Desde la primera infancia Joseph Lister mostró un talento precoz para la observación y el dibujo, bien ilustrado por su dibujo de disecciones y osteología.1 Su padre, Joseph Jackson Lister, fue un experto microscopista que desarrolló la lente acromática, que proporcionó el gran avance técnico para el futuro desarrollo de la bacteriología y por la que fue elegido miembro de la Royal Society en 1832. Lister senior proporcionó a su hijo una excelente tecnología y lo alentó a desarrollar las habilidades en microscopía que impulsarían gran parte de su trabajo temprano en fisiología experimental, así como sus estudios clínicos posteriores sobre sepsis y antisepsia. Además de su padre, dos de los profesores de Lister en el University College de Londres tendrían una profunda influencia en su futura carrera: Thomas Wharton Jones, Profesor de Medicina Oftálmica y Cirugía, y William Sharpey, Profesor de Anatomía y Fisiología.

Wharton Jones había estudiado la circulación y los efectos de la inflamación mediante el uso de tejidos translúcidos de telas de rana y alas de murciélago para sus observaciones microscópicas en vasos sanguíneos periféricos,2 trabajo que se informó en un lenguaje claro y conciso y proporcionó un modelo para las investigaciones posteriores de Lister sobre el flujo sanguíneo y la inflamación.3 Sharpey,uno de los fundadores de la fisiología moderna en Gran Bretaña, 4 fue posiblemente más influyente en el joven Lister, que en la vida posterior reconoció: «Como estudiante en la Universidad, me sentí muy atraído por las conferencias del Dr. Sharpey, que me inspiraron un amor por la fisiología que nunca me abandonó.’5 Sharpey había estudiado medicina en Edimburgo, donde se convirtió en amigo de por vida del cirujano de Edimburgo, el profesor James Syme. Entre 1821 y 1823 Sharpey había estudiado con Dupuytren y Lisfranc en Paris,6 y aunque obtuvo la beca del Royal College of Surgeons de Edimburgo en 1830, decidió basar su carrera en el estudio de la anatomía y la fisiología. En 1836 fue nombrado Presidente de Anatomía y Fisiología en el University College de Londres y tres años más tarde fue elegido FRS. En 1853 Sharpey fue instrumental en recomendar a Lister a Syme como su asistente quirúrgico en Edimburgo, donde la mayoría de los estudios fisiológicos experimentales de Lister se realizarían entre 1853 y 1859, antes de trasladarse a Glasgow para ocupar la Cátedra Regius de Cirugía. Las dos primeras publicaciones fueron estudios histológicos del tejido contráctil del iris y del tejido muscular de la piel. Un período de intensa experimentación dio lugar a 11 artículos fisiológicos entre 1857 y 1859, basados en una extensa y amplia actividad de investigación, que incluyó estudios sobre el control nervioso de las arterias, las primeras etapas de la inflamación, la estructura de las fibras nerviosas y una notable secuencia de experimentos sobre el control nervioso del intestino, con especial referencia a la acción de los nervios «inhibitorios» o simpáticos.

A lo largo de su vida, Lister creyó que los documentos sobre microscopía y fisiología de la inflamación que presentó a la Royal Society en 1857 fueron sus publicaciones más importantes. Sus observaciones iniciales sobre las respuestas vasculares en el pie de rana fueron reforzadas por estudios en el ala del murciélago de sangre caliente. En 1905, cuando tenía 78 años de edad, escribió: ‘Si mis obras son de lectura cuando yo me haya ido, éstos serán los más recordados’;7 y en la Conferencia de Huxley de 1900 fueron estos estudios particulares los que detalló en relación con su trabajo clínico sobre la causa de la inflamación y la supuración.8 Las investigaciones fisiológicas de Lister fueron meticulosas. Edward Sharpey-Schafer, profesor de Fisiología en la Universidad de Edimburgo, observó más tarde que la precisión que Lister había aportado a sus observaciones en fisiología y anatomía microscópica lo había puesto en buena posición en su trabajo posterior para revolucionar la práctica de la cirugía, y mostró el valor de un entrenamiento en fisiología para el cirujano práctico.9

Lister era muy consciente de los avances contemporáneos en la investigación fisiológica en Francia, Alemania y otros países de Europa, y frecuentemente discutía observaciones y resultados con investigadores líderes como Albert von Kölliker, Wilhelm von Wittich, Theodor Schwann y Rudolf Virchow. Fue meticuloso al referirse al trabajo de otros investigadores, y probó sus observaciones e hipótesis con una serie de experimentos propios. Sus observaciones fundamentales sobre el control nervioso de los vasos sanguíneos, por ejemplo, llevaron a un desacuerdo parcial con Eduard Pflüger, quien en 1857 había concluido que los nervios esplácnicos suministraban fibras inhibitorias específicas al músculo de la pared intestinal (Hemmungs-Nervensystem).10 Lister estableció una serie de experimentos para investigar la inervación del intestino por sí mismo, a partir de los cuales publicó muchas observaciones precisas y originales, y en los que tuvo cuidado de reconocer la influencia de otros. En 1884, por ejemplo, 26 años después de la publicación de sus investigaciones sobre la función de los nervios simpáticos intestinales, escribió: «Creo que fui el primero en usar la palabra» inhibitoria «en fisiología inglesa, por consejo de mi viejo amigo el Dr. Sharpey, en referencia a un artículo temprano que estaba a punto de publicar sobre lo que los alemanes llaman el»Sistema Hemmungs-Nervens».’11

Las primeras investigaciones fisiológicas de Lister

La publicación en 1853 del primer gran proyecto de investigación de Lister se refería a la estructura microscópica y la función del iris.12 En ese momento había opiniones opuestas sobre la presencia o ausencia de fibras musculares constrictoras y dilatadoras separadas en el iris.

Lister realizó una visión general de la literatura existente, estudió tejido de caballo, gato, conejo y conejillo de indias, además de seis muestras quirúrgicas tomadas de pacientes durante procedimientos quirúrgicos en el ojo, y describió la estructura y disposición del iris. Su análisis de las observaciones de los trabajadores anteriores fue magistral: en su descripción de la apariencia microscópica de los gránulos dentro de las células musculares, Lister dio crédito a su antiguo maestro, afirmando: «Esta tendencia a la disposición transversal de los gránulos fue notada hace mucho tiempo por el Sr. Wharton Jones, como este caballero me ha informado». En contraste, no era reacio a dar críticas constructivas y reprendió suavemente al eminente cirujano y fisiólogo William Bowman por confundir las fibras musculares con las paredes de los vasos sanguíneos. El documento revela un trabajo minucioso y meticuloso, reportado con una humildad que caracterizó a Lister, quien declaró que sus compromisos le impidieron llevar la investigación más lejos, disculpándose por ofrecer los resultados de una «investigación incompleta». Su hallazgo clave fue demostrar que el iris está compuesto de fibras musculares lisas dispuestas en los músculos constrictores y dilatadores, corrigiendo la creencia de los trabajadores anteriores de que no había músculo pupilar dilatador específico.

El siguiente estudio de Lister, sobre el tejido muscular de la piel, 13 también apareció en Quarterly Journal of Microscopical Science en 1853. Pudo confirmar las observaciones de Albert von Kölliker de que, en contraste con otros mamíferos, en los que los grandes pelos táctiles (las vibrisas) están asociados con el músculo estriado, en los humanos, las fibras musculares lisas son responsables de la función eréctil (horripilación) del cabello. Su destreza manual se demostró al describir un nuevo método para cortar secciones histológicas delgadas del tejido relativamente firme del cuero cabelludo. Tal era la extraordinaria habilidad de la microscopía de Lister que pudo corregir suavemente a Friedrich Gustav Henle, un investigador considerado quizás el más grande histólogo alemán del siglo XIX, por confundir pequeños vasos sanguíneos con fibras musculares. Ambos trabajos histológicos fueron ilustrados con hábiles dibujos realizados con la cámara lucida, que, afirmó Lister, «tiene la gran ventaja de garantizar la exactitud de las proporciones».

La histología y la función del músculo liso (sin rayas) fueron el tema del tercer artículo de Lister, sobre la estructura diminuta de la fibra muscular involuntaria,14 que apareció en la misma revista en 1857. El trabajo fue diseñado para probar las observaciones de Kölliker sobre la estructura de fibras musculares individuales. Lister confirmó las observaciones en el pie de la rana y las extendió al músculo de la pared de las arterias, trabajo que estaba realizando en paralelo en su estudio de las respuestas inflamatorias. Informó que las fibras musculares de los vasos sanguíneos eran similares a las que Kölliker había encontrado en el intestino de cerdo, pero estaban enrolladas en espiral e individualmente alrededor de los vasos dentro de la capa intermedia de la pared.

Un breve informe15 de 1858 se refería al flujo de linfa y grasas emulsionadas (quilo) en el mesenterio del intestino del ratón. El estudio tenía dos objetivos: definir el carácter del flujo en los ganglios linfáticos e investigar la creencia común de que los lácteos en la pared intestinal podían absorber materia sólida del lumen. Después de anestesiar a un ratón con cloroformo, abrió el abdomen y retiró un asa de intestino a una placa de vidrio bajo un microscopio y vio linfa mesentérica fluyendo en un flujo constante, sin contracciones visibles de los vasos linfáticos. Observó fibras musculares en las paredes de los vasos, que contenían válvulas, pero no informó de actividad contráctil rítmica (es posible que la anestesia con cloroformo que había empleado sirviera para inhibir los movimientos en las paredes linfáticas). En la segunda parte de este estudio, Lister alimentó ratones con índigo, una sustancia coloreada que consiste en moléculas a base de grasa indigestible. Descubrió que el índigo no era absorbido por el intestino, y expresó » grandes dudas sobre la posibilidad de absorción de materia sólida por los lácteos.Lister publicó siete artículos en 1858 sobre los resultados de investigaciones fisiológicas experimentales sobre el origen y el mecanismo de la inflamación. Dos de ellas se referían al control nervioso de los vasos sanguines16 y a las primeras etapas de la inflamación.17 Se refirieron a experimentos planeados para investigar una disputa contemporánea entre fisiólogos, sobre el origen del control del calibre de los vasos sanguíneos por el sistema nervioso simpático. Una serie de experimentos, en los que observó el diámetro de los vasos sanguíneos en la red de ranas con un micrómetro ocular antes y después de la ablación de partes del sistema nervioso central, y antes y después de la división del nervio ciático, lo llevaron a concluir, en desacuerdo con Wharton Jones2, que el tono vascular en la pierna estaba bajo el control de la médula espinal y la médula oblonga. Estos experimentos fueron notables por la delicadeza de la técnica y por la lógica de su planificación.

La progresión de la inflamación a supuración—y, a menudo, la muerte—fue un evento común y muy temido después de la cirugía, y dio impulso a los estudios de Lister sobre la inflamación y el flujo de líquido tisular. Sus experimentos sobre las primeras etapas de la inflamación se realizaron en la red del pie de rana y el ala de murciélago, desarrollando el trabajo de Wharton Jones. Lister realizó investigaciones de la adherencia de los eritrocitos, examinó la sangre extraída de su propia falange distal inflamada y la comparó con la sangre de un dedo normal, y dividió su informe en cuatro secciones:

(i) la agregación de células rojas de la sangre cuando se retiran del cuerpo (coagulación),

(ii) la estructura y función de los vasos sanguíneos,

(iii) los efectos de sustancias irritantes en los vasos sanguíneos, y

(iv) los efectos de sustancias irritantes en los tejidos.

Demostró que el flujo capilar en la red de ranas estaba gobernado por la constricción o dilatación de las arterias y estaba afectado por irritación local, trauma o actividad refleja a través del sistema nervioso central. Fue firme en sus observaciones de que las paredes de los capilares estaban desprovistas de fibras musculares, pero altamente elásticas y capaces de grandes variaciones de capacidad determinadas por el flujo arterial en el lecho vascular. Las reacciones vasculares al trauma y a varios irritantes se ilustraron con magníficos dibujos con cámara lúcida que ilustraban la estasis vascular y la congestión en una respuesta nerviosa inicial a la lesión. Señaló que los cambios vasculares iniciales eran el resultado de reflejos a través del sistema nervioso seguidos por cambios vasculares secundarios al daño tisular local. Rickman Godlee escribió de este documento que impresiona al lector por la belleza y simplicidad de los experimentos descritos, la originalidad de los pensamientos y la solidez del razonamiento.18 En una carta fechada el 10 de abril de 1859, Lister citó al eminente neurofisiólogo Brown-Séquard, quien había hablado de las hermosas investigaciones del Sr. Lister, y me dio todo el crédito de establecer lo esencial con respecto a la inflamación.’19

En la conclusión del artículo, Lister relacionó sus observaciones experimentales con situaciones clínicas como el daño en la piel por agua hirviendo y el trauma por incisiones quirúrgicas. Aunque el papel de la infección aún no se había descubierto, estos primeros estudios de la inflamación fueron de importancia fundamental para el futuro trabajo clínico de Lister sobre la curación de heridas y los efectos de la infección en los tejidos. Godlee informó que » el documento fue bien recibido en casa y en el continente y sus conclusiones, con apenas una excepción, han resistido la prueba del tiempo.’20

Siguiendo una observación de que el proceso inflamatorio en algunas formas de septicemia afecta el revestimiento de los vasos sanguíneos, lo que lleva a la coagulación de la sangre dentro de los vasos, Lister más tarde regresó al tema para su Conferencia Crooniana en la Royal Society en 1863.21 Las teorías anteriores habían sugerido que la sangre permanece líquida en los vasos debido a la presencia de una pequeña cantidad de amoníaco. Lister demostró que esas teorías eran erróneas y, a partir de experimentos con longitudes de vena yugular animal, concluyó que el daño al revestimiento de los vasos sanguíneos era una causa importante de coagulación intravascular. No tenía conocimiento de la cascada de coagulación, pero sus observaciones sobre los vasos sanguíneos enfermos contribuyeron a la comprensión actual de la coagulación.

El profundo interés de Lister en el control nervioso de los vasos sanguíneos lo llevó a una investigación del control nervioso del intestino que concluyó con una notable inferencia sobre el modo de acción de los nervios simpáticos en la actividad motora intestinal, que no se confirmó histológicamente durante un siglo. Sus investigaciones, publicadas en Proceedings of the Royal Society, fueron en forma de una carta dirigida al Dr. Sharpey, Secretario de la Sociedad.22 El interés de Lister en el intestino, en un momento en que estaba haciendo un extenso trabajo sobre la función de los vasos sanguíneos en la inflamación, había sido estimulado por la sugerencia de Pflüger de que los nervios esplácnicos suministraban las capas musculares del intestino y contenían fibras inhibitorias específicas, el Sistema Hemmungs-Nervens.10 Fue Sharpey quien sugirió por primera vez que esta frase podría traducirse como «sistema nervioso inhibitorio».11 Pflüger había propuesto la idea de nervios inhibitorios específicos, pero Lister no estuvo de acuerdo: creía que las mismas fibras nerviosas eran responsables del aumento y la disminución de la actividad muscular, dependiendo de la fuerza del estímulo aplicado. Este punto de vista surgió de estudios de vasos sanguíneos en tejidos inflamados en los que Lister había observado que las arterias en el pie de rana se contrajeron después de la aplicación de un estímulo leve y se relajaron con una estimulación más fuerte, actuando—creía—a través de los mismos nervios.

A pesar de esta hipótesis incorrecta, en experimentos que combinaban estimulación nerviosa mecánica y eléctrica realizados en junio y julio de 1858, Lister hizo una importante inferencia sobre el modo de acción de los nervios esplácnicos. Eligió conejos, con sus movimientos intestinales muy activos, para experimentos sin anestesia con cloroformo para evitar su efecto depresor en los reflejos intestinales. En el primer experimento se permitió que una longitud de intestino delgado sobresaliera a través de una incisión en el costado del animal, y se aplicaron electrodos a los nervios viscerales en su origen desde la médula espinal. La estimulación eléctrica causó una relajación completa del intestino, pero la estimulación local del intestino causó una pequeña contracción localizada que no se diseminó al intestino adyacente. Lister concluyó: «esta observación es de importancia fundamental, ya que prueba que la influencia inhibitoria no opera directamente sobre el tejido muscular, sino sobre el aparato nervioso por el cual se producen sus contracciones, en circunstancias ordinarias.’

En el segundo experimento, examinó los efectos de la desvascularización mediante la ligadura de los vasos que suministran un segmento del intestino, un procedimiento que resultó en un aumento del peristaltismo. La estimulación de los nervios simpáticos nuevamente causó una relajación del intestino. Lister concluyó de nuevo que la actividad intestinal estaba controlada por nervios en la pared intestinal que habían sido estimulados por la pérdida de suministro de sangre.

En el experimento final extrajo los nervios finos a un segmento del intestino sin dañar el suministro de sangre. La estimulación del nervio simpático ahora no tenía efecto en el segmento denervado del intestino, que continuó contrayéndose espontáneamente, lo que permitió a Lister concluir:

Además de estos experimentos, su examen histológico de la pared intestinal reveló la presencia de un plexo de neuronas, confirmando la observación de George Meissner del año anterior (1857),23 y concluyó con la notable inferencia: «parece que los intestinos poseen un aparato ganglionar intrínseco que es en todos los casos esencial para los movimientos peristálticos, y, aunque es capaz de acción independiente, es susceptible de ser estimulado o controlado por otras partes del sistema nervioso.»Curiosamente, Lister negó la existencia de nervios simpáticos inhibitorios y concluyó diciendo:

Su mente parecía estar cerrada a la función inhibitoria específica del sistema nervioso simpático, sin embargo, dedujo que los nervios extrínsecos controlaban la actividad motora intestinal indirectamente a través de su efecto en el plexo intramural de las neuronas. Esta conclusión fue generalmente ignorada, y persistió la creencia de que los nervios simpáticos inhibitorios causaban relajación por un efecto directo en las fibras musculares del intestino.

No fue hasta el desarrollo de técnicas histoquímicas a mediados del siglo XX que la creencia de Lister en el efecto de los nervios extrínsecos en el plexo intramural fue confirmada por K. A. Norberg en 196424.Técnicas como la fluorescencia inducida por formalina en los nervios simpáticos adrenérgicos demostraron finalmente la relación sináptica con las neuronas intestinales intrínsecas (ver figura 1). Además, las investigaciones histoquímicas y fisiológicas de los intestinos resecados de pacientes nacidos con la afección conocida como aganglionosis congénita (enfermedad de Hirschsprung), en la que los ganglios intrínsecos de la pared intestinal están ausentes desde el nacimiento, mostraron que las contracciones y relajaciones coordinadas no ocurren en dichos intestinos a pesar de una inervación muscular a menudo densa por parte de los nervios simpáticos y parasimpáticos. Como resultado, los pacientes con esta afección sufren de obstrucción intestinal crónica, 25 algo que en principio podría haberse predicho a partir de la serie de experimentos de Lister.

Conclusiones

En este artículo se ha intentado dilucidar la habilidad de Lister como microscopista y fisiólogo experimental en un momento en que la tecnología disponible para los fisiólogos estaba en su infancia, y mostrar cómo la microscopía proporcionó un componente crucial de la base científica para su futuro trabajo clínico sobre inflamación y sepsis. Muchas de las conclusiones que Lister sacó del meticuloso trabajo inicial, ayudadas por sus agudos poderes de observación, han resistido la prueba del tiempo. El renombrado patólogo Cuthbert Dukes no tenía ninguna duda en cuanto a la estatura de este trabajo temprano, que formó la base de los estudios posteriores sobre la infección y la introducción de la cirugía antiséptica, cuando escribió: «Los documentos de Lister podrían ser estudiados con gran beneficio por aquellos que se dedicarían al trabajo experimental. A lo largo de sus documentos, se muestra a sí mismo como un filósofo inductivo con un genio para ver a la vez el experimento preciso necesario para aclarar un punto dudoso.’26

Notas a pie de página