Virchow e la patologia cellulare

Rudolf Virchow (1821-1902), professore di anatomia patologica nell’università di Würzburg, pietra miliare nella storia della medicina contribuì con i suoi studi anche alle conoscenze sull’infiammazione, sui tumori, sulla tubercolosi, le leucemie, le embolie.

Nel 1855 formulò in modo ampio e comprensivo, il principio che «la cellula è realmente l’elemento morfologico ultimo di tutti i fenomeni vitali, così nel sano come nel malato, e da essa dipende ogni attività vitale».
La cellula rappresenta, quindi, il substrato della vita ed anche della malattia, poiché la malattia non è altro che la vita in condizioni modificate. Anche la «teoria della patologia cellulare» venne, però, formulata dal Virchow, come un completamento della concezione umorale galenica. Egli infatti ritenne che la causa della alterazione umorale, non ben chiarita dalla dottrina ippocratica e galenica, si potesse individuare in una primitiva alterazione anatomica e funzionale della cellula. Sorta dunque dall’anatomia, l’idea virchowiana si spinse nel campo della fisiologia ed in quello della patologia, per cercare nella cellula, che è la minima espressione del corpo umano, la sede della malattia. Con la scoperta del ruolo della cellula nelle malattie venne anche trovato un punto d’attacco per l’azione farmacologica nell’organismo. In altre parole si gettarono le basi per lo studio dei legami che si stabiliscono tra farmaco e componenti cellulari.
Nella revisione della patologia improntata al concetto base di alterazione anatomofisiologica cellulare, Virchow fece importanti ricerche sulla leucocitosi, sulla leucemia (1853), sulla trombosi e sull’embolismo (1845-1847), termini tutti da lui stesso creati. Il suo nome è legato alla patogenesi della trombosi, su cui pubblicò un trattato nel 1845, e ancora oggi mantiene la sua validità la cosiddetta “triade di Virchow”, secondo la quale la trombosi venosa è attribuibile alla presenza di tre eventi: riduzione del flusso del sangue, alterazione della parete del vaso sanguigno e ipercoagulabilità. Nel 1854 Virchow scoprì la mielina e più tardi si interessò al processo infiammatorio e fece interessanti ricerche sui tumori.

Ottocento e alimentazione

Nel 1800 l’attenzione degli studiosi si rivolse anche agli alimenti.
Magendie li suddivise in due grandi categorie: quelli contenenti le sostanze azotate e quelli privi di tali sostanze. Von Liebig stabilì che le sostanze azotate, contenute negli alimenti, servono “alla ricostruzione dei tessuti (funzione della reintegrazione materiale), mentre gli zuccheri e i grassi, bruciando, servono alla produzione di calore (funzione dinamogena)”.

Questi studi prepararono il terreno al concetto di energia chimica che si trasforma in calore, concetto che venne poi sviluppato da Marcelin Berthelot (1827-1907) con le sue ricerche sulla termochimica.

Questa attenzione poneva le proprie basi nel secolo dei lumi, quando l’analisi sperimentale consentì ad A. Lavoisier di determinare i parametri regolatori degli scambi gassosi e del metabolismo energetico nelle diverse condizioni fisiologiche.

L’importanza di queste prime originali osservazioni ed elaborazioni teoriche va sottolineata, ma fu soltanto nel 19° secolo che il progresso scientifico permise la dimostrazione dei fondamenti delle scienze dell’alimentazione.

I grandi progressi ottenuti furono indubbiamente conseguenza dello sviluppo dell’analisi chimica dei materiali da studiare. L’identificazione dei principali costituenti degli alimenti introdusse, secondo l’indicazione fornita da Magendie già nel 1816, la procedura di alimentare gli animali da esperimento con sostanze semplici come appunto proteine, grassi e carboidrati, al fine di rendere i risultati più facilmente analizzabili.
Con Magendie si stabiliscono due grandi categorie di alimenti: le sostanze azotate, albuminoidi, o quaternarie, sufficienti, le sostanze non azotate o ternarie, insufficienti da sole a mantenere la vita; i fisici continuano gli studi di Lavoisier sulle combustioni vitali, i chimici indagano la composizione degli alimenti.

Sostanzialmente la conoscenza della composizione chimica, integrata dalla sperimentazione biologica, consentì di mettere in luce il valore e la equipollenza (legge della isodinamica di M. Rubner) di proteine, grassi e carboidrati, nonché la valenza plastica delle prime.

Anche se la scoperta delle vitamine avvenne ufficialmente nel 1900, verso la fine del 1800 vennero, però, effettuate alcune osservazioni interessanti: sulla traccia di ricerche fatte nei secoli precedenti per studiare la correlazione fra insufficienze dietetiche e particolari malattie, Christian Ejkmann (1858-1930) nel 1897 riuscì a guarire e a prevenire il «beri-beri», sperimentalmente provocato nei polli, alimentati esclusivamente con riso brillato, somministrando loro riso privato di pericarpio. Questi risultati lo indussero a pensare che nel riso esistesse una sostanza tossica che avesse nel pericarpio il suo antidoto. Tutte le ricerche furono allora rivolte ad isolare questa sostanza, che Ejkmann aveva chiamato antiberiberica, fino a che nel 1911 C. Funk coniò il vocabolo «vitamina», che applicò per la prima volta a quella antiberiberica, da lui identificata nello stesso anno.

 

Liebig, l’estratto di carne e la “chimica fisiologica”

È nell’Ottocento che si sviluppano le conoscenze legate alla chimica animale, in particolare per merito di scienziati come Lavoisier che aveva saputo leggere come la respirazione, quindi un atto della vita, fosse una combustione interna dell’organismo. O ancora grazie a Wöhler, che con la sintesi dell’urea nel 1828 dava il primo esempio di sostanza organica ottenuta in laboratorio da sostanze inorganiche.

Tra questi scienziati è da ricordare Justus von Liebig (1803-1873) che nel 1842 con la sua pubblicazione “Chimica animale” riorganizza i dati sulla costituzione chimica degli organismi viventi raccolti nei cinquant’anni precedenti, applicando su base sistemata i dettami della chimica alla fisiologia.

Per Liebig le reazioni chimiche del vivente sono prodotte da una energia vitale specifica, che può essere spiegata dall’indagine chimica. A lui si devono la spiegazione che il calore animale non è innato, ma il prodotto da combustioni interne. Le ricerche sull’albumina come fonte della forza muscolare, ma anche la classificazione degli alimenti in relazione ai compiti da essi svolti nell’economia animale.
Applicando la chimica allo studio del problema della nutrizione delle piante, rivoluzionò le precedenti teorie e formulò la teoria alla basi di tutte le pratiche di concimazione del terreno: scoprì infatti che le piante assorbono dal terreno sostanza inorganiche e le trasformano in sostanze organiche.

Profondo studioso di chimica, autodidatta,  creò a Giessen uno dei più celebri laboratori chimici del mondo, ma nel 1852 fu chiamato dall’Università di Monaco dove ricoprì fino alla sua morte la cattedra di chimica.
Nel campo della fisiologia chimica gli studi da lui compiuti approdarono ad una interpretazione puramente chimica e lo posero in una posizione contraria a quella legata ai processi di fermentazione e decomposizione di Pasteur. Tali studi, tuttavia, lo condussero all’invenzione dell’ “estratto di carne” – noto proprio come Liebig – dal quale in seguito si svilupparono le ricerche e le realizzazioni a livello industriale dei più svariati estratti animali e vegetali. Nel 1865 fonda egli stesso la compagnia Liebig per la produzione dell’estratto di carne da lui inventato quale alternativa economica e nutriente alla carne. Famose le figurine utilizzate dalla compagnia per promuovere il prodotto, diventate da subito oggetto apprezzato dai collezionisti.

Wöhler e la sintesi dell’urea

Nell’Ottocento si compì la rivoluzione della medicina legata ai fermenti intellettuali, culturali, politici e militari ma anche alle conquiste scientifiche che stavano trasformando la società. Come abbiamo già visto, erano numerosi gli strumenti a disposizioni di coloro che erano considerati a tutti gli effetti “scienziati” e la visione idealistica legata alla forza vitale andava sempre più affievolendosi per lasciare spazio alla ricerca fisiologica.

Di pari passo, tramontava l’idea della figura del medico onnisciente, capace di riassumere in una unica persona tutte le categorie del sapere, anche grazie a figure come Lavoisisier e a Friedrich Wöhler, che sintetizzando l’urea nel 1828 dava il primo esempio di una sostanza organica ottenuta in laboratorio ottenuta da sostanze inorganiche. Sfatando il mito della “forza vitale” in auge ai tempi.

Friedrich Wöhler (Eschersheim, 31 luglio 1800 – Gottinga, 23 settembre 1882) dopo aver compiuto studi di medicina, si dedicò alla chimica, sotto la guida di Jöns Jacob Berzelius. La sua gloria nella medicina è legata alla sintesi dell’urea, composto organico che egli ottenne partendo dal cianuro di ammonio, che è una sostanza inorganica. Questa fu la prova che non era necessaria alcuna forza vitale e che la produzione di tali sostanze non era appannaggio degli organismi viventi. Fu la rottura di un paradigma: sulla via aperta da Wöhler furono numerosi i composti organici composti per sintesi, anche più complessi dell’urea.

Il tentativo di superare la teoria umorale

Nel Cinque e Seicento, in seguito ai notevoli progressi compiuti dall’anatomia e dalle scienze naturali (chimica, fisica e botanica) maturarono le premesse per una nuova patologia.

Solo, però, attorno alla metà dell’Ottocento si registrò, in maniera incontrovertibile, la sconfitta definitiva della patologia umorale. Diverse ragioni sono state chiamate in causa per giustificare la lentezza di questo processo, ma la principale è rappresentata dal fatto che l’impostazione filosofica di buona parte dei medici trovava nella patologia umorale un sistema capace di spiegare, almeno in sede speculativa, una vasta gamma di fenomeni. Anche la patologia del Morgagni, che fissava negli organi la sede delle malattie e quella del Bichat, che la fissava nei tessuti, stentavano ad affermarsi per il persistere dell’umoralismo galenico.

Verso la metà del 1800 Karl von Rokitansky (1804-187 8), nel tentativo di conciliare la teoria umorale con quella anatomo-patologica di Morgagni e di Bichat, ideò la «dottrina delle crasi», che attribuiva al sangue, l’unico tessuto presente in tutto il corpo, un ruolo essenziale nell’eziopatogenesi generale.

Karl von Rokitansky fu uno dei primi a riconoscere l’importanza dell’anatomia patologica allora tenuta in poca considerazione, in quanto poteva dare nuove possibilità diagnostiche e terapeutiche. Fu definito da R. Virchow “Linneo dell’anatomia patologica” per l’accuratezza dell’attività descrittiva e classificatoria. Studioso di larghe vedute teoriche, acquisite attraverso lo studio di Kant e Schopenauer, giunse a impostare una biosociologia di tono pessimistico nella memoria Die Solidarität alles Thierlebens (1869).

Anche questa teoria, però, ebbe vita breve, perché fu stroncata in modo deciso dal Virchow, che la sostituì con una propria.