, poco después el laboratorio de J. F. Caro no pudo detectar ninguna mutación en el gen de la leptina en humanos con obesidad. Por el contrario, la expresión de leptina aumentó, proponiendo la posibilidad de resistencia a la leptina en la obesidad humana.