Dorothy M. Horstmann, la científica que ayudó a resolver el rompecabezas de la polio

Esta epidemióloga, viróloga, pediatra y educadora estadounidense fue la primera mujer catedrática en la Escuela de Medicina de Yale. Su demostración de que el poliovirus se propaga por el torrente sanguíneo hasta llegar al sistema nervioso de las personas ayudó a sentar las bases para el desarrollo de la vacuna contra la poliomielitis, una enfermedad infecciosa mortal en la primera mitad del siglo XX. Se estima que la vacuna contra la polio ha evitado más de 1,5 millones de muertes infantiles y 18 millones de parálisis desde 1988, año en el que la Organización Mundial de la Salud emprendió un programa mundial de erradicación de la enfermedad.

Dorothy Horstmann nació el 2 de julio de 1911 en Spokane, Washington (EE.UU.), pero pasó gran parte de su juventud en San Francisco, California.

Estudió para ser médica en la Universidad de California, primero en Berkeley y luego en San Francisco, recibiéndose en 1940. Realizó prácticas y la residencia en el Hospital General de San Francisco, donde tuvo la oportunidad de escuchar las conferencias de Karl Friedrich Meyer, uno de los científicos más prestigiosos del momento en materia de enfermedades infecciosas. Así surgió su interés por estas dolencias.

Dorothy quiso seguir formándose en el Hospital Universitario de Vandebilt, pero fue rechazada inicialmente porque su director, Hugh Morgan, solo elegía a hombres para trabajar. Al cabo de unos meses, Horstmann recibió una carta del hospital preguntándole si mantenía el interés por ocupar el puesto, a lo que ella contestó que sí. Morgan, quien, al parecer, había olvidado el motivo original por el que había rechazado la solicitud, quedó desconcertado cuando vio entrar a una mujer por la puerta.

En 1942, Dorothy Horstamnn fue contratada para trabajar en la Escuela de Medicina de Yale. Allí se especializaría en medicina interna bajo la supervisión de John R. Paul, pionero en epidemiología clínica y uno de los fundadores de la Unidad de Estudio de la Poliomielitis de Yale, creada en respuesta al aumento incesante de epidemias de polio en el país.

El rompecabezas de la poliomielitis

La poliomielitis la causa el poliovirus, un virus ARN que fue identificado por primera vez en 1908 por los científicos austríacos Karl Landsteiner y Erwin Popper. El 90 % de las personas infectadas por el poliovirus nunca desarrollan síntomas. La mayoría de los que desarrollan síntomas tienen una enfermedad leve, mientras que aproximadamente el 10 % desarrollan la forma más grave de la enfermedad: parálisis flácida aguda.

La parálisis ocurre cuando el virus invade el sistema nervioso central y destruye las neuronas motoras, necesarias para la contracción muscular. Generalmente, este daño del tejido nervioso conduce a una parálisis temporal, sin embargo, en el caso de daños más graves, el paciente puede perder permanentemente la función de esos músculos. La parálisis permanente ocurre con mayor frecuencia en los músculos que controlan las piernas o la respiración, pudiendo así causar la muerte.

A principios de la década de los años 40, los líderes en el campo de la investigación de la polio, como Simon Flexner del Instituto Rockefeller de Nueva York, creían que el poliovirus infectaba el cerebro tras atravesar los nervios de las fosas nasales. Esta creencia se debía al modelo experimental empleado para estudiar la patogénesis y transmisión de la polio. Flexner y sus colegas usaban virus aislados del tejido cerebral de monos que exhibían parálisis para infectar a otros grupos de monos por inoculación intracerebral. La transmisión del poliovirus solo a través de esta vía condujo a la adaptación de una cepa de laboratorio del virus que solo infectaba el tejido nervioso. Por eso, si Flexner intentaba inocular monos por vía oral con aquella cepa de laboratorio del virus, no se desarrollaban síntomas de la enfermedad. Los hallazgos de Flexner llevaron a la comunidad científica a la teoría errónea de que el poliovirus solo podía replicarse en el tejido nervioso, hasta que Horstmann y sus colegas desafiaron aquella creencia.

De 1943 a 1944, Horstmann y el resto de la unidad fueron encargados de investigar cinco brotes de poliomielitis en los Estados Unidos. Decidieron explorar un abanico de posibles factores que podían contribuir a la aparición de la enfermedad en individuos y grupos de población. Para ello, analizaron las condiciones sanitarias en el suministro de agua, recolectaron insectos que podrían ser vectores posibles, y tomaron múltiples muestras (garganta y nariz, sangre y heces) durante varios días a cada paciente, algo que nunca se había hecho de manera tan completa y representaba un enfoque novedoso. Esta información permitiría determinar cuánto tiempo persistía el virus en el tracto faríngeo y gastrointestinal, y la importancia relativa de cada sitio durante la infección. La mayoría de las muestras fecales dieron positivo para poliovirus durante varias semanas, mientras que la presencia viral en muestras del tracto faríngeo fue transitoria e infrecuente. Estos resultados, junto con los hallazgos de otros científicos, señalaron que el tracto gastrointestinal, y no las fosas nasales, juegan un papel importante en la patogénesis de la poliomielitis. La cuestión sobre cómo el virus –ingerido– pasaba del tracto gastrointestinal al cerebro permanecía sin descifrarse.

Contribución de Horstmann a la patogenia de la polio

Durante el brote de 1943 en New Haven, Horstmann recogió sangre de 111 pacientes sospechosos de polio ingresados en el Hospital de Yale New Haven. Solo una muestra de las 111 dio positivo por poliovirus. Pertenecía a una niña de 9 años cuya sangre fue la única que se extrajo dentro de las seis horas posteriores al desarrollo de los primeros síntomas leves. Esta diferencia en el tiempo de muestreo llevó a Horstmann a querer observar más de cerca el período entre la infección por el virus y la aparición de los síntomas. Sus resultados representarían un cambio de paradigma fundamental en la comprensión de la transmisión y la patogénesis de la poliomielitis.

Horstmann realizó una serie de experimentos en monos y chimpancés con el objetivo de investigar si el torrente sanguíneo jugaba un papel en la patogénesis de la polio. Primero alimentaron a los animales con poliovirus por vía oral, siguiendo la que Horstmann y otros habían demostrado que era la ruta natural de infección. Luego tomaron muestras de sangre de estos animales cada día durante los siete días posteriores a la infección, para así determinar si se podía encontrar poliovirus en la sangre, y cuándo. Sorprendentemente, se detectó poliovirus en sangre en los 4 a 6 días posteriores ingesta, y antes del inicio de la parálisis en la mayoría de los animales analizados. Los resultados indicaban por qué científicos anteriores, incluida la propia Horstmann, a menudo no habían podido detectar el virus en el torrente sanguíneo: habían esperado demasiado. De hecho, las muestras de sangre se tomaban después de la aparición de los síntomas más graves de la enfermedad, como la parálisis. Para entonces, los anticuerpos específicos contra la poliomielitis ya habrían estado circulando en el torrente sanguíneo, neutralizando efectivamente el virus y haciéndolo no detectable en sangre. Horstmann, sin embargo, llegó a detectar poliovirus en la sangre de contactos de pacientes que más tarde desarrollarían la enfermedad o permanecerían asintomáticos. Este descubrimiento representó un cambio de paradigma fundamental en la comprensión de la poliomielitis: anuló el consenso científico en torno a la creencia de que el poliovirus solo infectaba el tejido nervioso y allanó el camino hacia el modelo actual de transmisión y patogenia del poliovirus.

El descubrimiento de Horstmann señalaría también los puntos anatómicos específicos en los que cabía detener el poliovirus: la sangre y el tracto gastrointestinal. Así, Dorothy fue la principal promotora de una vacuna oral contra la poliomielitis que imitara de cerca la ruta natural de infección del virus, ya que podría ser efectiva para provocar anticuerpos en la sangre y el tracto gastrointestinal que luego bloquearan la infección. Dicha vacuna, desarrollada por el virólogo Albert Sabin, se autorizaría en 1964. La Organización Mundial de la Salud emprendió un programa mundial de erradicación de la enfermedad que dio muy buenos resultados, aunque no fue hasta 2019 que se consiguió eliminar por completo a nivel global.

Pediatra y educadora

La experiencia en el estudio de la poliomielitis, que ataca principalmente a pacientes jóvenes, llevó a Horstmann a cambiar, de manera natural hacia mediados de su carrera profesional, su enfoque de trabajo hacia la medicina pediátrica. Así, se convirtió en una experta en la epidemiología clínica de muchos otros virus que provocan enfermedades infantiles, tales como el de la rubeola, el virus Coxsackie y el Echovirus.

Con un nombramiento conjunto en Epidemiología y Pediatría, Horstmann se convirtió en la primera mujer catedrática de la Escuela de Medicina de Yale, en 1961. Desde la autoridad que le otorgaba aquel puesto, abogó por ampliar el alcance de las enfermedades infecciosas hasta abarcar aspectos de salud pública, y fue defensora de la integración de la microbiología de diagnóstico y la virología en la práctica y la enseñanza de las enfermedades infecciosas.

Más allá de las paredes de Yale, Dorothy se desempeñó como presidenta de la Sociedad de Enfermedades Infecciosas de Estados Unidos y fue elegida miembro de la Academia Nacional de Ciencias en 1975. Se retiró en 1982 como profesora emérita.

Dorothy Millicent Horstmann falleció el 11 de enero de 2001 en New Haven, Connecticut. (EE.UU), debido a complicaciones del Alzheimer que padecía. Tenía 89 años.

Referencias

• Robert W. Berliner, Scientific essays on infectious diseases in honor of Dorothy M. Horstmann, M.D., Yale J Biol Med. 55(3-4) (1982) 161–389
• Heather A. Carleton, Putting Together the Pieces of Polio: How Dorothy Horstmann Helped Solve the Puzzle, Yale J Biol Med. 84(2) (2011) 83–89
• Dorothy Millicent Horstmann, Wikipedia

Sobre la autora

Edurne Gaston Estanga es doctora en ciencia y tecnología de los alimentos. Actualmente se dedica a la gestión de proyectos en organizaciones que fomentan la difusión del conocimiento de la ciencia y la tecnología.