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 o están asociados de otro modo con una enfermedad o lesión . La patología es la disciplina médica que describe las condiciones que normalmente se observan 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, mientras que la fisiopatología busca explicar los cambios funcionales que ocurren 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 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", muy influyente para reducir la investigación de la fisiología. fundamento de 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, estableciendo la citología como el centro de la investigación fisiológica, mientras que Julius Cohnheim fue pionero en la patología experimental en los laboratorios científicos de las escuelas de medicina. [ cita necesaria ]
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 ganado bovino, el ántrax , pero su rutinaria desaparición 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 sobre una pequeña etapa de espora de una especie bacteriana, el colega 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 del suelo.
Además, en cuanto a la sepsis , Davaine había inyectado a conejos una pequeña cantidad muy diluida de sangre pútrida, enfermedad duplicada, y utilizó el término fermento de putrefacción , pero no estaba claro si esto se refería como el término de Pasteur fermentaba a un microorganismo o, como lo hizo con muchos otros, con 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 señala un historiador, "pudo demostrar, de manera prácticamente concluyente, que una serie de enfermedades, diferentes clínica, anatómica y etiológicamente , puede producirse experimentalmente mediante la inyección de materiales pútridos en animales". [3] Koch utilizó la bacteriología y los nuevos métodos de tinción con tintes de anilina para identificar microorganismos particulares para cada uno. [3] La teoría de los gérmenes sobre las enfermedades 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 a estudiantes de otros facultades de medicina, que respondieron abriendo sus propios laboratorios de patología. [5] 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 formada Universidad Johns Hopkins que Gilman, como su primer presidente, estaba planeando, Welch viajó de nuevo a Alemania para formarse en La bacteriología de Koch en 1883. [5] Welch regresó a Estados Unidos pero se mudó a Baltimore, ansioso por reformar la medicina estadounidense, mientras combinaba 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 por fin en 1893 como la primera escuela de medicina de Estados Unidos dedicada a la enseñanza de 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 , 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 de los 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. [ cita necesaria ]
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. [7] [8] El laboratorio de Oswald Avery del Instituto Rockefeller , el principal experto en neumococos de Estados Unidos, estaba tan preocupado por el informe que se negaron a intentar repetirlo. [9]
Cuando Avery estaba de vacaciones de verano, Martin Dawson , británico-canadiense, convencido de que cualquier cosa proveniente de Inglaterra debía ser correcta, repitió los resultados de Griffith y luego logró también la transformación in vitro , 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 describieron el factor de transformación como ADN , 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 sólo moléculas sueltas en movimiento caótico ) y las únicas estructuras celulares especiales eran los cromosomas, de las que las bacterias carecen como tales. [12] 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 . [13] Sin embargo, la realidad de los orgánulos en las células fue 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 la gran brecha 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. . [12] Las dos nuevas ciencias entrelazadas, la biología celular y molecular . [12]
Teniendo en cuenta a Griffith y Avery , Joshua Lederberg confirmó la conjugación bacteriana —reportada 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 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. [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 de los macrófagos y que degradan el tejido del huésped. . [15] A finales 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 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, que en aquella época los científicos médicos ignoraban por completo, ya que los biólogos apenas se habían interesado por los mecanismos de las enfermedades. [16] Tomás se convirtió en un santo patrón para los investigadores básicos estadounidenses . [17]
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. [18]
La fisiopatología de la insuficiencia cardíaca es una reducción de la eficiencia del músculo cardíaco, por 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.
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 [19]
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. [20] [21] [22] [23]
La fisiopatología del VIH/SIDA implica, tras la adquisición del virus, que éste se replica en su interior y mata las células T colaboradoras , 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, [24] una condición caracterizada por una 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 . 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.
La fisiopatología de la obesidad implica muchos posibles mecanismos fisiopatológicos implicados en su desarrollo y mantenimiento. [25] Este campo de investigación había sido casi inexplorado hasta que el gen de la leptina fue descubierto en 1994 por el laboratorio de JM Friedman. [26] 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 JF Caro no pudo detectar ninguna mutación en el gen de la leptina en personas con obesidad. Por el contrario, la expresión de leptina aumentó, proponiendo la posibilidad de resistencia a la leptina en la obesidad humana. [27]