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Phase IV. Data analyses and instrument finalization

Chapter 4 Results and Data Analyses

El Positivismo fue una escuela filosófica nacida del empirismo que predominó desde 1848 hasta 1914 y que tuvo como idealizador al francés Augusto Comte (1789-1857). Comte vio en la ciencia el fin de toda la investigación científica, promoviendo el método cuantitativo a través de registros y

medidas instrumentales para ocuparse de los hechos y sus relaciones. Los hechos son los fenómenos comprobables mediante la experiencia y la única experiencia positiva es la de los sentidos. Se afirma que no es posible conocer los principios y primeras causas de los fenómenos por lo que el Positivismo elimina de su horizonte la metafísica. Su influencia se manifestará en las ciencias naturales sobre la obra de Claude Bernard y de Charles Darwin, así como sobre la doctrina de Herbert Spencer. También influirá en la filosofía y las ciencias sociales por medio de John Stuart Mill.

Ciencias Básicas.

Genética

.En 1865 el monje Gregor Mendel (1822-1884) publica los resultados de sus experimentos sobre los híbridos vegetales de la arveja común e inicia la genética. Pero sus descubrimientos no se conocieron hasta 1900, 16 años después de su muerte, ya que en su época su trabajo fue evaluado desfavorablemente.

Los cromosomas fueron descritos por Walter Flemming en 1882 cuando elucidó la división celular, pero el término cromosoma fue usado por primera vez en 1888 por Heinrich Waldeyer. Las

unidades genéticas deducidas por Mendel serían llamadas genes por el botánico danés Wilhelm Johannsen que también introdujo las palabras genotipo y fenotipo.

Histología y Bioquímica.

La química fisiológica se convirtió en una disciplina especializada bajo el liderazgo de Felix Hopp Hoppe Seyler (1825-1895), discípulo de Virchow, que descubrió la hemoglobina en 1862.

Los descubrimientos histológicos fueron facilitados por los avances tecnológicos: se introduce el objetivo de inmersión homogénea, las lentes apocromáticas y el condensador. Las técnicas de preparación de tejidos beneficiaron por la congelación y las técnicas de tinción histológica. El centrosoma fue descrito por Walter Fleming en 1875. Las mitocondrias por Altmann en 1894 y denominadas así por von Benda en 1897; el aparato reticular descubierto por Camilo Golgi en 1898. La primera clasificación microscópica de los tejidos se debe a Schwann, quien distinguió cinco clases según el tipo de unión celular. Wilhelm His propuso posteriormente una clasificación de los tejidos según la histogénesis. Los primeros estudios histológicos sobre el sistema nervioso fueron efectuados por Ehrenberg, Schwann, Valentin, Purkinje, Remak y Pacine. Virchow descubrió la neuroglia en 1854. Heinrich Waldeyer en 1891 introdujo el término neurona.

Wilhelm His (1831-1904), inició la embriología moderna. Ernst Haeckel (1854-1919) elaboró la teoría de la gástrula y Oscar Hertwig la del celoma. Wilhelm Roux inició la embriología

experimental.

El descubrimiento de la estructura y el funcionamiento de las células nerviosas se debieron al trabajo paralelo de Camilo Golgi y Santiago Ramón y Cajal.

Camilo Golgi (1844-1926)

Hijo de un médico rural nació en Valcamonica, Italia y estudió en Pavía. Llegó a ser asistente del padre de la criminología, Cesare Lombroso, pero su interés principal estaba centralizado en la Patología. En 1870 descubrió la neuroglia. Posteriormente en 1873, como médico de un hospital de crónicos, en su “laboratorio”, que era la cocina de su casa, descubrió la impregnación cromo- argentea para la coloración de las neuronas. El descubrimiento fue impactante y trascendente al observarse las neuronas con sus prolongamientos por primera vez e influiría mucho en los

posteriores trabajos de Cajal. En 1875 ocupó la cátedra de histología en Pavía y en 1880 descubrió el órgano receptor de Golgi (actual placa neuro-muscular). Sus estudios sobre el Sistema Nervioso Central aparecieron en su obra: “Estudios sobre la fina anatomía de los órganos centrales del sistema nervioso”. En 1898 descubrió el aparato recircular que lleva su nombre. Entre 1886 a 1893 realizó descubrimientos auxiliares en el estudio de la malaria. Por sus estudios de la neurona recibió en 1906 el Premio Nóbel de Medicina junto con Cajal.

Santiago Ramón y Cajal (1852-1934)

Nació en Petilla de Aragón. Se graduó en Zaragoza, iniciándose como cirujano militar, pero su interés era la histología. En 1883 obtuvo la cátedra de anatomía de la Universidad de Valencia. En 1888 se trasladó a la cátedra de histología de la Universidad de Barcelona. Allí idealizó un método de doble impregnación argéntica, lo que le permitió descubrir la neurofibrillas entre 1890 y

1891.Sus trabajos lo situaron a la vanguardia de la investigación histológica europea. Su éxito se debió a lo novedoso de su técnica y a sus interesantes resultados que demostraron la individualidad de la célula nerviosa y las particularidades de la transmisión del impulso nervioso a través de la teoría de la Polarización Dinámica, que abrió el camino a la neurofisiología y neuroendocrinología. Su principal obra fue “Histología del Sistema Nervioso del Hombre y de los Vertebrados”. En 1903 describió en detalle la estructura de la sinapsis. Cajal además fue un gran humanista y dejó una extensa obra que influyó el pensamiento médico de España y Latinoamérica especialmente en el siglo XX.

Patología Celular. Rudolf Virchow, Pilar de la Medicina Científica Moderna.

Mientras que Francia lideralizó la patología y la clínica médica durante la primera mitad del siglo, esa misión fue desempeñada por Alemania en la última mitad, ya que la sociedad alemana se encontraba en gran pujanza económica tras su integración nacional, la universidad germana se había

modernizado y la existencia de las figuras académicas como el profesor de cátedra y el

“privatdozent” llevaban la nueva ciencia alemana a la cúspide de la investigación y la docencia. Rudolf Virchow (1821-1902), fue el prototipo del científico alemán del siglo XIX. Nació en Schivelbein en la Pomerania, hijo de un humilde comerciante. Por sus excelentes notas pudo ser aceptado en el Instituto Berlinés “Friederich Wilhelm” (Academia médico-militar) teniendo como profesor a Johannes Muller. Hombre muy inteligente, generoso, sarcástico, ágil en el anfiteatro, baja estatura y vivos ojos negros se recibió en 1843 y fue nombrado como cirujano en la “Charité” de Berlín. A los 25 años ya era considerado una autoridad que en su rigor académico exigía que toda investigación estuviese basada en métodos químicos y físicos, el uso de modelos animales de experimentación y la priorización del método anatomopatológico con énfasis en la microscopia. A los 26 años se le designa “Privatdozent” o instructor, pasando a dirigir desde

1847 la edición de los “Archivos de Anatomía y Fisiología Patológica y Medicina Clínica”, publicación que se edita hasta nuestros días. En el primer número escribe: “El punto de vista que seguiremos es simplemente el de la ciencia natural. La medicina práctica como aplicación de la teórica, la teórica como aplicación de la fisiopatológica…”

En 1848, como profesor de la Universidad de Berlín, es enviado como parte de una comisión médica a Silesia para estudiar una epidemia de tifus exantemática entre los obreros, Su relatorio fue una severa acusación contra el gobierno ante el cuadro de la “terrible necesidad de una población pobre, ignorante y embrutecida”. El joven médico criticó el fracaso y la burocracia de la política social prusiana y pidió “una completa e ilimitada democracia”. Virchow, de ideas socialistas, proclamó que “el médico es el abogado natural de los pobres” y manifestando coherencia con sus ideas no dudó en ir a las barricadas con las masas en la revolución de 1848, demandando la creación de un ministerio de salud y derechos profesionales para los médicos. A pesar de su categoría académica sus opiniones causan su destitución tanto de la Charité como de la Universidad, pero temiendo su prestigio, el gobierno prusiano lo traslada a la Universidad de Wurzug, como profesor de anatomía patológica en 1849. Durante ese período de 7 años, Virchow aprovechará su relativa tranquilidad para ofrecer a la comunidad médica su más grande período de producción científica. Fue en Wurzug que Virchow redactó su patología celular y formó a

eminentes médicos y discípulos como Ernst Haeckel, Theodor Klebs y Adolf Kussmaul. En 1856 fue rehabilitado publicando en 1858 “Patología Celular”, la obra en la que se fundamenta la patología moderna, a la que sigue “Los tumores Malignos” y estudio sobre la triquinosis en 1863. En 1861 fundó el Partido Progresista Alemán (Liberal), defendiendo sus posiciones como diputado, primero en el Parlamento por 13 años y posteriormente en el propio Reichstag, en donde se opuso con vehemencia al propio Canciller de Hierro, Bismarck, que en una discusión llegó a retarlo a un duelo, que el médico naturalmente rechazó. En la guerra Franco-prusiana de 1870, por su cuenta y con el apoyo de voluntarios organizó 71 trenes-ambulancia para el frente con medicamentos y alimentos para los enfermos y heridos de la contienda.

Como intelectual inquieto durante su vida se interesó por etnología y antropología. Fundó museos, promovió estudios sobre la prehistoria, fue el primero a estudiar los restos del homo sapiens neanderthaliensis, introdujo nuevas técnicas científicas de excavación arqueológica y animó a Heinrich Schliemann a organizar la expedición que descubrió las ruinas de la mítica ciudad de Troya.

Permaneció activo en la ciencia hasta los 81 años cuando murió a consecuencia de una fractura de cadera.

En medicina le correspondió eliminar definitivamente la teoría humoral y las sangrías de la historia de la profesión. Con él se inicia la etapa de la fisiopatología en la epistemología médica y de la patología celular en la teoría de la enfermedad. Virchow, desarrolló la doctrina fisiopatologica, que ya había formulado Johann Lucas Schönlein y además no sólo fue el patólogo más eminente del siglo XIX sino también el médico más respetado. Hoy se le considera el patólogo más grande de todos los tiempos. Sus juicios tenían mucha gravitación, tanto que se le llamó “el Papa de la medicina”, pero naturalmente no fue infalible, teniendo importantes errores: se opuso a la demostración de Laennec de que las lesiones caseosas también eran formas productivas de tuberculosis, fue opositor a la teoría de la evolución, negó la migración leucocitária durante la inflamación, interpretó equivocadamente las metástasis tumorales y en los comienzos se opuso a la teoría del germen de Pasteur.

La obra

Aunque Morgagni ya había objetado la Teoría Humoral, persistían muchos médicos que la defendían, entre ellos Rokitanski, como hemos visto. Virchow, beneficiado por el micrótomo, mejores microscopios y nuevas coloraciones, investigando las células cartilaginosas formula su tesis “Omnis cellula ex cellula” (cada célula surge de otra célula), reconociendo así a la célula –y no al huevo como había postulado Harvey- como origen de la vida y de la enfermedad. Compara al cuerpo humano al estado y al ciudadano con la célula. Por ejemplo, cuando los glóbulos blancos son movilizados, ocurre como una guerra civil desencadenada por fuerzas extrañas al organismo y los corpúsculos se equiparan a soldados movilizados de todos los cuarteles para hacer frente al agresor. Esta noción, verdaderamente revolucionaria para la época, produjo un desarrollo formidable de la patología pues lleva implícita la hipótesis reduccionista de que la enfermedad puede explicarse por alteraciones celulares sin considerar niveles intermedios de organización y permanecería vigente hasta el descubrimiento de la biología molecular.

Entre 1846 a 1856 Virchow desarrolló sus conclusiones sobre la trombosis y la embolia. Otras de sus numerosas contribuciones a la patología general fueron: la correcta interpretación de la leucocitosis y la leucemia, la descripción del amiloide, de la neuroglia, de la mielina, de la distinción entre hipertrofia e hiperplasia y la idea de metaplasia.

Los grandes avances técnicos de la época favorecieron el desarrollo de la medicina instrumental, permitiendo la invención de aparatos de registro de la fisiología clásica como lo son el kimógrafo, el espirómetro, miógrafo (1850), miotonógrafo, esfimógrafo (1860).

Entre los precursores de la fisiología de la digestión tenemos a los norteamericanos John

Richardson Young (1782-1804) que demostró que la digestión no era el resultado de la trituración sino del efecto del jugo gástrico y a William Beaumont (1785-1853), cirujano, que a través de una fístula gástrica por herida de arma de fuego en un paciente descubrió el ácido clorhídrico en el jugo gástrico en 1833.

Claude Bernard

Nació en Saint Julián en la Borgoña en 1813 y murió de enfermedad renal en Paris en 1878. Su infancia y su juventud fueron duras, con difíciles condiciones económicas.

Inicialmente intentó destacarse en Farmacia y en dramaturgia, pero finalmente terminó estudiando medicina en el “College de France”, en donde llegó a ser asistente de Magendie. En 1848 demostró que el hígado de un animal alimentado solo con carne produce glucosa. Entre 1850 y 1851 termina por comprobar la existencia del centro vasomotor con experimentos en la médula espinal,

demostrando la influencia del sistema nervioso sobre la glucogénesis hepática. En 1855 asumió la cátedra de fisiología experimental y descubre que la secreción pancreática disuelve las grasas y la albúmina. En 1857 descubre que los azúcares son almacenados en el hígado bajo la forma de glucógeno, que inicialmente llamó de “secreción interna”, luego demostró su existencia en los músculos y su degradación hasta el ácido láctico durante el trabajo muscular, hecho clave para interpretar la contracción muscular como fenómeno energético. Su mayor contribución a la fisiología fue el concepto de la constancia de los fenómenos vitales independientemente de los factores externos que él denominó “milieu intérieur” y hoy llamamos homeoestasis .Su principal obra: “Introducción al Estudio de la Medicina Experimental” vio la luz en 1865, constituyendo el segundo pilar de la medicina científica, ya que más que una obra médica constituye un

instrumento filosófico de primer orden que estaría llamado a establecer la plataforma experimental actual por lo que la obra aún no ha perdido vigencia, enunciando los principios de la fisiología general:

“Primero, observación casual, luego, construcción lógica de una hipótesis basada en la observación, y finalmente, verificación de la hipótesis mediante experimentos adecuados, para demostrar lo verdadero y lo falso de la suposición… en las ciencias experimentales la medición de los fenómenos es un punto fundamental, puesto que es por la determinación cuantitativa de un efecto con relación a un a causa dada por lo que puede establecerse una ley de los fenómenos…Cuando el hecho que se encuentra está en oposición con una teoría dominante, hay que aceptar el hecho y abandonar la teoría, aún cuando esta última, sostenida por grandes hombre, este generalmente adoptada.”

Otras de las contribuciones de Bernard a la metodología experimental fueron:

• La necesidad de la hipótesis como principio de toda investigación

• La investigación debe conducir a la contraprueba. La revocación de una causa probable anula también su efecto.

El trabajo de Bernard se desarrolló en una oscura y húmeda habitación del College de France, con aparatos construidos por él mismo y sus experiencias con animales vivos atrajeron la atención policial y causaron la separación de su esposa. Cada lunes médicos y estudiosos como los filósofos Paul Janet y Ernest Renan se reúnen en su laboratorio para escuchar sus nuevas conclusiones. En 1861 fue admitido como miembro de la Academia de medicina. Ya con anterioridad se le había galardonado con la Legión de Honor. Chuaqui nos transcribe que así describió Pasteur a su amigo: “La distinción de su persona, la belleza de su noble fisonomía con un carácter de dulzura, amable, seductor al primer contacto; ninguna pedantería, nada artificial de sabio, una simplicidad antigua, la conversación natural, alejada de toda afectación, pero nutrida de ideas fuertes y profundas.”

Charles Edgard Brown-Séquard (1817-1894) Neurofisiólogo, se le considera uno de los iniciadores de la medicina hormonal o Endocrinología. Nació en Mauritus, estudió en Paris y posteriormente sucedió a Claude Bernard. Describió el choque traumático espinal

En 1856, un año después de Addison demostró que la extirpación de la suprarrenal provocaba la muerte de los animales de laboratorio por insuficiencia hormonal. En 1889 llegó a realizar en si mismo la inyección de extractos de testículos de mono y marsopa en un intento de rejuvenecimiento hormonal.

Bacteriología

Las enfermedades infecciosas seguían siendo la principal causa de mortalidad durante el siglo XIX, En 1861, en la Inglaterra victoriana, asistido por 6 médicos moría en Londres el príncipe Alberto, víctima de fiebre tifoidea. El popular esposo de la reina Victoria, había inaugurado poco antes la gran exposición tecnológica de Londres que él mismo había organizado. El periódico The Times estigmatizó en su editorial a la medicina como “rama marchita de la ciencia…” En un lapso de 20 años surgirían Pasteur, Koch, Lister y Ehrlich…

Louis Pasteur

Nació en 1822 en Dole, Borgoña, murió en París en 1895. Era hijo de un curtidor que había sido sargento de Napoleón. No fue médico sino profesor de liceo en el ramo de química, formado en l’École Normale de París. Pronto se convirtió en ayudante de su maestro, el químico Dumas y a los 23 años hizo su primer descubrimiento: la actividad óptica de isómeros espaciales, que obtuvo a través de estudios con luz polarizada, dando inicio así a la estereoquímica o química de los cristales, quedando en su mente que las moléculas asimétricas eran producto de células vivas. Así, al

encontrar el alcohol amílico como producto de la fermentación de las bebidas alcohólicas, no dudo en adjudicarle un origen orgánico.

En 1849 era profesor de química en la Universidad de Estraburgo y se casa con Marie Laurent, hija del rector de la Universidad, con la que tendrá 5 hijos, aunque solo 2 llegarán a la vida adulta debiendo sufrir la muerte de los otros tres por tifus exantemático.

En 1854 fue nombrado Profesor de química y Decano de ciencias en la Universidad de Lille, en donde en 1857 recibió un pedido de los industriales de la ciudad que fabricaban alcohol a partir de la remolacha y que estaban sufriendo pérdidas económicas por la fermentación del producto. Ya desde hacía un tiempo Pasteur se enfrentaba al problema de la fermentación, interesándole las diferencias entre fermentación y putrefacción. Para la época la principal teoría que buscaba explicar la fermentación era que la misma se trataba de un fenómeno catalítico producidos por los fermentos muertos (teoría de Lussac-Liebig).Para 1861 sus estudios con cristalografía pudieron demostrar que los cristales residuales presentes en los productos fermentados eran reactivos a la luz polarizada, los que solamente pueden encontrarse en la materia orgánica. A seguir el gran investigador demostró que la fermentación del azúcar de los ácidos lácticos de la leche es el resultado de catalizadores orgánicos y que igual razonamiento tendría que aplicarse al alcohol de la remolacha. Concluyó que la fermentación era producto de microorganismos a los que bautizó inicialmente como “ esquizomicetos”.

Estudios posteriores permitieron su subdivisión en aerobios y anaerobios según la dependencia de los gérmenes del oxígeno ambiental para su multiplicación, asociando la putrefacción a los gérmenes anaeróbicos.

Para explicar el origen de los fermentos orgánicos, Pasteur tuvo que enfrentar la teoría vitalista de la abiogénesis o generación espontánea, reabriendo una guerra en la que ya se habían batido Redi en 1666, Spallanzini en 1765 y Schwann en 1839.

Después de largas demostraciones en 1862 Pasteur finalmente comprobó, sin margen de duda, que los gérmenes no eran producto de la putrefacción sino la causa. Para ello inventó una retorta de cuello largo y sinuoso, por el que podía entrar el aire, pero en el que quedaban adheridas las

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