John Snow: Desarrollos Metodológicos en Epidemiología

Alfredo Jácome- Roca1

RESUMEN

En la Academia Nacional de Medicina para conmemorar el bicentenario del nacimiento del médico inglés John Snow, se llevó a cabo el foro: “Desarrollos Metodológicos en Epidemiología”. Médico británico es conocido como el padre de la epidemiología, al vincular en 1854 el agua contaminada procedente de una bomba de agua, como agente vector del brote de cólera que ocurrió en Londres, en Broad Street. Su contribución a la epidemiología matemática fue también destacada, por su aporte en el cálculo de tasas de infección y estimación de la probabilidad de infección. Se hizo un recuento de las enfermedades infecciosas en la historia y los aportes de los modelos epidemiológicos. También presentó ingeniosos instrumentos y procedimientos quirúrgicos en la Sociedad Médica de Westminster, descritos en la Gaceta Médica, una revista londinense. Fue pionero en anestesiología por sus estudios con el cloroformo, y diseñó un vaporizador para administrarlo adecuadamente a miles de pacientes, incluyendo anestesia obstétrica en dos partos de la Reina Victoria.

Palabras clave: John Snow, epidemiología, epidemiología matemática, tasa de infecciones, cólera, agua contaminada, cloroformo, anestesia.

JOHN SNOW: METHODOLOGICAL DEVELOPMENT OF EPIDEMIOLOGY

ABSTRACT

A workshop on the legacy of English physician John Snow took place at the National Academy of Medicine, on occasion of his bicentennial. This British doctor is remembered as the father of epidemiology, since he was able to link contaminated water coming out of a pump in Broad Street (London) and the cholera outbreak that happened in the same place. He did not know the bacteria, but he realized that an infectious agent present in the water they were using was the cause of disease spread, causing many casualties in 1854. He gave hints for recent developments in molecular epidemiology. His contribution to mathematical epidemiology included infections´ rate calculation, making estimates on probability of disease. A summary of burden of infectious diseases throughout history and contributions to epidemiology models was made. Furthermore, Snow cleverly designed devices and surgical procedures in meetings of the Westminster Medical Society, some of the published in Medical Gazette, a London journal. He did pioneering studies on chloroform, designing an evaporator to deliver adequate doses, giving the drug to several thousand patients, including obstetric anesthesia for Queen Victoria in two instances.

Key words: John Snow, epidemiology, mathematical epidemiology, rate of infections, cholera, contaminated water, chloroform, anesthesia

El 4 de abril del presente año, la Academia Nacional de Medicina convocó el foro: “Bicentenario de John Snow: Desarrollos metodológicos en Epidemiología”, con ocasión de los doscientos años del nacimiento de este científico inglés.

El foro se inició con la presentación del Doctor Alvaro Moncayo, Profesor de la Universidad de los Andes, Miembro de Número de la Academia Nacional de Medicina y actual Vicepresidente de la misma, quien reseñó la biografía del Doctor John Snow y se refirió especialmente a la epidemia de cólera en Londres en 1854 y al desarrollo del concepto de tasa. La exposición completa de la presentación del Doctor Moncayo se publica en este mismo número de la revista Medicina, bajo el título: “Bicentenario de John Snow 1813-2013.” (Referencias 1-14).

A continuación de la exposición del Doctor Moncayo, el Doctor Mario Ortiz Yanine, PhD, vinculado actualmente al Centro de Investigaciones en Microbiología y Parasitología Tropical –CIMPAT– de la Universidad de los Andes, se refirió a la Epidemiología Molecular y la Salud Pública, más allá de la bomba de agua de Broad Street. En seguida incluimos su presentación textual:

“Ya desde 1853 el Dr. Snow se había cuestionado sobre las interacciones moleculares que se daban a nivel del agua que los vecinos de la calle Broad, en Londres habían tomado, y a través de la cual se habían infectado con cólera. Estos cambios moleculares continuos, como él los llamó, son ahora una realidad que a diario se analiza en cientos de laboratorios alrededor del mundo, lo que fueran solamente conjeturas para la mente ávida y aguda del Dr. Snow, son en la actualidad factores categorizados y medibles que han llevado al surgimiento de la epidemiología molecular.

La epidemiología molecular se encuentra en la intersección de la epidemiología y la biología molecular, y es el resultado de la aplicación de las técnicas moleculares a los estudios epidemiológicos, para de esta forma tratar de entender las interacciones moleculares que llevan a la aparición o no de determinada enfermedad en una población específica.


1 MD, Miembro de Número Academia Nacional de Medicina, Coordinador de la Comisión de Publicaciones, Editor Asociado, Revista MEDICINA. Relator del Foro sobre John Snow.

La epidemiología molecular se basa en la identificación de marcadores moleculares a nivel de biomoléculas tales como: ADN, ARN y proteínas, entre otras. Estos marcadores permiten la identificación de variantes dentro de estas moléculas, variantes que llevan a que se dé determinada interacción para finalmente permitir o no la aparición de a determinadas infecciones, así como la distribución de estas características dentro de la población en general.

En cuanto a las enfermedades infecciosas, esto ha permitido la clasificación más exacta de los patógenos, llevando al entendimiento de la gran variabilidad genética que se encierra dentro de las especies de patógenos y como esta variabilidad afecta el desenlace de la infección y por ende como afecta la salud de las poblaciones que se encuentran en riesgo. Pero no solamente ha permitido explorar el papel de la variabilidad genética desde el punto de vista del agente infeccioso, sino también desde el punto de vista del huésped, permitiendo el entendimiento de fenómenos tales como la resistencia a determinadas infecciones, la mayor o menor susceptibilidad de diferentes individuos o poblaciones frente determinada manifestación clínica. Son muchos los marcadores moleculares que hasta el momento se han utilizado y se reportan en la literatura, pero en términos generales son secuencias, repeticiones de secuencias o posiciones específicas dentro del genoma del ser humano o de los patógenos que lo afectan y que permiten el análisis epidemiológico de sus efectos (15).

Si tomamos como ejemplo la enfermedad que interesó al Dr. Snow a mediados del siglo XIX, el cólera, para entender el impacto de la epidemiología molecular, nos podemos dar cuenta que es significativo el avance en el entendimiento de los factores que determinan la aparición de una epidemia de cólera en determinado punto geográfico; de igual forma se han logrado avances importantes en el esclarecimiento de la patología molecular de la enfermedad, todo esto gracias a los estudios en epidemiología molecular que se han realizado durante los últimos 15 años (16).

El análisis a nivel molecular de las diferentes variantes que existen del agente etiológico de la enfermedad, la bacteria Vibrio cholerae, ha llevado al entendimiento de los factores de virulencia, incluyendo la toxina colérica, que intervienen en la aparición de la enfermedad. Se han tipificado diferentes factores de virulencia implicados en varios aspectos del proceso de infección como por ejemplo: El antígeno O, antígeno somático que permite la diferenciación de los serotipos de V. cholera; el antígeno H, péptido flagelar que está involucrado en la adherencia de la bacteria a la mucosa del intestino delgado; las hemolisinas, que pueden ser de tipo insoluble o soluble y están involucradas en procesos hemolíticos; La toxina Zot, que incrementa la permeabilidad de la mucosa del intestino delgado; el pili TCP, este factor de colonización se encuentra co-regulado con los genes que codifican la toxina colérica y la toxina colérica en sí misma, responsable en gran medida del síntoma característico del cólera, la diarrea. La identificación y tipificación molecular de estos factores de virulencia involucrados en la patogénesis de la enfermedad, han permitido reconocer de manera más exacta y rápida los serotipos involucrados en las epidemias de la enfermedad o serotipos toxigénicos, estos serotipos son los denominados O1 y O139. De igual forma esto ha llevado al reconocimiento más exacto y detallado de un gran número de serotipos no productores de cólera (17).

Gracias a la tipificación de estos factores se han podido desarrollar métodos que permiten el seguimiento a nivel molecular de determinado serotipo a nivel del hábitat donde normalmente se encuentra la bacteria, ambientes acuáticos y estuarinos.

Este seguimiento ha permitido determinar las fluctuaciones poblacionales que sufren los serotipos toxigénicos a lo largo del año en ciertas partes del mundo donde se dan epidemias estacionales de cólera (16,17); demostrando la relación entre abundancia de células viables de estos serotipos y la aparición de un brote de cólera en la zona (16).

Los factores que llevan a la aparición y abundancia de un serotipo toxigénico en un área geográfica determinada han sido de interés durante mucho tiempo. Inicialmente se adjudicaron factores de tipo físico y químico, pero estudios a nivel epidemiológico que intentaban relacionar este tipo de factores tales como inundaciones con la aparición de determinado serotipo toxigénico, demostraron su influencia pero de manera indirecta (17).

Los factores que directamente determinan la aparición de una epidemia debida a un determinado serotipo productor de cólera (O1 y O139) seguían siendo un misterio. Un estudio de epidemiología molecular llevado a cabo durante tres años en el delta del río Ganges, llevo a la identificación de los posibles factores que intervienen en la dinámica de las epidemias estacionales de cólera en esta región de la India. Este estudio, demostró el papel que juegan los fagos (virus que parasitan bacterias), en la aparición y abundancia de células viables de determinado serotipo de V. cholerae. Esta especie de bacteria hace parte de la flora acuática normal de los estuarios del delta del río Ganges, en este hábitat se encuentra en contacto con diferentes clases de fagos o vibriófagos como se denomina a los virus de bacterias que afectan Vibrios.

Al igual que los virus que afectan células eucariotas, los vibriófagos son altamente específicos, esa especificidad llega a nivel de serotipo, encontrándose fagos que infectan determinado serotipo únicamente. Después de un seguimiento de tres años, tanto a los serotipos bacterianos como a los diferentes tipos de vibriófagos presentes en las aguas del Ganges, se demostró que las epidemias estacionales son producidas por un determinado serotipo (O1 ó O139) y que la abundancia de fagos que infectan al serotipo implicado en la epidemia se correlaciona inversamente con la presencia de células viables de dicho serotipo de V. cholerae. Durante una epidemia el número de fagos que infectan el serotipo epidémico es bajo, pero eventualmente el número de estos fagos empieza a aumentar a partir de fagos lisogénicos presentes en otros serotipos de V. cholerae; este aumento disminuye paulatinamente la cantidad de células viables de V. cholerae epidémica en el ambiente y por ende el número de casos humanos de cólera hasta que esta epidemia desaparece. A su vez el número de células del otro serotipo, que no es infectado por el fago predominante en el momento, empieza a elevarse, llevando a que al cabo de un tiempo aparezca una segunda epidemia de cólera en la zona, causada por el otro serotipo toxigénico. De igual forma esta segunda epidemia de cólera es limitada por la aparición de un tipo de fago que infecta específicamente este segundo serotipo toxigénico (17).

Estudios posteriores no solo han reafirmado el papel de los fagos en la regulación y aparición de epidemias de cólera en la zona del delta del Ganges, sino también han puesto en evidencia el papel de las personas infectadas con V. cholerae, al actuar como amplificadoras de los fagos infectantes de vibrios, ya que en la mucosa intestinal de estas personas no solo se multiplica la bacteria causante de la enfermedad sino también los fagos que infectan este serotipo. Estos fagos son eliminados en las heces de las personas infectadas e incrementan la cantidad de fagos en el ambiente, lo que lleva a la reducción en el número de células viables del serotipo epidémico y finalmente a la desaparición de la epidemia (16).

El esclarecimiento de este fenómeno ha permitido entender la dinámica de las epidemias de cólera en la India y otros lugares, llevando a la formulación y evaluación a nivel de laboratorio y campo de nuevos mecanismos de control que buscan evitar que las epidemias se puedan establecer en determinada época del año.

El conocimiento que se tiene hoy en día sobre la epidemiología del cólera hubiera sorprendido y emocionado al Dr. Snow; no solo por el hecho de poder entender estas complejas dinámicas y poder aplicar este conocimiento, sino también porque estos hallazgos le dan la razón, otorgándole soporte experimental a las afirmaciones que sobre el cambio continuo molecular alguna vez expresara por motivo del aniversario de la sociedad médica de Londres, de la cual era vicepresidente. Ciertamente el Dr. Snow tenía razón, los fenómenos epidemiológicos que han registrado los epidemiólogos durante largo tiempo, tienen una sólida base u origen en una interacción molecular que desemboca en un proceso co-evolutivo cimentado en las ideas de otro gran hombre de ciencia inglés, Charles Darwin.

El cólera es solo un ejemplo, ya que la epidemiología molecular se ha convertido en una herramienta de gran valor para el diseño de programas de control y prevención de enfermedades infecciosas, entre las que se encuentran enfermedades como la tuberculosis, el SIDA, la malaria, la amebiasis, el dengue, la enfermedad de Chagas, entre otras; enfermedades estas que afectan a miles y miles de personas en todo el mundo. Sería difícil hoy en día entender a la epidemiología sin su análisis desde el punto de vista molecular, de igual forma, la epidemiología ha permitido la aplicabilidad de un sin número de técnicas moleculares a la salud pública, dándole a la biología molecular un impacto claro en la vida de las personas”.

Una vez finalizada la exposición del Dr. Ortiz, el Doctor Juan Manuel Cordovez Ing., MSc, PhD, Profesor Asistente de la Facultad de Ingeniería, Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, de la Universidad de los Andes, se refirió a los Modelos matemáticos en Epidemiología. A continuación se transcribe el texto de su exposición:

“Si bien John Snow es conocido por muchos como el padre de la epidemiología, su aporte a la epidemiología matemática es a veces olvidado. En este escrito destacamos su aporte al vincular el agua como agente vector del cólera pero también su aporte en el cálculo de tasas de infección y estimación de la probabilidad de infección. Para esto haremos un recuento de las enfermedades infecciosas en la historia y los aportes de la modelación en epidemiología.

Las enfermedades transmisibles como influenza, sarampión, SIDA o tuberculosis son un hecho de la vida moderna. Algunas pueden ser moderadas como la Varicela, es decir presentar síntomas leves y desaparecer, pero otras como el Ébola causan síntomas graves, posiblemente la muerte y pánico entre las personas. Para algunas enfermedades sus agentes causales y los factoresque afectan su transmisión son bien conocidos, como es el caso del Cólera, pero existen otras como Chagas, Esquistosiomiais o Leishmaniasis, que son endémicas de países tropicales con restricciones presupuestales, y sus factores determinantes son menos conocidos.

Para algunas enfermedades existen tratamientos que pueden incluir prevención de la infección o tratamiento de los síntomas. Para otras, en las cuales no existen tratamientos conocidos, una posibilidad de control es el aislamiento de las personas infectadas. Otra alternativa sería vacunar a una parte de la población. Sin embargo, en SIDA por ejemplo, experimentos para determinar el efecto de una droga son costosos y pueden durar bastante tiempo. De esta manera resulta claro que es imposible hacer experimentos para determinar cuál y en qué medida estas estrategias de control pueden ser exitosas, por una parte por limitaciones éticas (¿a qué grupo se previene de ser tratado con la droga?) y por otra por la dificultad de tener condiciones controladas por suficiente tiempo y con los recursos adecuados (18,19).

Estas dificultades han hecho manifiesto que la única forma de intentar comparar la efectividad de un método u otra forma de prevención o control es a través de modelos matemáticos. En este campo la contribución de personas como John Snow (20), Daniel Bernoulli (21), P.D. Enko (22), Ronald Ross (23), A.G. McKendricky W.O. Kermack (24-26) ha sido crucial. En las próximas secciones me propongo hacer un breve recuento sobre el desarrollo de esta disciplina a través del aporte de estos autores a lo que hoy día se conoce como epidemiología matemática.

CLIC AQUÍ Y DÉJANOS TU COMENTARIO

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *