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Friday, July 22, 2016

A history of malignancy

Mankind’s relationship with cancer and attempts to cure it stretch throughout history, from ancient Egypt to present.

The Agnew Clinic, by Thomas Eakins, 1889. (Public domain.)

CANCER IS perhaps the most feared and infamous disease of our time. A cancer diagnosis implies, even in the best case scenario, a period of severe emotional burden for the patient and their loved ones, with the prospect of an uncertain future, uncomfortable and prolonged treatments, and the absolute disruption of the patient’s life, whilst beating the disease becomes the main goal.

Despite this, we are incredibly fortunate to live in an era in which we have a profound knowledge of cancer’s nature and causes, as well as effective ways to treat many of its hundreds of types and subtypes. For us, the horror that this disease must have conveyed in past ages, when society did not even have the certainty of knowing what cancer was, is almost unimaginable. Numerous historical descriptions of cancer cases illustrate the utter despair that used to accompany the malady, and the extreme measures which patients, medics and surgeons were all willing to take in attempts to resolve it.

The first records of cancer trace back to the ancient Egyptian and Greek civilisations. However, such evidence is ambiguous and scarce, which may be due to two factors. On the one hand, it is likely that the short life expectancy at the time — some twenty-five or thirty years for the less privileged classes — together with differences in nutrition and other environmental factors, prevented a high incidence of cancer in these early populations. Today, it is well known that the main risk factors in the development of cancer are age and exposure to the carcinogenic effects of external agents, such as ultraviolet light and cigarette smoke. On the other hand, medical diagnosis thousands of years ago was more an art than a science, often being notably imprecise; many descriptions of ‘cancer’ in antiquity might well refer to other maladies, from ulcers or inflammation to leprosy. Add to this the fact that only those tumours located on or near the body’s surface could possibly be detected.

As Alanna Skuse’s book Constructions of Cancer in Early Modern England emphasises, in order to comprehend the ways of diagnosing and treating cancer in times gone by, it is first necessary to know the prevailing medical model back then, which differs extraordinarily from the present one. Until the early nineteenth century, Galenism or humoralism, born in classical Greece by the hand of Hippocrates and Galen of Pergamon, dominated medical thought. This theory is founded on the notion that there are four different humours flowing within the body: phlegm, blood, cholera and melancholy. These four fluids mix together to form the so-called ‘nutritive blood’, which circulates inside the blood vessels. Human health thus relied on a delicate balance between the four humours, every disease being considered as the consequence of an unhealthy imbalance, which arose from a combination of innate predispositions and environmental factors. Not only did the humours affect physical health, but also personality itself, with the predominance of one of the four fluids resulting in persons of phlegmatic, sanguine, choleric or melancholic character, respectively. Cancer, in particular, was strongly linked to the build-up and subsequent corruption of melancholy in certain areas of the body.

Cancer has always been distinguished from many other fatal diseases. Its perception as a condition derived from the body itself, but at the same time capable of slowly consuming it, embodied the malady as a conscious creature that surreptitiously ‘devoured’ the body from within. This is the origin of the term ‘malignancy’, which has survived the advent of modern medicine. The word ‘cancer’, for its part, has considerably ancient roots: the term is derived from the Greek karkinos, ‘crab’. The association between animal and disease apparently had its inception in the crab-like shape of certain tumours, as well as in the fierce resistance imposed against any attempt of cure, which calls to mind the crab’s strong grip. Images of cancer as a cruel, flesh-eating disease also led to a metaphorical identification with other animals, like the wolf or the worm; similes that, over time, sometimes degenerated into literal parallels, with some texts relating the actual presence of wolves and worms inside a tumour.

The female breast was without a doubt, and until some two centuries ago, the disease’s quintessential site, to the extent that the term ‘cancer’ was understood, unless otherwise indicated, as breast cancer. In fact, medical writings from the long period spanning the Middle Ages to the eighteenth century — in which medicine was an invariably masculine field — repeatedly describe the female body as something mysterious, capable of engendering life while also imperfect and vulnerable. There existed a widespread belief that women normally had difficulty in regulating their body’s humoral composition, which resulted in strange phenomena such as menstruation, whereby the body got rid of a harmful excess of humours. Curiously, whilst cancers in men, including tumours in the genital area, were never considered to be a consequence of masculine physiology, but the effect of a humoral imbalance caused by lifestyle, it was common practice to attribute the apparently elevated breast cancer incidence to different ‘defects’ in feminine anatomy, which were unavoidably linked to the enigmatic features that distinguished women from men. Of particular prevalence was the notion that the accumulation of milk in the breasts, perhaps due to a reticence of the woman to breastfeed, led to degradation of the fluid, having a noxious effect on the bosom. On the other hand, blows and bruises, which were not rare in times when domestic violence was perfectly acceptable, if not defendable, were also associated with the appearance of tumours. So well established was such relationship that, in eighteenth-century England, a man was brought to court accused of causing a woman’s cancer after punching one of her breasts in the street.

In those times, cancer therapy involved the application of progressively more aggressive treatments, as the tumour proved resistant to the ‘softer’ options. The first stage was usually based around considering the disease as the consequence of a humoral imbalance: prescriptions of diet, exercise and complex concoctions with anti-inflammatory, sedative or even toxic properties were aimed at averting the harmful build-up of melancholy in the patient’s body. Some remedies, due to the proposed association with various creatures, attempted a ‘like versus like’ approach, featuring ingredients such as crab shell powder, mashed worms or wolf tongue. This illustrates how the medical discourse gradually shifted from a symbolic identification of cancer with these animals to a belief in their literal implication in the disease. However, once these proved to be ineffective, the next step could be the application of extremely aggressive substances, such as mercury and arsenic — which could be considered as a primitive form of chemotherapy. These chemicals, with their tremendous corrosive power, were sometimes considered the only thing capable of thwarting the flesh-eating impetus of a rebellious cancer. Although the side effects of such treatments were so serious that many doctors strongly opposed their use, most patients would choose them in order to escape the most terrible weapon of the medical arsenal — surgery.

The illustrations in Johannes Scultetus's book Het vermeerderde wapenhuis der heel-musters (1748) exemplify the dehumanisation of the patient as a way to ignore their tremendous suffering. (Image courtesy of Wellcome Library, under a CC-BY 4.0 licence.)

If even the most extreme chemical remedies had no effect, some patients were persuaded that the only hope of cure lay in trying to excise the tumour. Whereas many of today’s medical interventions have minimal impact on the patient’s life, only two centuries ago the situation was radically different. Before the advent of anaesthesia, antiseptics and antibiotics, even the least invasive operations not only caused terrible pain, but also put the patient at risk of death due to haemorrhage, infection and other complications. All of the above made surgery the most dangerous and feared of medical procedures. Lacking modern anaesthesia, surgeons administered opiates and alcohol before the operation, in order to make it more bearable; however, the patient was to be kept awake, since unconsciousness could signal excessive blood loss or other problems.

Cancer surgeries were particularly risky, invasive, lengthy and painful, to an extreme that probably eludes the imagination of modern man. Breast cancer being the most frequent form of the disease, most surgeries were radical mastectomies — complete amputations of the breast — although there are also descriptions of interventions in areas as diverse as the eyes, legs and scrotum. The most complex surgeries took several days, during each one of which the patient’s body was opened with blades or similar instruments in order to excise as large a part of the tumour as possible; the wound was later cauterised with sizzling irons or pledgets. The patient stayed at the surgery overnight, in excruciating pain; and, if necessary, the process was repeated the following day.

It is evident that the reason for cancer patients agreeing to undergo such brutal interventions was the belief that this was the only way to avoid death. On the other hand, the majority of such operations resulted in the patient's demise; it is likely, therefore, that surgeons were not eager to complete them, since deaths could land a lasting blow to their reputation, and therefore to their income. It is to be supposed that surgeons agreed to carry out such risky surgeries due to a moral desire to alleviate the suffering of advanced cancer patients. The paradox of the surgeon, who damages the patient in order to heal them, has been highlighted by medical historians throughout the centuries.

Nevertheless, even if both surgeon and patient agreed that surgery was the best option, this was no easy undertaking for either. Such was the suffering of patients during operations that multiple assistants were needed to hold them in place during the whole procedure — as well as to prepare the instruments. The patients’ traumatic screams of agony made the longest operations emotionally strenuous. As a consequence, surgeons mentally prepared themselves to ignore any signs of suffering, suppressing the patient’s presence to focus on the extirpation of the tumour; this attitude earned surgeons a reputation for heartlessness, being sometimes compared to butchers or torturers. Medical texts from past times clearly reflect their obliviousness to the patient during surgery as a way to ignore their tremendous agony: no one description of an operation mentions the state of the patient as a person, but just as a body wherein the battle against the tumour progresses. In the same vein, the illustrations in these texts show women with invariably peaceful expressions, even during the perforation or amputation of their breasts. Those records that have survived suggest that, as opposed to the ‘softer’ treatments, once the operation was agreed upon, the patient moved off the scene, leaving surgeon and cancer alone.

Doubtless, both practitioners and patients must have contended with the decision of how far it was worth going to try to cure a disease that, after all, could well be incurable. The fact that a large proportion of cancer treatments transpired to be just as painful as the disease itself — and that surgeries often resulted in death — made some patients incline towards palliative treatments, aimed simply at delaying death and alleviating suffering as far as possible. The main components were plants with analgesic and opiate properties, such as laudanum. There can be no doubt that, in the most advanced cases, patients would also resort to these kind of medicines to achieve a painless death.

Although before the twentieth century there was no shortage of devastating or highly contagious diseases against which medicine could do little, cancer has always stood out amongst them due to its particularly ‘evil’ nature. The characterisation of cancer as an entity belonging to the body and, at the same time, utterly alien to it, with a cruel and treacherous disposition, has survived until our time and can even be recognised in many media campaigns related to the disease. The frequent use of cancer as a symbol of internal corruption and moral degradation is not new either; in fact, few aspects of the relationship between humanity and cancer are. What has changed in this last century, however, is the astounding power of science and medicine to diagnose and treat this malady, delve into its causes and, with colossal efforts, slowly advance on the trail to put an end to it. As terrible as the impact of cancer may be, we must not forget that the horizon has never been brighter than today.

Special thanks are due to Isobelle Bolton for her invaluable help with translation.

Skuse, A. Constructions of Cancer in Early Modern England (Palgrave Macmillan, 2015).
David, A.R., Zimmerman, M.R. Cancer: an old disease, a new disease or something in between? Nature Reviews Cancer (2010).

Una historia de malignidad

La relación de la humanidad con el cáncer y los intentos de curar el mismo se extienden a través de la historia, desde el antiguo Egipto hasta hoy.

The Agnew Clinic, por Thomas Eakins, 1889. (Dominio público.)

EL CÁNCER ES quizá la enfermedad más temida e infame de nuestro tiempo. Una diagnosis de cáncer supone, incluso en los mejores casos, un periodo de tremenda carga emocional para el paciente y sus seres queridos, marcado por la perspectiva de un futuro incierto, incómodos y prolongados tratamientos, y la disrupción absoluta de la vida del paciente, donde vencer a la enfermedad se transforma en la principal meta.

A pesar de esto, somos increíblemente afortunados de vivir en una época en la que se dispone de un conocimiento detallado acerca de la naturaleza del cáncer, sus causas y las formas más eficaces de tratar muchos de sus cientos de tipos y subtipos. Para nosotros, el horror que esta enfermedad debía de transmitir en tiempos pasados, cuando ni siquiera existía la certeza de saber qué era el cáncer, es casi inimaginable. Numerosas descripciones históricas de casos de cáncer ilustran la intensa desesperación que solía acompañar a este mal, y los extremos a los que pacientes, médicos y cirujanos por igual estaban dispuestos a llegar con tal de intentar ponerle fin.

Los primeros escritos sobre cáncer se remontan a las civilizaciones griega y egipcia, aunque tales evidencias son ambiguas y escasas, posiblemente debido a dos factores. Por una parte, es probable que la corta esperanza de vida propia de la época —unos veinticinco o treinta años para las clases menos privilegiadas—, junto con diferencias en la alimentación y otros factores ambientales, impidieran una alta incidencia de cáncer en estas poblaciones. Hoy en día es bien sabido que los principales factores de riesgo en el desarrollo de cáncer son la edad y la exposición a los efectos cancerígenos de agentes externos, tales como la luz ultravioleta o el humo de tabaco. Por otra parte, la diagnosis médica en la antigüedad era más un arte que una ciencia, llegando a ser notablemente imprecisa; muchas descripciones escritas de ‘cáncer’ bien podrían referirse a otros males, desde úlceras o inflamaciones hasta lepra. Esto probablemente se aliaba con el hecho de que sólo aquellos tumores situados en la superficie del cuerpo, o cerca de ésta, podían ser detectados.

Tal como el libro Constructions of Cancer in Early Modern England, de Alanna Skuse, recalca, a fin de comprender las formas de diagnosticar y tratar el cáncer en tiempos pasados, primero es necesario conocer el paradigma médico de aquel entonces, el cual difiere extraordinariamente con el de nuestros días. Hasta principios del siglo XIX, la corriente médica dominante era el llamado galenismo o humoralismo, nacido en la Grecia clásica de la mano de Hipócrates y Galeno de Pérgamo. Esta teoría se basa en la noción de que a través del cuerpo circulan cuatro tipos de humores: la flema, la sangre, la cólera y la melancolía. Estos cuatro fluidos se mezclan para formar la llamada ‘sangre nutritiva’, la cual fluye por los vasos sanguíneos. La salud humana dependía de un delicado equilibrio entre estos cuatro humores, y toda enfermedad era considerada como la consecuencia de un desequilibrio insano, causado por una combinación de predisposiciones innatas y factores ambientales. No sólo afectaban estos humores a la salud física, sino también a la propia personalidad, tal que la predominancia de uno de los cuatro fluidos resultaba en personas de carácter flemático, jovial, colérico o melancólico, respectivamente. En particular, el cáncer estaba firmemente asociado a la acumulación y consiguiente degradación de la melancolía en ciertas partes del cuerpo.

El cáncer se ha distinguido siempre de las otras muchas enfermedades fatales del ser humano. La percepción del cáncer como una enfermedad originada a partir del propio cuerpo, pero al mismo tiempo capaz de consumirlo lentamente, condujo a una personificación de la enfermedad como una criatura consciente y maligna que ‘devoraba’ el cuerpo subrepticiamente desde el interior. Éste es el origen del término ‘malignidad’, que ha sobrevivido a la incluso a la llegada de la medicina moderna. El propio término ‘cáncer’ cuenta con raíces considerablemente antiguas: el nombre proviene del griego karkinos, ‘cangrejo’. La asociación entre enfermedad y animal derivó, aparentemente, del parecido entre la forma de ciertos tumores y la de un cangrejo, así como de la tenaz resistencia que la enfermedad presenta ante cualquier intento de cura, y que recuerda a la firmeza con que el cangrejo se aferra a la roca. La imagen del cáncer como enfermedad cruel y voraz llevó también a una identificación metafórica con otros animales, como el lobo o el gusano; símiles que, con el paso del tiempo, llegaron a degenerar en paralelismos literales, con algunos textos relatando la presencia real de lobos y gusanos en el interior de tumores.

El pecho femenino fue sin duda, y hasta hace unos dos siglos, el sitio de la enfermedad por excelencia, hasta el punto de que el término ‘cáncer’ era entendido, salvo que se indicara lo contrario, como cáncer de mama. De hecho, escritos médicos del amplio periodo que abarca desde la Edad Media hasta el siglo XVIII —en el que la medicina era un campo invariablemente masculino— describen repetidamente el cuerpo de la mujer como algo misterioso, capaz de generar vida, aunque también imperfecto y vulnerable. Existía una creencia generalizada de que las mujeres tenían dificultad a la hora de regular la composición humoral de su cuerpo, lo que desembocaba en fenómenos extraños como la menstruación, mediante la cual el cuerpo se libraba de un exceso perjudicial de humores. Curiosamente, mientras que los cánceres en hombres, incluyendo tumores en la zona genital, nunca se consideraban una consecuencia de la fisiología masculina, sino el efecto de un desequilibrio humoral causado por un estilo de vida inadecuado, era común achacar la aparentemente elevada incidencia de cáncer de mama a diferentes ‘defectos’ en la anatomía femenina, algo inevitablemente asociado a las enigmáticas cualidades que distinguían a mujeres de hombres. Era particularmente prevalente la noción de que la acumulación de leche en los pechos, quizá debido a una reticencia de la mujer a dar el pecho, provocaba la acumulación y degradación de dicho fluido, con efectos nocivos sobre el seno femenino. Por otro lado, los golpes y moratones, que no eran raros en tiempos en los que la violencia doméstica era perfectamente tolerada, si no defendida, también estaban asociados con la aparición de tumores. Tan establecida estaba dicha relación que, en la Inglaterra del siglo XVIII, un hombre fue llevado a juicio acusado de provocar un cáncer a una mujer al propinarle un puñetazo en el pecho en plena calle.

La forma en que la medicina se enfrentaba al cáncer en estos tiempos conllevaba la aplicación de terapias progresivamente más agresivas, conforme el tumor se mostraba invulnerable a aquellas más ‘suaves’. El primer recurso solía basarse en la consideración de la enfermedad como la consecuencia de un desequilibrio humoral: recomendaciones de dieta, ejercicio y complejas pócimas con propiedades antiinflamatorias, sedantes o incluso tóxicas, iban dirigidas a compensar la acumulación de melancolía en el cuerpo del paciente. Algunos remedios, dada la asociación de la enfermedad con diferentes criaturas, intentaban una aproximación de ‘igual contra igual’, incluyendo ingredientes tales como polvo de coraza de cangrejo, gusanos o lengua de lobo. Esto refleja cómo el discurso médico se desvió progresivamente de una identificación metafórica del cáncer con estos animales hacia un creencia en la implicación literal de los mismos en la enfermedad. No obstante, una vez que estos remedios fallaban, el siguiente paso solía consistir en la aplicación de sustancias extremadamente agresivas, tales como el mercurio y el arsénico —las cuales podrían ser consideradas como una forma primitiva de quimioterapia—. Estas sustancias, con su tremenda potencia corrosiva, eran juzgadas en ocasiones como lo único capaz de hacer frente al ímpetu devorador de un cáncer rebelde. Aunque los efectos secundarios de tales tratamientos eran tan severos que muchos médicos se oponían terminantemente a su uso, la mayoría de pacientes optaba por ellos con tal de escapar a la más terrible arma del arsenal médico: la cirugía.

Las ilustraciones del libro de Johannes Scultetus Het vermeerderde wapenhuis der heel-musters (1748) ejemplifican la deshumanización del paciente como medio de ignorar su enorme sufrimiento. (Imagen cortesía de la Wellcome Library, bajo licencia CC-BY 4.0.)

Cuando hasta los remedios químicos más agresivos se mostraban ineficaces, algunos pacientes eran persuadidos de que la única esperanza de cura residía en tratar de extirpar el tumor. Mientras que muchas de las intervenciones médicas de hoy en día suponen un impacto mínimo en la vida del paciente, hace sólo dos siglos el panorama era bien distinto. Antes de la llegada de la anestesia, los antisépticos y los antibióticos, incluso las operaciones menos invasivas no sólo provocaban un dolor terrible, sino que ponían al paciente en riesgo de muerte a causa de hemorragias, infecciones u otras complicaciones. Todo esto hacía de la cirugía el más peligroso y temido de todos los procedimientos médicos. A falta de anestesia, los cirujanos administraban opiáceos y alcohol antes de la operación, con objeto de hacerla más llevadera; no obstante, el paciente debía permanecer despierto, dado que la inconsciencia podía ser síntoma de una excesiva pérdida de sangre u otros problemas.

Las cirugías de cáncer eran particularmente arriesgadas, invasivas, prolongadas y dolorosas, hasta un extremo que probablemente escapa a la imaginación del hombre moderno. Al ser el cáncer de mama la variante más frecuente de la enfermedad, la mayoría de cirugías eran mastectomías radicales —amputaciones completas del pecho—, aunque también existen descripciones de operaciones en zonas tan variadas como los ojos, las piernas o el escroto. Las cirugías más complejas llevaban varios días, en cada uno de los cuales el cuerpo del paciente era abierto con cuchillos o instrumentos similares a fin de extirpar la mayor parte posible del tumor; la herida era luego cauterizada con hierros al rojo vivo o vendajes. El paciente permanecía en la consulta durante la noche, en un intenso dolor y, de ser necesario, el proceso se repetía al día siguiente.

Resulta evidente que la razón por la que los enfermos de cáncer accedían a someterse a tan brutales intervenciones era el convencimiento de que éste era el único modo de evitar la muerte. Por otra parte, la mayoría de estas operaciones terminaban con la vida del paciente, por lo que es improbable que los cirujanos estuvieran deseosos de llevarlas a cabo, dado que tales fracasos podían suponer un golpe duradero a su reputación y sus ingresos. Es de suponer que los cirujanos accedían, por su parte, a realizar cirugías tan arriesgadas debido a una necesidad moral de intentar aliviar el sufrimiento de los enfermos de cáncer avanzado. La paradoja del cirujano, que hiere al paciente con el fin de curarlo, ha sido señalada por los historiadores médicos a lo largo de los siglos.

No obstante, aunque tanto cirujano como paciente acordaran que la cirugía era la mejor alternativa, ésta no resultaba un proceso fácil para ninguno. Tal era el sufrimiento de los pacientes durante las operaciones que se necesitaba la ayuda de varios asistentes para sujetarlos durante el curso de las mismas —además de para preparar el instrumental—. Los gritos de agonía del paciente volvían las operaciones más largas emocionalmente agotadoras y desalentadoras. En consecuencia, los cirujanos se mentalizaban para ignorar tales signos de sufrimiento, suprimiendo la presencia del paciente y centrándose en la extirpación del tumor; dicha actitud les valió fama de despiadados, llegando a ser comparados con carniceros o torturadores. Los textos médicos de épocas pasadas reflejan claramente la anulación del paciente durante la operación como forma de ignorar su tormento: en ninguna descripción de una cirugía se menciona el estado del paciente como persona, sino sólo como el cuerpo donde la batalla contra el tumor se desarrolla. Las ilustraciones de estos textos, análogamente, muestran a mujeres con una expresión invariablemente serena, incluso mientras uno de sus pechos es perforado o amputado. Los registros que se conservan sugieren que, a diferencia de lo que ocurría en tratamientos más ‘leves’, una vez que la operación era acordada el paciente salía de escena, dejando solos al cirujano y al cáncer.

Es evidente que tanto médicos como pacientes debían afrontar la decisión de hasta qué punto valía la pena llegar con tal de intentar curar una enfermedad que, después de todo, bien podía ser incurable. El hecho de que gran parte de los tratamientos de cáncer resultaran tan dolorosos como la propia enfermedad —y que las cirugías a menudo terminaran en defunción— hacía a algunos enfermos decidirse por tratamientos paliativos, dirigidos simplemente a retrasar la muerte y aliviar el sufrimiento en la medida de lo posible. Los principales ingredientes de estos remedios eran plantas con efectos analgésicos y opiáceos, tales como el láudano. No cabe duda de que, en los casos más avanzados, los enfermos recurrían también a este tipo de sustancias para lograr una muerte indolora.

Aunque, hasta el siglo pasado, la humanidad convivía con una variedad de enfermedades devastadoras o altamente contagiosas frente a las que la medicina poco podía hacer, el cáncer siempre se ha destacado entre ellas por su particular naturaleza ‘maligna’. La caracterización del cáncer como una entidad a la vez propia y profundamente extraña al cuerpo, con una disposición cruel y traicionera, ha sobrevivido hasta nuestros días y es apreciable en muchas campañas mediáticas relacionadas con la enfermedad. El uso que a menudo se hace del cáncer como símbolo de corrupción interna y degradación moral tampoco es nuevo; de hecho, pocos aspectos de la relación entre el cáncer y la humanidad lo son. Lo que sí ha cambiado en este último siglo, sin embargo, es el extraordinario poder de la ciencia y la medicina para diagnosticar y tratar este mal, ahondar en sus causas y, con colosales esfuerzos, avanzar lentamente en el camino para ponerle fin. Por muy terrible que el impacto del cáncer pueda ser, no debemos olvidar que el horizonte nunca ha sido tan brillante como hoy.

Skuse, A. Constructions of Cancer in Early Modern England (Palgrave Macmillan, 2015).
David, A.R., Zimmerman, M.R. Cancer: an old disease, a new disease or something in between? Nature Reviews Cancer (2010).

Thursday, June 9, 2016

“Who would look after me?”

Relieving the impact of the recent Ebola outbreak on the affected regions’ health-care services will only be possible with years of effort.

Sheik Humarr Khan. (Credit: Pardis Sabeti.)

AS THE EBOLA epidemic in Western Africa wanes and vanishes from the media, it should be remembered that its effects have not vanished from the affected communities, nor will they for many years. In what has been the largest and longest outbreak on record of this viral haemorrhagic fever in humans, the Ebola virus sowed devastation throughout Guinea, Liberia and Sierra Leone during the course of the last two years, infecting over twenty-eight thousand people and claiming more than eleven thousand lives. The victims include numerous health-care professionals — doctors, nurses and others — who comprised the first line of response to the epidemic, risking their lives for their patients. Amongst these many health-care workers was Sheik Humarr Khan. His story is remarkable not for the way in which he died, but for the moral decisions that defined the trajectory of his life, and that would eventually lead to his death.

A native of Sierra Leone, Khan had dreamed of being a doctor since childhood. Part of his inspiration came from the story of a German doctor who had died of Lassa fever, another potentially lethal viral disease, after moving to Sierra Leone to help treat sufferers of the said malady. As with this doctor, Khan had a need to help the sick, being of the firm opinion that medicine should serve everyone, not only those able to afford it.

Following his vocation, and conquering the enormous difficulties imposed by his environment, Khan finally qualified in medicine and surgery from the College of Medicine and Allied Health Sciences of the University of Sierra Leone in 2002, and over the following twelve years he rose to prominence as one of Western Africa’s leading virologists. His commitment to the sick and his bravery became clear when, in 2005, he took the lead of the Kenema Government Hospital’s Lassa Fever Programme, after his predecessor’s death due to accidental infection with the Lassa virus. The Lassa Fever Programme currently has the only medical unit in the world that is exclusively dedicated to the treatment and research of a viral haemorrhagic fever, and becoming its head entailed Khan to move to the remote and neglected rural region of Kenema, turning down more lucrative job offers in the capital, Freetown. But if life had taught Khan something, it was that the needs of the patients and the community, and not money or prestige, were the only thing worthy of working for — something that not all doctors can say of themselves.

Khan’s research on Lassa fever was of great significance, despite his lack of resources — the norm for most scientists and health-care workers in this part of the world — and focused on questions relative to the evolution and adaption of the virus responsible for the disease. Khan was also deeply involved in the education of future medical professionals at the College of Medicine and Allied Health Sciences, where he studied, for he believed that the quality of this education was fundamental to improving the country’s health system. Those who knew him recall that where Khan really shone was in his personal treatment and his humanity, which made him one of the most outstanding and cherished personalities in the Kenema region.

Facilities of the Kenema Government Hospital’s Lassa Fever Programme, headed by Khan between 2005 and 2014. (Credit: Stephen Gire.)

When the Ebola outbreak reached Sierra Leone in 2014, the government asked Khan for help to direct the response to the epidemic. In spite of the clear hazard involved in such a commitment, the doctor accepted, leaving aside his engagements to teach abroad and devoting entirely to this task. Every day he tended to patients and helped to coordinate the efforts to control the disease, speaking with government officials and many others involved. He also shelved his Lassa research when the hospital became overflown with Ebola cases, starting to study instead the speed at which the Ebola virus mutates and evolves. Although he was very aware of the risks he ran whilst holding such a position, he never stopped working to ensure that his patients received the best possible attention. His response to his family’s concerns was simple: “If I refused to look after them, who would look after me?”

In July 2014, Khan began showing symptoms of Ebola infection. His illness and death that same month sparked great social unrest in the region, due to the fact that the medical workers from Médecins Sans Frontières (Doctors Without Borders) who tended him opted not to use an unproven experimental treatment on him, considering the risks to exceed any possible benefit. A few weeks later, the World Health Organization declared the application of experimental treatments to Ebola patients to be ethical.

After Khan died on 29 July, aged 39, Sierra Leone’s president, Ernest Bai Koroma, declared him a national hero, thanking him for having saved over a hundred lives. A new centre for the treatment of haemorrhagic fevers in Kenema will be christened in his honour, and his family has established a foundation in his name, with the aim of assisting those families that were profoundly hit by the outbreak, as well as helping to pay for the training of future doctors and researchers.

It would be false and unfair to say that Khan’s story is unique. Many other health-care professionals could be mentioned, each one of them with their own inspiring and grievous story. Ebola has claimed the lives of over five hundred medical workers in Western Africa, a sad price for the selfless will to help the sick. The many others who risked their lives and survived deserve no less respect and attention. Besides the ineffable emotional damage caused by the epidemic, the death of all these professionals constitutes a severe blow to the health-care and research systems of the affected regions. Recovery will only be possible through many years of work, accompanied by the implementation of extensive international aid programmes dedicated to the training of new medical workers — something which might never materialise. This is of urgent importance now that the Ebola virus has been found to persist in the central nervous system and the reproductive organs of some survivors many months after the disappearance of the disease’s symptoms, and to be transmitted from these carrier survivors to their uninfected sexual partners, thus posing an extremely serious risk of new infectious outbreaks. Moreover, it must be borne in mind that Ebola is but one of many diseases that these countries face, including malaria, HIV/AIDS and yellow fever, which also depend on specialised medical staff for their prevention, treatment and control.

As demonstrated all-too-often by the more unfortunate regions of the planet, devastating adversity can bring to the surface the breath-taking determination and self-sacrifice of those committed to putting an end to it. It has been thanks to the tremendous efforts, and sometimes to the lives, of dedicated professionals like Sheik Humarr Khan, that the epidemic could finally be controlled. Nonetheless, the death of so many indispensable members of these communities exacerbates the impact on countries in which the aftermath of Ebola will remain woefully present for a long time.

Special thanks are due to Isobelle Bolton for her invaluable help with translation.

Gibney, E. et al. Nature’s 10. Ten people who mattered this year. Nature (2014).
Green, A. Obituary: Sheik Humarr Khan. The Lancet (2014).
Bausch, D.G. et al. A tribute to Sheik Humarr Khan and all the healthcare workers in West Africa who have sacrificed in the fight against Ebola virus disease: Mae we hush. Antiviral Research (2014).
Heeney, J.L. Ebola: Hidden reservoirs. Nature (2015).

“¿Quién cuidaría de mí?”

Mitigar el impacto del reciente brote de ébola en los servicios sanitarios de las regiones afectadas sólo será posible con años de esfuerzos.

Sheik Humarr Khan. (Imagen: Pardis Sabeti.)

CONFORME LA EPIDEMIA de ébola en África occidental amaina y se desvanece de los medios de comunicación, cabe recordar que sus efectos no se han desvanecido en las comunidades afectadas, ni lo harán en muchos años. En lo que ha sido el mayor y más largo brote de esta fiebre hemorrágica vírica del que se tiene constancia en humanos, el virus del ébola sembró la devastación a lo largo y ancho de Guinea, Liberia y Sierra Leona durante los últimos dos años, infectando a más de veintiocho mil personas y superando las once mil muertes. Las víctimas incluyen numerosos profesionales sanitarios —médicos, enfermeras y otros—, que conformaban la primera línea de la repuesta a la epidemia, arriesgando su vida por las de sus pacientes. Entre estos muchos trabajadores sanitarios se encontraba Sheik Humarr Khan. Su historia es memorable no por la forma en que murió, sino por las decisiones morales que definieron la trayectoria de su vida, y que acabarían conduciéndole a la muerte.

Nativo de Sierra Leona, Khan había soñado con ser médico desde que era niño. Parte de su inspiración llegó con la historia de un médico alemán que había muerto por fiebre de Lassa, otra enfermedad vírica potencialmente letal, tras desplazarse a Sierra Leona para ayudar en el tratamiento de los enfermos de dicho mal. Al igual que este médico, Khan sentía una necesidad de ayudar a los enfermos, y era de la firme opinión de que la medicina debía servir a todos por igual, no sólo a aquellos capaces de permitírsela.

Siguiendo su vocación, y conquistando las enormes dificultades impuestas por su entorno, Khan se graduó finalmente en medicina y cirugía por el Colegio de Medicina y Ciencias Aliadas de la Salud de la Universidad de Sierra Leona en 2002, consolidándose a lo largo de los siguientes doce años como uno de los más destacados virólogos del África occidental. Su compromiso con los enfermos y su valentía quedaron patentes cuando, en 2005, asumió el mando del Programa de Fiebre de Lassa del Hospital Gubernamental de Kenema, después de que su predecesor muriera a causa de una infección accidental con el virus de Lassa. El Programa de Fiebre de Lassa posee la única unidad médica del mundo dedicada exclusivamente al tratamiento y la investigación de una enfermedad hemorrágica vírica, y situarse a la cabeza del mismo supuso para Khan el desplazarse a la remota y desatendida región rural de Kenema, rechazando ofertas de trabajo más lucrativas en la capital, Freetown. Pero si algo le había enseñado la vida a Khan era que las necesidades de los pacientes y de la comunidad, y no el dinero o el prestigio, eran lo único por lo que valía la pena trabajar —cosa que no cualquier médico puede afirmar de sí mismo—.

La investigación de Khan era una de las más relevantes en fiebre de Lassa, a pesar de la falta de recursos de su entorno —la cual supone el día a día de la mayoría de científicos y médicos de esta parte del mundo—, y se centraba en cuestiones relativas a la evolución y adaptación del virus causante de la enfermedad. Khan también estaba profundamente implicado en la educación de futuros profesionales médicos en el Colegio de Medicina y Ciencias Aliadas de la Salud, donde él había estudiado, pues creía que la calidad de esta educación era fundamental para mejorar el sistema sanitario del país. Aquéllos que lo conocían recuerdan que donde Khan realmente brillaba era en su trato personal y su humanidad, que le convirtieron en una de las personalidades más destacadas y queridas de la región de Kenema.

Instalaciones del Programa de Fiebre de Lassa del Hospital Gubernamental de Kenema, que Khan dirigió entre 2005 y 2014. (Imagen: Stephen Gire.)

Cuando el brote de ébola alcanzó Sierra Leona en 2014, el gobierno pidió ayuda a Khan para dirigir la respuesta a la epidemia. A pesar del claro riesgo que este compromiso suponía, el médico aceptó, dejando de lado sus compromisos para dar clases en el extranjero, y dedicándose por entero a esta labor. Cada día atendía a pacientes y ayudaba a coordinar los esfuerzos por controlar la enfermedad, hablando con oficiales gubernamentales y muchas otras personas involucradas. También aparcó su investigación en fiebre de Lassa cuando el hospital se vio desbordado con casos de ébola, dedicándose en su lugar a estudiar la velocidad a la que el virus del ébola muta y evoluciona. Aunque era muy consciente del peligro que corría en este cargo, no dejó de trabajar para asegurarse de que los enfermos recibieran el mejor cuidado posible. Su respuesta a la inquietud de su familia fue simple: “Si me negara a cuidarles, ¿quién cuidaría de mí?”

En julio de 2014, Khan comenzó a mostrar síntomas de infección por ébola. Su enfermedad y muerte ese mismo mes desataron un gran revuelo social en la región, debido a que el personal de Médicos Sin Fronteras que le atendía optó por no proporcionarle un tratamiento experimental no probado, considerando que los riesgos sobrepasaban cualquier posible beneficio. Pocas semanas después, la Organización Mundial de la Salud declaró ética la aplicación de tratamientos experimentales a enfermos de ébola.

Tras la muerte de Khan el 29 de julio, a sus 39 años, el presidente de Sierra Leona, Ernest Bai Koroma, le declaró héroe nacional, dándole las gracias por haber salvado más de un centenar vidas. Un nuevo centro de tratamiento de fiebres hemorrágicas en Kenema será bautizado en su honor, y sus familiares han creado una fundación en su nombre, dedicada a ayudar a aquellas familias que han quedado profundamente afectadas por el brote de ébola, así como a pagar los costes de la educación de futuros médicos e investigadores.

Sería falso e injusto decir que la historia de Khan es única. Muchos otros profesionales sanitarios podrían ser mencionados, cada uno con su propia inspiradora y dolorosa historia. El ébola se ha cobrado las vidas de más de quinientos trabajadores médicos en África occidental, un triste precio por la voluntad altruista de ayudar a los enfermos. Los muchos otros que han arriesgado su vida y sobrevivido no merecen menos respeto y atención. Además del inefable daño emocional causado por la epidemia, la muerte de todos estos profesionales supone un severo golpe a los servicios de sanidad e investigación de las regiones afectadas. La recuperación sólo será posible a través de muchos años de trabajo y de la implantación de extensos programas internacionales de ayuda dedicados a la formación de nuevos trabajadores médicos —algo que quizá nunca llegue a materializarse—. Esto es de una importancia apremiante ahora que se ha descubierto que el virus del ébola es capaz sobrevivir en el sistema nervioso central y en los órganos reproductivos de algunos supervivientes muchos meses después de la desaparición de los síntomas de la enfermedad, así como que estos supervivientes portadores pueden transmitir el virus a sus parejas sexuales, lo que supone un riesgo extremadamente serio de nuevos brotes infecciosos. Tampoco hay que olvidar que el ébola no es más que una de las muchas enfermedades a las que estos países se enfrentan, incluyendo la malaria, el SIDA y la fiebre amarilla, las cuales dependen asimismo de personal sanitario especializado para su prevención, tratamiento y control.

Como las regiones más desafortunadas del planeta demuestran con demasiada frecuencia, la adversidad más devastadora sirve para sacar a la luz la extraordinaria determinación y el sacrificio de aquellas personas comprometidas a ponerle fin. Ha sido gracias a los tremendos esfuerzos, y en ocasiones a las vidas, de profesionales entregados como Sheik Humarr Khan que la epidemia pudo ser finalmente controlada. No obstante, la muerte de tantos miembros indispensables de estas comunidades supone un golpe adicional para países en los que las secuelas del ébola seguirán desgarradoramente presentes durante mucho tiempo.

Gibney, E. et al. Nature’s 10. Ten people who mattered this year. Nature (2014).
Green, A. Obituary: Sheik Humarr Khan. The Lancet (2014).
Bausch, D.G. et al. A tribute to Sheik Humarr Khan and all the healthcare workers in West Africa who have sacrificed in the fight against Ebola virus disease: Mae we hush. Antiviral Research (2014).
Heeney, J.L. Ebola: Hidden reservoirs. Nature (2015).

Sunday, April 17, 2016

The walking ecosystem

The vast community of microbes living inside us is starting to reveal its many roles in human biology.

This artificially coloured electron micrograph shows part of the great variety of bacteria that inhabit the human gut, as well as a vegetal fibre. (Credit: Martin Oeggerli/National Geographic.)

WHEN WE LOOK around us, it is easy to think that the world is dominated by the creatures we see: humans, mammals, birds, plants, insects. We often forget that all these superior life forms closely depend on other kinds of organisms, those that are too small to be seen. Microscopic bacteria, protozoa, archaea, fungi and viruses compose the vast majority of the biological material on the planet; everything, from the immense oceans to our bodies, teems with them. This myriad of microbes plays a crucial part in almost everything that happens on Earth, including both the elegant ecological cycles responsible for renovating the organic material that makes life possible, and the mechanisms that ensure the internal balance of our own bodies.

This beneficial relationship between microbes and their hosts stretches back probably as far as the history of animals themselves. When, just over five hundred million years ago, the world witnessed the explosion of animal life, microbes had already been populating the Earth for three billion years; in fact, some of them created the oxygen-rich atmosphere that made the development of multicellular life possible. Amongst all the milestone advances which marked animal evolution, one of the most essential was the digestive system, which allowed the new life forms to move in search of food. This alimentary canal not only empowered animals to move and digest at the same time, but granted them the ability to carry with them those microorganisms that were needed for digestion, thus setting up an alliance between microbes and animals that is still strong today. Through this symbiosis, the animal is in charge of acquiring food, whereas the microbes, in exchange for their share, collaborate in the digestive process, fermenting the material that their host is unable to assimilate on its own. Over time, the animal body developed a huge reliance on the functions provided by these microorganisms, which explains the fact that the majority of the microbes in our body are housed in the intestine.

In the mid-seventeenth century, Antoni van Leeuwenhoek, the father of microbiology, observed a microorganism for the first time, thanks to a microscope built by himself. Van Leeuwenhoek christened the newly discovered creatures as animalcules (from Latin animalculum, ‘little animal’). Due to the relationship of some germs with devastating diseases, the idea that all microbes are enemies of the human being soon became widespread. Even today, the media and health campaigns consolidate a negative image of microbes as exclusively harmful organisms, a threat to be combated by means of antibiotics, antivirals and vaccines.

Only recently have we begun to glimpse the inaccuracy of this assumption. Over the course of the last few decades, the inconceivable variety of microorganisms occupying every nook and cranny of our outer and inner environment has been explored, if only to some small extent. This has shown the human body to be home to a vast microbial community, brought together under the term microbiota. This community’s composition — that is, the species that comprise it in different proportions — not only depends closely upon the region of the body in question, but also differs considerably from one person to the next, and can even change rapidly in the same person.

Microorganisms have been found even in regions of our anatomy that were deemed sterile until very recently, such as the placenta. This seems to be one of the routes for the transfer of the first microbes that colonise the body of the yet-unborn baby. After acquisition of different microbial species through the placenta and the neck of the uterus during birth, the first embrace of a baby and their mother, besides a most tender act of love, is the way in which the baby ‘embraces’ their new skin microbiota. For its part, breast milk, which was also believed to be germ-free, contains a mix of microbes that settle in the brand-new intestine, setting up the largest, and probably the most important, community of the body: the gut microbiota.

This initial microbiota that colonises almost every niche offered by the newborn’s body is destined to change dramatically throughout the first years of development, before forming the typical community of an adult human, dominated by certain bacterial groups. Nonetheless, the intestinal microbiota is more than just bacteria, including unicellular fungi, archaea and, of course, a plethora of viruses. In this ‘microecosystem’, viruses act as predators of bacteria and other microorganisms, establishing a predator-prey dynamic that differs very little from the ones that characterise other ecosystems. By means of this dynamic, viruses shape and stabilise the bacterial flora’s composition during the first years of life, which in turn affects this viral population’s own structure.

Said transformations of the infant microbiota are crucial in the formation of an adult microbiota that will play a fundamental role in its owner’s health. Numerous independent studies in different countries are revealing the function, unimaginable until very recently, of certain gut bacteria in the development of diseases related to the immune system, such as Crohn’s disease, which is characterised by chronic bowel inflammation. Such observations arouse the suspicion that, besides protecting us against external microorganisms, the immune system has the mission of ‘breeding’ or ‘culturing’ those bacteria that help to keep us healthy; even more surprising, such bacteria seem in turn to influence certain aspects of the immune system, forging an interdependence between guests and host.

The most notable amongst these bacteria belong to a series of groups known as the clostridial clusters; as the name suggests, they are distant relatives of the infectious bacterium Clostridium difficile, which is a frequent cause of death by severe colitis. However, the benign clostridial bacteria have the opposite effect, contributing to the health of the intestinal barrier that prevents the microorganisms housed in the bowel from invading the rest of the body, and modulating the immune system’s inflammatory potential — a feature that renders them a potential remedy for inflammatory disorders such as Crohn’s disease.

Evolution of the gut bacterial community throughout the first 24 months of life. The abundance of each bacterial family is represented by the proportion of the corresponding colour in each bar (month).
(Source: Lim E.S.
et al. Nature Medicine 21, 1228–1234 (2015); doi: 10.1038/nm.3950.)

This knowledge finds us at a time when the incidence of inflammatory, allergic and autoimmune diseases has more than doubled, whilst infectious diseases, which are a major cause of inflammation, have become considerably less common. Many scientists believe that the increase in the incidence of diseases related to the immune system could be due not to the presence of harmful microorganisms, but to the absence of particular benign species that were originally part of our intestinal flora. The reason for this and other changes in the composition of the modern human microbiota is evident: although it is easy to ignore, our present lifestyle differs radically, and in almost every aspect, from the way of life that our species has followed during most of its history. In particular, a diet high in fats and sugars, far removed from the fibre-based diet of our ancestors, and the overuse of broad-spectrum antibiotics, which cause dramatic changes in the digestive system’s bacterial populations, have led to a large-scale shift in the composition of the human gut microbiota. This seems to be the root of the hypersensitivity of modern man’s immune system, which gives rise to allergic and inflammatory responses targeted against the own body. In line with this theory, bacteria in the clostridial groups are specialised precisely in fermenting the vegetal fibre that humans are incapable of digesting, producing in turn substances that appear to be important for the digestive system’s health. Both our intestine and our immune system show signs of being adapted for keeping these anti-inflammatory bacteria ‘happy’, providing them with sugars that complement their fibre-based diet. Japanese research has reinforced this idea by demonstrating that the removal of clostridial bacteria from mice triggers a condition similar to the food allergies experienced by many people, and that this condition can be prevented by the reintroduction of said species in the intestine.

In the same vein, studies of the gut microbiota of hunter-gatherer societies that still maintain their distant ancestors’ way of life, like the Hadiza of the African Rift Valley, have revealed that members of these societies possess an incredibly diverse microbiota, including a multitude of species that are not found in Westernised societies. As in any ecosystem, a high diversity implies a great flexibility and resilience against the ‘microecological’ repercussions of infections, parasites and fluctuations in the amount of food available. As one might expect, the diet of these societies contains much more fibre than that of the modern man. Almost certainly, the intestinal flora of our hunter-gatherer ancestors was at least as diverse as that of such societies. It is thus possible that the restoration, at least in part, of the intestinal flora’s ecological balance, re-establishing the population of anti-inflammatory bacteria that are capable of preventing the immune system’s hyperactivity, lies in something as simple as a higher fibre ingestion.

Apart from diet, both malnutrition and antibiotics use can have irreversible effects on health, especially when these conditions occur in childhood, as proven by studies in the United States, Bangladesh and other countries. Antibiotics overuse during infancy has been associated with a greater risk of disorders such as obesity, type 1 diabetes, Crohn’s disease, allergies and asthma. Some studies have also linked the consumption of artificial additives known as emulsifiers, which are found in many processed foods and considered to be ‘safe’, to the development of intestinal diseases and obesity.

In the presence of severe diseases, such as chronic bowel inflammation or Clostridium difficile infections, a change in diet is clearly not enough. For these cases, there are already therapies aimed at modifying part of, or a whole, gut community. Outstanding amongst these is the faecal transplantation, which consists of extracting a microbial population from the faeces of a healthy individual, and introducing it into the intestine of a sick one, after a lavage that removes the existing microbiota. By means of this, a ‘healthy’ population of microorganisms is effectively transplanted, replacing an unhealthy one. This treatment has turned out to be especially effective against recurrent infections that do not respond to antibiotic-based therapies. Faecal transplantation is an example of the increasing perception of the microbiota as just another organ of the body, with the difference that this ‘organ’ can be more easily treated and manipulated than any other.

Apart from regulating the immune system’s behaviour, gut bacteria remarkably influence the animal body in other ways. Different experiments in rodents have demonstrated that the transfer of certain bacterial species allows the transmission between animals of physical attributes, including leanness and obesity — which can be transferred from humans to mice — and even mental ones, such as anxiety.

In the light of these findings, it appears that the expression ‘We are what we eat’ is acquiring a new dimension: our diet affects not only us, but also all the living microorganisms that are part of the walking ecosystem that is our body. A lifestyle ignorant of our microscopic partners’ needs can lead to the disappearance of many of these species, diminishing the ecosystem’s diversity and, with this, its ability to defend us against invading organisms, digest our food and soothe our immune system. Above all, the recent discoveries stemming from the effort to comprehend the human microbiota remind us how much we have yet to discover about ourselves.

Special thanks are due to Isobelle Bolton for her invaluable help with translation.

Supplement: Innovations in the microbiome. Nature (2015).
Chassaing, B. et al. Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting colitis and metabolic syndrome. Nature (2015).
Lemon, K.P. et al. Microbiota-targeted therapies: an ecological perspective. Science Translational Medicine (2012).
Smith, P.A. Brain, meet gut. Nature (2015).
Subramanian, S. et al. Persistent gut microbiota immaturity in malnourished Bangladeshi children. Nature (2014).
Aagaard, K. et al. The placenta harbors a unique microbiome. Science Translational Medicine (2014).
Lim, E.S. et al. Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants. Nature Medicine (2015).

El ecosistema andante

La vasta comunidad de microbios que vive en nosotros está empezando a desvelar sus muchos roles biológicos.

Esta micrografía electrónica, coloreada artificialmente, muestra parte de la gran variedad de bacterias que habita el intestino humano, junto con una fibra vegetal. (Imagen: Martin Oeggerli/National Geographic.)

AL MIRAR a nuestro alrededor, es fácil pensar que el mundo está dominado por los seres que vemos: humanos, mamíferos, aves, plantas, insectos. A menudo olvidamos que todas estas formas de vida superiores dependen estrechamente de otro tipo de organismos, aquellos demasiado pequeños para ser vistos. Bacterias, protozoos, arqueas, hongos y virus microscópicos componen la inmensa mayoría del material biológico de este planeta; todo, desde el inmenso océano hasta nuestro cuerpo, está repleto de ellos. Esta miríada de microbios juega un papel crucial en casi todo lo que ocurre en la Tierra, incluyendo tanto los elegantes ciclos ecológicos responsables de renovar el material orgánico que hace posible la vida, como los mecanismos que aseguran el equilibrio interno de nuestro propio cuerpo.

Esta relación beneficiosa entre los microbios y sus anfitriones se extiende probablemente tan lejos como la historia de los propios animales. Cuando, hace poco más de quinientos millones de años, el mundo presenció la explosión de la vida animal, los microbios ya llevaban tres mil millones de años poblando la Tierra; de hecho, algunos de ellos crearon la atmósfera rica en oxígeno que hizo posible el desarrollo de la vida pluricelular. Entre todos los avances que marcaron la evolución animal, uno de los más esenciales fue el sistema digestivo, que permitió a las nuevas formas de vida desplazarse en busca de alimento. Este conducto alimenticio no sólo permitió a los animales moverse y digerir al mismo tiempo, sino que les otorgó la capacidad de llevar con ellos aquellos microorganismos necesarios para la digestión, estableciendo así una alianza entre microbios y animales que sigue vigente en nuestros días. Por medio de esta simbiosis, el animal se encarga de adquirir alimento, mientras que los microbios, a cambio de su parte, colaboran en el proceso digestivo fermentando los materiales que su anfitrión es incapaz de asimilar por su cuenta. Con el tiempo, el cuerpo animal desarrolló una enorme dependencia de las funciones proporcionadas por estos microorganismos, lo cual explica el hecho de que la mayor parte de los microbios que contiene nuestro cuerpo se alojen en el intestino.

A mediados del siglo XVII, Antoni van Leeuwenhoek, padre de la microbiología, observó por primera vez un microorganismo, gracias a un microscopio fabricado por él mismo. Van Leeuwenhoek bautizó a los seres recién descubiertos como animálculos (del latín animalculum, ‘pequeño animal’). Debido a la relación de algunos gérmenes con enfermedades devastadoras, muy pronto se hizo común la idea de que todos los microbios son enemigos del ser humano. Incluso hoy en día, los medios de comunicación y las campañas sanitarias consolidan una imagen negativa de los microbios como seres exclusivamente perjudiciales, una amenaza a combatir por medio de antibióticos, antivirales y vacunas.

Sólo recientemente hemos comenzado a vislumbrar lo errado de esta suposición. A lo largo de las últimas décadas, la inconcebible variedad de microorganismos que ocupa cada rincón de nuestro entorno externo e interno ha sido explorada, aunque sólo en una pequeña parte. Esto nos ha llevado a descubrir que el cuerpo humano es el hogar de una inmensa comunidad microbiana, englobada bajo el término microbiota. La composición de esta comunidad —es decir, el conjunto de especies que la integran en diferentes proporciones— no sólo depende estrechamente de la zona corporal en cuestión, sino que también difiere considerablemente de una persona a otra, y puede incluso cambiar rápidamente en una misma persona.

Se han encontrado microorganismos hasta en regiones de nuestra anatomía que hace muy poco eran consideradas completamente estériles, como la placenta. Ésta parece ser una de las vías para la transferencia de los primeros microbios que colonizan el cuerpo del bebé desde antes del parto. Tras la adquisición de diferentes especies microbianas a través de la placenta y el cuello del útero al nacer, el primer abrazo de un bebé con su madre, además de uno de los más tiernos actos de amor, es la forma en que el bebé ‘abraza’ su nueva microbiota dérmica. Por su parte, la leche materna, que también se creía libre de gérmenes, contiene una mezcla de microbios que se asientan en el recién estrenado intestino, conformando la mayor, y probablemente más importante, comunidad del cuerpo: la microbiota intestinal.

Esta microbiota inicial, que coloniza casi cada nicho que ofrece el cuerpo del recién nacido, está destinada a cambiar de forma dramática a lo largo de los primeros años de desarrollo, hasta conformar la comunidad típica de un humano adulto, dominada por ciertos grupos de bacterias. No obstante, la microbiota intestinal es algo más que bacterias, e incluye hongos unicelulares, arqueas y, por supuesto, una plétora de virus. En este ‘microecosistema’, los virus actúan como depredadores de bacterias y otros microorganismos, estableciendo una dinámica entre predador y presa que en poco difiere de las que caracterizan a otros ecosistemas. Por medio de esta dinámica, los virus moldean y estabilizan la composición de la flora bacteriana durante los primeros años de vida, lo cual, a su vez, afecta a la propia composición de esta población vírica.

Dichas transformaciones de la microbiota infantil son cruciales en la formación de una microbiota adulta que jugará un papel fundamental en la salud de su portador. Numerosos estudios independientes en diferentes países están revelando la función, hasta hace poco inimaginable, de ciertas bacterias intestinales en el desarrollo de enfermedades relacionadas con el sistema inmunitario, como la enfermedad de Crohn, que se caracteriza por una inflamación intestinal crónica. Tales observaciones despiertan la sospecha de que, además de protegernos frente a microorganismos externos, el sistema inmunitario tiene la misión de ‘criar’ o ‘cultivar’ aquellas bacterias que ayudan a mantenernos sanos; más sorprendente aún, dichas bacterias parecen a su vez influir en ciertos aspectos del sistema inmunitario, forjando una relación de interdependencia entre huésped y anfitrión.

Las más notables de estas bacterias pertenecen a una serie de grupos conocidos como grupos clostridiales; como el nombre indica, son parientes lejanos de la bacteria infecciosa Clostridium difficile, la cual es una causa frecuente de muerte por colitis severa. No obstante, las bacterias clostridiales benignas tienen el efecto contrario, contribuyendo a la salud de la barrera intestinal que impide que los microorganismos alojados en el sistema digestivo invadan el resto del cuerpo, y modulando el potencial inflamatorio del sistema inmunitario, hecho que las convierte en un remedio potencial para desórdenes inflamatorios como la enfermedad de Crohn.

Evolución de la comunidad bacteriana intestinal durante los primeros 24 meses de vida. La abundancia de cada familia de bacterias viene dada por la proporción del color correspondiente en cada barra (mes).
(Fuente: Lim E.S.
et al. Nature Medicine 21, 1228–1234 (2015); doi: 10.1038/nm.3950.)

Este conocimiento nos encuentra en una época en que la incidencia de enfermedades inflamatorias, alérgicas y autoinmunes se ha más que duplicado, al mismo tiempo que las enfermedades infecciosas, las cuales son una causa principal de inflamación, se han vuelto considerablemente menos comunes. Muchos científicos creen que el aumento en la incidencia de enfermedades relacionadas con el sistema inmunitario podría ser debido no a la presencia de microorganismos dañinos, sino a la ausencia de ciertas especies benignas que originalmente formaban parte de nuestra flora intestinal. La razón de éste y otros cambios en la composición de la microbiota humana moderna es evidente: aunque resulte fácil ignorarlo, nuestro estilo de vida actual difiere radicalmente, y en casi todos los aspectos, con la forma de vida que nuestra especie ha llevado durante la mayor parte de su historia. En particular, una dieta alta en azúcares y grasas, alejada de la dieta basada en fibra de nuestros antepasados, y el sobreuso de antibióticos de amplio espectro, que ocasionan cambios dramáticos en las poblaciones bacterianas del sistema digestivo, han conducido a una transformación a gran escala de la composición de la microbiota intestinal humana. Esto parece ser la raíz de la hipersensibilidad del sistema inmunitario del hombre moderno, que da lugar a respuestas alérgicas e inflamatorias dirigidas contra el propio cuerpo. En consonancia con esta teoría, las bacterias de los grupos clostridiales se especializan precisamente en fermentar la fibra vegetal que el ser humano es incapaz de digerir, produciendo a la vez sustancias que parecen ser importantes para la salud del sistema digestivo. Tanto nuestro intestino como nuestro sistema inmunitario muestran señales de estar adaptados para mantener ‘contentas’ a estas bacterias antiinflamatorias, proporcionándoles azúcares que complementan su dieta basada en fibra. Investigadores japoneses han contribuido a reforzar esta idea demostrando que la eliminación de bacterias clostridiales en ratones desencadena una condición similar a las alergias alimenticias experimentadas por muchas personas, y que esta condición puede ser prevenida mediante la reintroducción de dichas bacterias en el intestino.

Por su parte, estudios de la microbiota intestinal de sociedades que aún conservan la misma forma de vida basada en la caza y la recolección que sus antepasados lejanos, como los Hadiza del Valle del Rift, en África, han revelado que los miembros de estas sociedades poseen una microbiota increíblemente diversa, con multitud de especies que no están presentes en las sociedades occidentalizadas. Como en cualquier ecosistema, una alta diversidad implica una gran flexibilidad y resistencia a las perturbaciones ‘microecológicas’ producidas por infecciones, parásitos y fluctuaciones en la cantidad de alimento disponible. Como es de esperar, la dieta de estas sociedades contiene mucha más fibra que la del hombre moderno. Es casi seguro que la flora intestinal de nuestros antepasados cazadores y recolectores era al menos tan diversa como la de dichas sociedades. Es posible, por tanto, que la restauración, al menos parcial, del equilibrio ecológico de la flora intestinal, restableciendo la población de bacterias antiinflamatorias capaces de prevenir la hiperactividad del sistema inmunitario, radique en algo tan simple como un mayor consumo de fibra.

Además de la dieta, tanto la desnutrición como el uso de antibióticos pueden tener efectos irreversibles en la salud, sobre todo cuando estas condiciones se dan en la infancia, como demuestran estudios en Estados Unidos, Bangladesh y otros países. El sobreuso de antibióticos en la infancia está asociado con un mayor riesgo de trastornos como la obesidad, la diabetes tipo 1, la enfermedad de Crohn, las alergias y el asma. Algunos estudios han relacionado también el consumo de aditivos artificiales llamados emulsionantes, que se encuentran en muchos alimentos procesados y son considerados ‘seguros’, con el desarrollo de enfermedades intestinales y la obesidad.

Frente a enfermedades severas, como la inflamación intestinal crónica o las infecciones por Clostridium difficile, un cambio de dieta no es suficiente. Para estos casos, ya existen terapias dirigidas a modificar parte o la totalidad de una comunidad intestinal. La más destacable de ellas es el trasplante fecal, que consiste en extraer una población microbiana a partir de las heces de un individuo sano, e introducirla en el intestino de uno enfermo, tras un lavado que elimina la microbiota existente. Así se consigue trasplantar efectivamente un conjunto de microorganismos ‘saludable’, reemplazando a uno no saludable. Este tipo de tratamiento resulta especialmente eficaz contra infecciones recurrentes que no responden a terapias basadas en antibióticos. El trasplante fecal es un ejemplo de la creciente percepción de la microbiota como un órgano más del cuerpo, con la diferencia de que este ‘órgano’ es más fácilmente tratable y manipulable que ningún otro.

Además de regular el comportamiento del sistema inmunitario, las bacterias intestinales tienen otras formas destacables de influir en el cuerpo animal. Diferentes experimentos en roedores han demostrado que la transferencia de determinadas especies bacterianas permite la transmisión entre animales de atributos físicos, incluyendo la delgadez y la obesidad —las cuales pueden ser transferidas de humanos a ratones—, e incluso mentales, como la ansiedad.

A la luz de estos resultados, parece que la expresión ‘Somos lo que comemos’ está adquiriendo una nueva dimensión: nuestra dieta no nos afecta sólo a nosotros, sino a todos los seres vivos que forman parte del ecosistema andante que es nuestro cuerpo. Un estilo de vida ajeno a las necesidades de nuestros compañeros microscópicos puede provocar la desaparición de muchos de ellos, disminuyendo la diversidad de este ecosistema y, con ello, su capacidad para protegernos frente a organismos invasores, digerir nuestros alimentos y calmar nuestro sistema inmunitario. Por encima de todo, los recientes descubrimientos fruto del esfuerzo por comprender la microbiota humana nos recuerdan lo mucho que aún nos queda por descubrir acerca de nosotros mismos.

Supplement: Innovations in the microbiome. Nature (2015).
Chassaing, B. et al. Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting colitis and metabolic syndrome. Nature (2015).
Lemon, K.P. et al. Microbiota-targeted therapies: an ecological perspective. Science Translational Medicine (2012).
Smith, P.A. Brain, meet gut. Nature (2015).
Subramanian, S. et al. Persistent gut microbiota immaturity in malnourished Bangladeshi children. Nature (2014).
Aagaard, K. et al. The placenta harbors a unique microbiome. Science Translational Medicine (2014).
Lim, E.S. et al. Early life dynamics of the human gut virome and bacterial microbiome in infants. Nature Medicine (2015).