La 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 de o están asociados de otro modo con una enfermedad o lesión . La patología es la disciplina médica que describe las condiciones que se observan típicamente durante un estado patológico , mientras que la fisiología es la disciplina biológica que describe los procesos o mecanismos que operan dentro de un organismo . La patología describe la condición anormal o no deseada (síntomas de una enfermedad), mientras que la fisiopatología busca explicar los cambios funcionales que se producen dentro de un individuo debido a una enfermedad o estado patológico. [1]
El término fisiopatología proviene del griego antiguo πάθος ( pathos ) y φυσιολογία ( phisiologia ).
En Alemania, en la década de 1830, Johannes Müller lideró el establecimiento de una investigación fisiológica autónoma de la investigación médica. En 1843, se fundó la Sociedad 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", muy influyente para reducir la base de la investigación fisiológica a las ciencias físicas. A fines de la década de 1850, el patólogo anatómico alemán Rudolf Virchow , un ex alumno de Müller, dirigió el enfoque a la célula, estableciendo la citología como el foco de la investigación fisiológica, mientras que Julius Cohnheim fue pionero en la patología experimental en los laboratorios científicos de las escuelas de medicina. [ cita requerida ]
En 1863, motivado por el informe de Louis Pasteur sobre la fermentación del ácido butírico , su compatriota francés Casimir Davaine identificó un microorganismo como el agente causal crucial de la enfermedad del ganado ántrax , pero su desaparición rutinaria de la sangre hizo que otros científicos infirieran que era un mero subproducto de la putrefacción . [2] En 1876, tras el informe de Ferdinand Cohn de una pequeña etapa de espora de una especie bacteriana, su compatriota alemán Robert Koch aisló las bacteridas de Davaine en cultivo puro —un paso fundamental que establecería la bacteriología como una disciplina distinta— identificó una etapa de espora, aplicó los postulados de Jakob Henle y confirmó la conclusión de Davaine, una gran hazaña 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 en el suelo.
Además, en cuanto a la sepsis , Davaine había inyectado a conejos una cantidad minúscula y muy diluida de sangre pútrida, lo que duplicó la enfermedad y utilizó el término fermento de putrefacción , pero no estaba claro si esto se refería, como hizo Pasteur con el término fermento, a un microorganismo o, como hizo con muchos otros, a una sustancia química. [3] 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 una manera prácticamente concluyente, que una serie de enfermedades, que difieren clínicamente, anatómicamente y en etiología , pueden producirse experimentalmente mediante la inyección de materiales pútridos en animales". [3] Koch utilizó la bacteriología y los nuevos métodos de tinción con colorantes de anilina para identificar microorganismos particulares para cada uno. [3] La teoría de los gérmenes de la enfermedad cristalizó el concepto de causa, presumiblemente identificable mediante la investigación científica. [4]
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. [5] El curso de Welch atrajo la inscripción de estudiantes de otras escuelas de medicina, que respondieron abriendo sus propios laboratorios de patología. [5] Una vez designado por Daniel Coit Gilman , por consejo de John Shaw Billings , como decano fundador de la escuela de medicina de la recién formada Universidad Johns Hopkins que Gilman, como su primer presidente, estaba planeando, Welch viajó nuevamente a Alemania para capacitarse en la bacteriología de Koch en 1883. [5] Welch regresó a Estados Unidos, pero se mudó a Baltimore, ansioso por revisar la medicina estadounidense, mientras mezclaba la patología anatómica de Vichow, la patología experimental de Cohnheim y la bacteriología de Koch. [6] La escuela de medicina de Hopkins, dirigida por los "Cuatro Jinetes" —Welch, William Osler , Howard Kelly y William Halsted— abrió finalmente en 1893 como la primera escuela de medicina de Estados Unidos dedicada a enseñar la llamada medicina científica alemana. [5]
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 , se fundó en 1901 con Welch, apodado "decano de la medicina estadounidense", como su director científico, quien nombró a su antiguo alumno de Hopkins, Simon Flexner, como director de los laboratorios de patología y bacteriología. A través de la Primera y la Segunda Guerra Mundial , el Instituto Rockefeller se convirtió en el líder mundial en investigación biomédica. [ cita requerida ]
La pandemia de 1918 desencadenó una frenética búsqueda de su causa, aunque la mayoría de las muertes fueron por neumonía lobar , ya atribuida a la invasión neumocócica . En Londres, el patólogo del Ministerio de Salud, Fred Griffith , informó en 1928 de la transformación neumocócica de virulenta a avirulenta y entre tipos antigénicos —casi un cambio de especie—, lo que cuestiona la causalidad específica de la neumonía. [7] [8] El laboratorio de Oswald Avery del Instituto Rockefeller , el principal experto en neumococo de Estados Unidos, estaba tan preocupado por el informe que se negó a intentar repetirlo. [9]
Cuando Avery estaba de vacaciones de verano, Martin Dawson , británico-canadiense, convencido de que todo lo que provenía de Inglaterra debía ser correcto, repitió los resultados de Griffith y luego logró la transformación in vitro también, abriéndola a una investigación precisa. [9] 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 , un factor ampliamente cuestionado en medio de estimaciones de que algo debía actuar con él. [10] En el momento del informe de Griffith, no se reconocía que las bacterias tuvieran genes. [11]
La primera genética, la genética mendeliana , comenzó en 1900, pero 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. [12] En la década de 1940, la mayoría de los científicos veían la célula como un "saco de sustancias químicas" (una membrana que contenía solo moléculas sueltas en movimiento caótico ) y las únicas estructuras celulares especiales eran los cromosomas, de los que las bacterias carecen como tales. [12] Se suponía que el ADN cromosómico era demasiado simple, por lo que se buscaron genes en las 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 formaba 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 medida por el físico Max Delbrück en Caltech y la Universidad de Vanderbilt . [13] Sin embargo, la realidad de los orgánulos en las células era controvertida en medio de una visualización poco clara con microscopía óptica convencional . [12] 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 llenaba el enorme vacío entre la citología y la bioquímica al aplicar nueva tecnología —ultracentrífuga y microscopio electrónico— para identificar y deconstruir estructuras, funciones y mecanismos celulares. [12] Las dos nuevas ciencias se entrelazaron, la biología celular y la molecular . [12]
Teniendo presente a Griffith y Avery , Joshua Lederberg confirmó la conjugación bacteriana —denunciada décadas antes pero controvertida— y recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1958. [14] En el Laboratorio Cold Spring Harbor en Long Island, Nueva York, Delbrück y Salvador Luria lideraron el Grupo de Fagos —que albergaba a Watson— descubriendo detalles de la fisiología celular al rastrear los cambios en las bacterias tras la infección con sus virus , el proceso de transducción . Lederberg lideró la apertura de un departamento de genética en la escuela de medicina de la Universidad de Stanford y facilitó una mayor comunicación entre biólogos y departamentos médicos. [14]
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 las células inmunes innatas, los macrófagos , y que degradan el tejido del huésped. [15] A fines de la década de 1970, como presidente del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center , Thomas colaboró con Lederberg , que pronto se convertiría en presidente de la Universidad Rockefeller , para redirigir el enfoque de financiación de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU . hacia la investigación básica sobre los mecanismos que operan durante los procesos de enfermedad, que en ese momento los científicos médicos desconocían casi por completo, ya que los biólogos apenas se habían interesado en los mecanismos de la enfermedad. [16] Thomas se convirtió en un santo patrono para los investigadores básicos estadounidenses . [17]
La fisiopatología de la enfermedad de Parkinson es la muerte de 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 ellos son bien comprendidos. 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 permeabilidad vascular. [18]
La fisiopatología de la insuficiencia cardíaca es la reducción de la eficiencia del músculo cardíaco, ya sea por daño o sobrecarga. Por ello, puede ser causada por una amplia variedad de afecciones, entre ellas el infarto de miocardio (en el que el músculo cardíaco se queda sin oxígeno y muere), la hipertensión (que aumenta la fuerza de contracción necesaria para bombear sangre) y la amiloidosis (en la que las proteínas mal plegadas se depositan en el músculo cardíaco, lo que hace que se endurezca). Con el tiempo, estos aumentos de la carga de trabajo producirán cambios en el propio corazón.
La fisiopatología de la esclerosis múltiple es la de una enfermedad inflamatoria desmielinizante del sistema nervioso central en la que las células inmunitarias activadas invaden el sistema nervioso central y provocan inflamación, neurodegeneración y daño tisular. La afección subyacente que produce este comportamiento es actualmente desconocida. 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 [19].
La fisiopatología de la hipertensión es la de una enfermedad crónica caracterizada por la elevación de la presión arterial . La hipertensión puede clasificarse según su causa como esencial (también conocida como primaria o idiopática ) o secundaria . Alrededor del 90-95 % de los casos de hipertensión son hipertensión esencial. [20] [21] [22] [23]
La fisiopatología del VIH/SIDA implica que, tras la adquisición del virus, el virus se replica en su interior y destruye las células T auxiliares , que son necesarias para casi todas las respuestas inmunitarias adaptativas . Hay un período inicial de enfermedad similar a la gripe y luego una fase latente, asintomática. Cuando el recuento de linfocitos CD4 cae por debajo de 200 células/ml de sangre, el huésped VIH ha progresado al SIDA, [24] una condición caracterizada por la deficiencia en la inmunidad mediada por células y la consiguiente mayor susceptibilidad a infecciones oportunistas y ciertas formas de cáncer .
La fisiopatología de las picaduras de araña se debe al efecto de su veneno . El 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 inyectado pueden variar según el tipo de araña y las circunstancias del encuentro. La lesión mecánica de una picadura de araña no es una preocupación grave para los humanos.
La fisiopatología de la obesidad implica muchos posibles mecanismos fisiopatológicos implicados en su desarrollo y mantenimiento. [25] [26]
Este campo de investigación había permanecido prácticamente inexplorado hasta que en 1994 el laboratorio de JM Friedman descubrió el gen de la leptina . [27] 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 lugar al fenotipo obeso, abriendo la posibilidad de una terapia con leptina para la obesidad humana. Sin embargo, poco después el laboratorio de JF Caro no pudo detectar ninguna mutación en el gen de la leptina en humanos con obesidad. Por el contrario, la expresión de leptina aumentó, lo que propuso la posibilidad de una resistencia a la leptina en la obesidad humana. [28]