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La Química Clínica es una disciplina que se ocupa del estudio e investigación de los aspectos químicos de la vida humana a través del uso racional y desarrollo de metodologías analíticas, con la finalidad de contribuir en la promoción, preservación y restablecimiento de la salud del individuo y de la comunidad. Esta disciplina surge como resultado de un proceso de interacción entre dos áreas del conocimiento tradicionales, la Química y la Medicina. La primera, sitúa sus orígenes, técnicos y mágicos a la vez, en la Edad Antigua, sobresaliendo los griegos por sus cuestionamientos y búsqueda de respuestas concernientes a la naturaleza y composición de la materia. Tales de Mileto, Anaxímenes, Heráclito, Aristóteles son algunos de los exponentes que se distinguieron por sus teorías. Por otro lado, la historia de la Medicina tiene su inicio desde los orígenes más remotos del ser humano, ya que éste siempre ha tratado de explicarse la realidad y los acontecimientos trascendentales que tienen lugar en ella como la vida, la enfermedad o la muerte (1). El desarrollo de ambas disciplinas durante siglos transcurrió en un ámbito donde abundaban las supersticiones y especulaciones; creencias tales como la presencia de “espí ritus malignos” que tomaban posesión de las personas causándoles diversas enfermedades eran comunes todavía a finales del siglo XVI, sin embargo, a principios del siglo XVII un importante cambio en la historia de la ciencia empezó a gestarse. Una nueva actitud se identifica en los estudiosos de la época que consistía en investigar la naturaleza con los propios sentidos y expresar las observaciones científicas en un lenguaje matemático exacto, el razonamiento especulativo cedía terreno ante la experimentación y el método hipotético-deductivo científico por excelencia. Una revolu- ción científica había tenido lugar en el siglo XVII (2). A finales del siglo XVIII la relación entre la Química y Medicina se estrecha de manera importante para trabajar y experimentar en un área donde ninguna de las dos se desa rrollaba con total satisfacción: la aplicación de métodos y el uso de instrumentos para realizar análisis químicos y microbiológicos de líquidos y fluidos provenientes de seres humanos. El médico, quien elaboraba el diagnóstico basándose en los signos y síntomas del paciente, consideró que el estudio de los líquidos provenientes del interior del organismo, como la orina, reflejarían de alguna manera el estado de sus pacientes; de igual forma razonó que cuando un paciente manifestaba externamente un aumento de temperatura, un aumento o descenso en su pulso o presión arterial, dolor o un sin número de manifestaciones, éstas debían ser precedidas por cambios bioquímicos en su organismo, los cuales estaban fuera de su capacidad observadora. Fue así como surgen los “asociados” indispensables del médico en la práctica de la medicina; las determinaciones   y los análisis realizados por ellos permitían darse cuenta del estado físico-químico en que se encontraba el paciente en el momento en que la muestra había sido tomada, revelando cambios que aún no habían llegado a manifestarse por sintomatologías o expresiones al alcance del examen clínico. En 1791, el médico y químico francés Antoine Francois Four croy propone por primera vez la idea de establecer laboratorios en los hospitales, y en ellos someter a análisis químico las excreciones, la orina y las “descargas” de los enfermos, con objeto de investigar la naturaleza de las enfermedades (2,3).
EI desarrollo del análisis químico y de la química orgánica producido en la primera mitad del siglo XIX fortaleció la aplicación de técnicas analíticas a los fluidos biológicos con fines diagnósticos. En esa época se crearon varios laboratorios en hospitales universitarios de Würzburg, Viena y Berlín. Johann Joseph Scherer, profesor de química orgánica, fue nombrado en 1842 director del laboratorio de Würzburg. Su trabajo incluía, de acuerdo con su contrato, la ejecución de los exámenes químicos necesarios para los clínicos del hospital. El término de Química Clínica se utilizó por primera vez para nombrar su laboratorio. El “aparataje” del cual disponía para trabajar incluía material de vidrio diverso (tubos, matraces, vasos, embudos), lámparas, baños (agua, aire, arena), balanzas, aparatos de destilación, microscopios y hornos.

Otros científicos de la época que contribuyeron al desarrollo de la Química vinculada con la Medicina con fines diagnósticos fueron Johann Heller quien en 1844 desarrolló una prueba de anillo para detectar la albúmina en orina, alternativa a la prueba de ebullición que su antecesor Richard Bright había realizado en pacientes con hidropesía (edema) y en la que utilizaba sencillamente una cuchara donde calentaba la orina y una vela, observando si coagu laba. En 1848 Henry Bence Jones publicó detalles sobre una proteína urinaria nueva, que se conoce en la actualidad por su nombre, otras pruebas diagnósticas desarrolladas en esa época fueron las de Hermann von Fehling en 1848 para detectar azúcares reductores en orina, Paul Ehrlich en 1884 para identificar bilirrubina por reacción de diazotación, Maurice Jaffe en 1886 para determinación de creatinina con picrato alcalino. Hasta mediados del siglo XIX se dudaba de la existencia de la glucosa en la sangre de los individuos sanos, aunque tiempo atrás, Mathew Dobson había demostrado que tras la evaporación de la orina de los diabéticos se obtenía un residuo sólido el cual olía y sabía como el azúcar, este científico no fue capaz de aislarla del suero. Es hasta 1850 cuando Carl Schmidt llevó a cabo determinaciones bastante exactas de la concentración de glucosa en sangre utilizando un principio de fermentación; por vez primera era posible la determinación cuantitativa de azúcar en ayunas (3).De gran utilidad para el desarrollo de las pruebas químicas tanto en sangre como en orina para la cuantificación de sustancias fue la introducción por Duboscq del colorímetro en 1854 con el cual pudieron realizarse comparaciones de color. En 1885, Liebermann describió una reacción coloreada para identificación de colesterol, la cual fue perfeccionada mas tarde por Burchard. Esta reacción de Liebermann-Burchard, para la determinación de colesterol en sangre ha sido el método utilizado en los laboratorios clínicos durante muchos años hasta Ia llegada de los métodos enzimáticos en los años 70 del siglo XX. A finales del siglo XIX, el principal problema en la Química Clínica era la falta de métodos cuantitativos de análisis que emplearan pequeños volúmenes de sangre, ya que las pruebas químicas diagnósticas con las que se contaba eran de tipo cualitativo o semicuantitativo, y requerían grandes cantidades de sangre; las determinaciones eran muy laboriosas y su realización llevaba mucho tiempo, de forma que en muchos casos la utilidad de los resultados era muy limitada (2,3). Durante los primeros años del siglo XX comienzan a establecerse diferentes disciplinas dentro de los laboratorios clínicos, como la anatomía patológica, la hematología, la microbiología y la química clínica. También se extiende el uso de la jeringa hipodérmica para obtener especímenes de sangre para los análisis químicos lo que facilitó y estimu ló los estudios químicos en sangre humana. Así pues, en el primer cuarto de siglo XX, en la Química Clínica se traba jó fundamentalmente en los métodos para determinar en sangre y orina componentes de interés para el diagnóstico y seguimiento de las enfermedades que fuesen de fácil realización, que requirieran volúmen de muestra pequeño y que los resultados se obtuvieran en poco tiempo. Reinhold demostró los avances en este campo al describir lo que un importante laboratorio, el del Hospital General de Pensilvania, en 1926 tenía la capacidad de realizar (Tabla I) . El laboratorio tenía una plantilla de 3 bioquímicos y un técnico, atendía alrededor de 2500 pacientes y realizaba unos 1000 análisis al mes. Los resultados se entregaban entre 4 y 24 horas, en promedio (3).  En cuanto a las mediciones de enzimas, éstas tuvieron inicio propiamente en 1910, año en el que Julius Wohlgemuth quien trabajaba en eI Departamento de Biología  Experimental del lnstituto Patológico de Berlín, propuso un método para la determinación de la actividad diastasa (amilasa) en sangre y orina, de utilidad para el diagnóstico de las enfermedades pancreáticas. EI método se basaba en el descenso de la concentración de almidón yodado. Wohlgemuth había observado que la oclusión del ductus pancreático, tanto en animales de experimentación como en pacientes, producía un aumento grande de amilasa en orina.

En 1923, Robert Robison detectó una fosfatasa que fraccionaba monoésteres del ácido fosfórico, presente en grandes cantidades en eI hueso. En 1934, se publicó el método de King y Amstrong para la determinación de la actividad fosfatasa alcalina en suero utilizando como sustrato fenilfosfato a pH alcalino y determinando eI fenol liberado con el reactivo de Folin-Ciotecalteau. Durante los años siguientes varios investigadores observaron la presencia de actividades elevadas de fosfatasa alcalina en el suero de enfermos con ictericia obstructiva y en pacientes con enfermedades óseas, como el raquitismo, y las metástasis óseas (4) . EI comienzo del análisis enzimático en sentido moderno se produce en 1935 cuando Warburg y colaboradores des cubren las enzimas que transfieren hidrógeno y la función de las coenzimas correspondientes. Crearon la denominada “prueba óptica” basada en la medida de la absorbancia a 340 nm de las formas reducidas de las coenzimas (NADH y NADPH) . Sin embargo, estos métodos no se pudieron desarrollar plenamente hasta la introducción del espectrómetro por Cary y Beckman en 1941. En relación a la publicación de los métodos analíticos para la determinación de constituyentes en los medios biológicos (sangre y orina principalmente), fue en la revista de la American Association of Biological Chemistry, Journal of BiologicaI Chemistry, donde aparecieron por primera vez, en el año 1905. En Europa, las principales revistas utilizadas  para la publicación de métodos bioquímico-clínicos fueron la alemana Biochemische Zeitschrift, que apareció por vez primera en 1906, la inglesa Biochemical Journal, que apareció también por vez primera en 1906, publicada por la Biochemical Society inglesa. En 1915 comenzó a publicarse The Journal of Laboratory and Clinical Medicine. En 1922  se fundó la Sociedad Americana de Patólogos Clínicos y, en 1931, apareció por vez primera la revista de esta sociedad el American Journal of Clinical Pathology. La Sociedad Americana de Química CIínica (AACC) fue fundada en 1949 y en 1954 apareció por vez primera la revista Clinical Chemistry publicación de esta sociedad (3,4) .

La primera mitad de siglo XX conoce también grandes avances en lo referente a técnicas e instrumentación analítica. Técnicas de separación como la cromatografía, la ultracentrifugación y la electroforesis se aplicaron pronto a los laboratorios clínicos. En 1941 los ingleses Martin y Sygne desarrollaron la cromatografía de reparto, utilizaron columnas de gel de sílice y mas tarde Cousden, Gordon y Martin sustituyeron el soporte de gel de sílice por tiras de papel creando de esta manera la cromatografía en papel. Por estos trabajos recibieron el premio Nobel. En 1950, se presenta la electroforesis en papel para la separación de proteínas séricas. Varios laboratorios en Estados Unidos, Alemania y Suecia comunican casi simultáneamente la técnica, con diferencias en cuanto a las cámaras, los métodos de tinción y los métodos de cuantificación. Durante los años 30 a 60 se fueron mejorando los métodos analíticos. Los objetivos fundamentales eran la reducción de la cantidad de muestra requerida, la simplificación y la rapidez. Para todo ello fue de importancia capital el colorímetro fotoeléctrico mejorado a lo largo de estos años que adquirieron gran popularidad como los Coleman, Spectronic y Eppendorf. En 1945, dan inicio las pruebas bioquímicas en fase sólida. La compañía Ames puso en el mercado Clinitest, tabletas reactivas efervescentes compuestas por sulfato de cobre y un álcali, que reaccionaban con las sustancias reductoras de la orina para producir óxido cuproso. Era una prueba para azúcares reductores en orina más rápida y simple que la prueba de Benedict utilizada hasta entonces. Tras el Clinitest, la compañía Ames desarrolló otras pruebas en tabletas para orina como el Acetest para metilcetonas lanzado en 1949 y el Ictiotest para bilirrubina producido en 1953. En 1957 Free y colaboradores presentaron el Clinistix; ambas tiras reactivas para la determinación de glucosa en orina. La introducción de la tecnología química de las tiras reactivas de sumergir y leer para los análisis de orina representó un hito fundamental en los estudios realizados con este fluido biológico. Posteriormente, se produjeron combinaciones de dos o mas pruebas sobre la misma tira de papel de filtro (4).

En el año 1957, Leonard T. Skeggs publicó en la revista American Journal of Clinical Pathology un trabajo titulado “An automated method for colorimetric analysis” que representa eI comienzo de la era de la automatización en los laboratorios clínicos y la transformación de éstos. En este trabajo se describía un analizador de flujo continuo para la determinación de urea en suero. Un año después la empresa Technicon comercializaba el primer analizador automático para química clínica. La automatización representó un cambio profundo de los laboratorios clínicos, ya que no solo permitió atender el número cada vez mayor de solicitudes que recibía el laboratorio, sino también controlar mejor todos los pasos y conseguir que todas las muestras que se analizaban estuvieran sometidas a las mismas manipulaciones. EI incremento de la demanda de determinaciones, así como el crecimiento de la industria química, producido a comienzo de los años 60, Ilevaron a un gran número de compañías a fabricar reactivos para las determinaciones analíticas de los laboratorios clínicos. Surgen de esta manera lo que hoy lIamamos equipo de reactivos. La fabricación industrial de reactivos en grandes cantidades aseguraba una estandarización de los análisis y garantizaba mejor su calidad. Estos dos hechos, la automalización y la producción industrial de reactivos, condujeron a un cambio radical de los laboratorios clínicos (4,5).

En el momento actual y como resultado del gigantesco avance en la tecnología así como del nacimiento de la medicina molecular basada en la Biología Molecular, la Química clínica se coloca en la era de la revolución genómica, por lo que ha tenido que incursionar o profundizar en conocimientos comprendidos dentro de las nuevas ciencias globales denominadas “ómicas” y en nuevas metodologías que surgen para realizar diagnósticos de enfermedades a nivel molecular. Los principales esfuerzos de investigación en estos campos incluyen el alineamiento de secuencias y predicción de genes, alineamiento estructural de proteínas, predicción de estructura de proteínas, interacciones proteí- na-proteína. Otros objetivos incluyen el estudio de la regulación genética para interpretar perfiles de expresión génica utilizando datos de chips de ADN o espectrometría de masas, contando con importantes servidores de acceso público, como el del NCBI (National Center for Biotechnology Information), que permiten acceder a la secuencia comple ta del genoma de decenas de organismos y a las secuencias de cientos de miles de genes de distintos organismos (5). Al tomar en cuenta las ciencias “ómicas” la Química Clínica destaca su apertura a una nueva mentalidad en la que se desarrolla una visión global de los procesos biológicos, escenario que se presenta como el futuro de los laboratorios de análisis clínicos.
 

Palabras clave: Historia laboratorio diagnóstico salud

2021-09-01   |   35,555 visitas   |   Evalua este artículo 0 valoraciones

Vol. 15 Núm.1. Enero-Junio 2020 Pags. 11-14 Rev Invest Cien Sal 2020; 15(1)