Appunti Esame Paleopatologia (6CFU) 3 anno scienze naturali ed ambientali

22/02/2016 Paleopatologia

Il termine “Paleopatologia” deriva dal greco paleo, pathos e logos, quindi letteralmente “studio delle malattie antiche”, coniato dal fisico tedesco Shufeldt nel 1892-1893.

La Paleopatologia è stata definita da Sir Armand Ruffer, uno dei suoi fondatori, come “the study of disease in ancient human remains” ed è diventata negli ultimi anni una vera e propria branca autonoma della Medicina, comprendente storia, archeologia, antropologia fisica ed anatomia patologica. Studia le malattie delle popolazioni del passato attraverso l'esame dei resti umani antichi, siano essi scheletrizzati o mummificati. Ha quindi un approccio completamente differente dalla Storia della Medicina, che predilige la storia dei medici e delle terapie, ma studia anche le malattie del passato basandosi esclusivamente sulle fonti storico-letterarie.

La paleopatologia riveste un duplice interesse:

1. Antropologico: dalle caratteristiche e dall'incidenza delle diverse malattie del passato è possibile risalire, indirettamente, alle abitudini ed allo stile di vita delle antiche popolazioni. Ha tuttavia anche un interesse storico, per definire la “cartella clinica” di personaggi famosi.
2. Lo studio dell'origine di alcune importanti malattie dell'epoca attuale, come il cancro e l'arteriosclerosi, e la ricostruzione delle origini e delle prime vie di diffusione delle malattie infettive, non possono non suscitare un forte interesse in medicina.

Questa disciplina ha iniziato ad avvalersi delle più moderne tecnologie di indagine diagnostica utilizzate in medicina, applicandole ai reperti umani antichi: raggi X, endoscopia, microscopia ottica, microscopia elettronica a trasmissione e scansione, spettroscopia ad assorbimento atomico, diffrattometria a raggi X, spettroscopia infrarossa, radiocarbonio, etc.

• Immunoistochimica: applicazione degli anticorpi allo studio dei tessuti molli antichi.
• Nuove tecniche radiologiche come la tomografia assiale computerizzata (TAC), per studiare le mummie senza metodi invasivi.
• Applicazione degli isotopi stabili del carbonio e dell'azoto (¹³C, ¹⁵N) che ha reso la paleonutrizione una scienza quasi esatta.
• Studio del DNA antico (aDNA) che ha rivoluzionato la paleogenetica e la conoscenza delle malattie infettive del passato.

La Paleopatologia all'università di Pisa

La Divisione di Paleopatologia dell'Università di Pisa si è specializzata da tempo nello studio di reperti umani mummificati. I risultati più brillanti sono stati ottenuti nel campo delle malattie infettive ed in quello dei tumori.

Malattie infettive

• Primi tentativi di identificazione di microrganismi patogeni, virus e batteri, in tessuti antichi, effettuati con metodo e rigore scientifico, risalgono agli anni '70 in mummie precolombiane del Perù e del Cile.
• Negli anni '80 l'équipe di Paleopatologia di Pisa dette inizio allo studio sistematico delle mummie conservate nel nostro paese, procedendo alla loro schedatura ed al relativo esame autoptico od endoscopico (Fornaciari).

Alcuni risultati ottenuti dal gruppo di ricerca dell'Università di Pisa:

• 1986: Mummia infantile proveniente dalla Basilica di San Domenico Maggiore recante i segni macroscopici del vaiolo con le tipiche pustole cutanee.
• 1989: Mummia di Maria d'Aragona con le vesti ancora in situ, che aveva contratto la sifilide venerea.
• 1992: Tripanosomiasi in una mummia precolombiana di una giovane donna proveniente da Cuzco, Perù (X-XIII secolo d.C.) conservata nel museo archeologico di Firenze.
• 1996: Cancro del colon con mutazione dell'oncogene K-ras del re di Napoli Ferrante I di Aragona del '400.
• 2003: Virus del papilloma umano del '500.
• 2011: Malaria e Leishmaniosi nei Granduchi de' Medici.

Il concetto di Patocenosi

Il concetto di Patocenosi è stato introdotto per la prima volta da Mirko Grmek nel 1969. Lo studioso ideò il termine in analogia con quello di biocenosi, che identifica un complesso di diverse specie animali o vegetali, coabitanti in un determinato ambiente, detto biotipo, ed interagenti tra loro nella lotta per la sopravvivenza.

Analogamente, per patocenosi si intende l'insieme delle malattie presenti in una specifica popolazione umana in una determinata epoca; la patocenosi è dunque l'insieme dei dati epidemiologici stabili in una popolazione e corrisponde al suo “stato di salute”.

All'interno di una stessa patocenosi, due malattie possono essere tra loro in un rapporto di:

1. Simbiosi: due malattie possono essere favorite dalle stesse condizioni ambientali, come nelle società occidentali tecnologicamente avanzate, caratterizzate da sedentarietà e da ipernutrizione, che sono alla base dell'insorgenza di malattie “da usura” quali diabete, arteriosclerosi, artrosi, cancro. I casi di simbiosi si possono verificare in presenza di un legame eziologico, o causale, a livello dei singoli individui; ad esempio la tonsillite da streptococco, in assenza di trattamento, provoca una malattia reumatica che è alla base dello sviluppo di un'endocardite che produce vizi valvolari anche gravi del cuore. Il sinergismo di tipo genetico può causare casi di simbiosi tra due malattie, come avviene nella razza ebraica, che è geneticamente predisposta all'insorgenza sia della tubercolosi che della policitemia vera. Infine l'interazione complessa di più fattori sia a livello sociale che individuale, favorisce questo tipo di rapporto tra due malattie; ad esempio in presenza di malnutrizione con le patologie da essa derivanti, quali l'avitaminosi e le anemie, si verifica una predisposizione a contrarre malattie infettive, come il tifo addominale.
2. Antagonismo: due malattie sono in contrasto tra loro e la coesistenza non risulta possibile, in quanto una esclude l'altra. Può risultare da un conflitto tra lo stato genetico dell'individuo ed il germe che causa una specifica patologia. Ne costituisce un esempio il rapporto tra l'anemia mediterranea o l'anemia falciforme e la malaria: il danneggiamento dei globuli rossi provocato da queste malattie emolitiche congenite impedisce infatti al plasmodio della malaria di replicarsi; quando il parassita penetra nel globulo rosso, questo va incontro a distruzione, permettendo all'individuo colpito di sopravvivere. I casi più frequenti di antagonismo si verificano in presenza di una complessa serie di cause eterogenee. Le malattie infettive tipiche dell'età giovanile, quali tifo addominale e tubercolosi, sono in posizione di netto antagonismo rispetto alle malattie che caratterizzano l'età avanzata, semplicemente perché un individuo che muore precocemente di malattia infettiva, non potrà contrarre il cancro o l'arteriosclerosi, malattie tipiche dell'età avanzata.
3. Indifferenza: due malattie non interferiscono in alcun modo l'una con l'altra. Non esiste una relazione sinergica o antagonistica fra due malattie, isolate dal resto della patocenosi, bensì una interdipendenza complessa di tutte le malattie presenti in una popolazione. Si evidenzia quindi la necessità di applicare modelli matematici allo studio delle patocenosi del passato.

Secondo Grmek infatti in ogni patocenosi esistono poche malattie molto frequenti e moltissime malattie rare. La patocenosi è un complesso di malattie, variabile in senso qualitativo e quantitativo in cui la frequenza di ogni malattia dipende da altre malattie ed è tendente verso l'equilibrio, che può essere rotto da qualche evento.

Leggi di regolazione delle patocenosi

1. Dipendenza genetica: le caratteristiche della patocenosi dipendono da quelle dell'assetto genetico degli ospiti e dei patogeni.
2. Influenza esterna: le caratteristiche della patocenosi dipendono da quelle dell'ecosistema di cui essa fa parte.
3. Influenza interna: la frequenza e la distribuzione di ciascuna malattia in una patocenosi dipendono dalla frequenza e dalla distribuzione di tutte le altre malattie all'interno della patocenosi.
4. Congruenza: la patocenosi di una popolazione è la sola congruente, la sola possibile, a quella della popolazione.
5. Equilibrio: la patocenosi tende all'equilibrio, stabilità.

Studio della patocenosi

1. Sincronico: in una determinata epoca.
2. Diacronico: in epoche diverse.

Si ha quindi una dinamica della patocenosi:

1. Periodi di equilibrio.
2. Periodi di rottura.

La rottura dell'equilibrio è avvenuta parecchie volte nel corso del tempo.

• Neolitico: passaggio dal nomadismo al sedimentarismo, cambiamento della dieta.
• Urbanizzazione.
• Alto Medioevo: migrazioni dei popoli provenienti dall'Asia, introduzione di nuove malattie.
• Espansione coloniale: contatto tra colonizzatori e popolazioni indigene.
• Rivoluzione industriale: formazione di vasti sobborghi sovraffollati in cattive condizioni igieniche.
• Rivoluzione antibiotica: debellamento di molte malattie infettive che fino ad allora avevano rappresentato la principale causa di morte.
• AIDS.

Causa della rottura della patocenosi: scambio intercontinentale di agenti patogeni:

• America: vaiolo, peste, lebbra, raffreddore.
• Europa: sifilide venerea.

Aumento delle malattie infettive: tubercolosi. Contagio interumano, passa da uomo ad uomo, favorito dalle periferie. Fine XVIII secolo in Inghilterra.

L'eliminazione delle malattie infettive provoca l'aumento di altre malattie infettive che prima non erano frequenti. Aumento di tumori, cancro, e arteriosclerosi a causa dell'allungamento della vita media.

1977: AIDS, nuovo virus di origine africana. Scompigliò la patocenosi occidentale rendendo più frequenti alcune malattie che prima erano rare. Compaiono anche tumori rari, che vengono tenuti a bada dal nostro sistema immunitario, anticorpale.

Bioarcheologia

La Bioarcheologia (Clark Larsen): approccio nuovo applicato a tutti gli aspetti fisici dello scheletro o dei resti umani antichi. Non considera più lo scheletro ed i reperti umani antichi come qualcosa da studiare in laboratorio.

Larsen collegò il tutto con l'ambiente in cui gli individui erano vissuti, ambiente naturale, culturale, etc. Studiò gruppi umani nordamericani: Indiani del golfo della Georgia:

• Prima del 1150 erano raccoglitori e cacciatori preistorici con abitazioni sparse, gruppi mobili sul territorio. Periostiti tibiali, lesioni infettive ossee superficiali che colpiscono la parte esterna dello scheletro. Il 9,5% di questi indiani le aveva.
• 1150-1550: agricoltori preistorici del mais, dal Sud America. Villaggi più grandi, civiltà proto-urbane, e densamente abitati. Le periostiti balzarono dal 9,5 al 19,8%. L'ambiente era diventato più infetto perché la densità abitativa in ambienti malsani aveva portato ad un passaggio di germi maggiore da uomo ad uomo. La qualità dell'alimentazione ed abitativa peggiorarono.
• 1605-1680: arrivo delle prime missioni, missionari spagnoli. Inizialmente non si ha un cambiamento e si rileva un leggero calo delle periostiti. I villaggi si raccolgono intorno alle abitazioni di missionari. Periostiti al 15,4%.
• 1686-1702: la monocultura del mais viene intensificata. Vi sono insediamenti stabili ed affollati. Abitazioni scadenti e malsane. Gli indiani acculturati dai missionari, e convertiti parzialmente, venivano considerati manodopera gratuita e quindi mantenuti con pochissima spesa. Il cibo era scadente, vi fu un aumento dell'affollamento abitativo. Le periostiti saltarono al 59,3%.

Schema di Hoffmann di un paleoclimatologo: parte dallo schema tradizionale. Mette insieme un ambiente culturale ed un ambiente naturale. Da questa interazione emergono le strutture e gli aspetti biofisici delle società. Grazie ad Hoffmann questo rapporto statico si dinamizza. L'uomo, attraverso i programmi/interventi di lavoro, interviene sull'ambiente naturale, cambiandolo. A sua volta questo intervento si riflette sull'ambiente culturale. I due ambienti non sono stabili e separati ma interagiscono tra loro.

Questo modello può essere assegnato a qualsiasi periodo. Fino ad ora gli studi storici ed archeologici interpretavano la cultura materiale o il ritorno in seguito all'esperienza nell'affrontare l'ambiente. Il corpo umano diventa una specie di “elemento modificato dall'ambiente della cultura materiale”.

L'ambiente e la cultura interagiscono. Questa interazione fa sì che l'attività fisica sia diversa. Questo si riflette sulla forma fisica attraverso i marcatori funzionali. L'alimentazione interviene sulla statura e gli indicatori di stress. Le malattie vengono individuate dalla paleopatologia. Il nostro obiettivo è la costruzione dello stile di vita di popolazioni passate.

24/02/2016 Basilica di San Domenico Maggiore (Napoli)

La monumentale sacrestia della Basilica di San Domenico Maggiore custodisce 38 arche, poste su una tribuna lignea a circa 4 mt di altezza, con i corpi di dieci sovrani e principi aragonesi e di altri importanti personaggi deceduti dalla seconda metà del XV a tutto il XVI secolo. L'approccio a questo studio fu paleopatologico. Lo stato di conservazione era eccellente. Le arche e le bare di San Domenico Maggiore, con i corpi mummificati ancora ben conservati, sono state tutte esplorate da una équipe dell'Istituto di Anatomia Patologica dell'Università di Pisa.

I corpi furono sottoposti a regolare autopsia.

• La mummia più interessante fu quella di un bambino di due anni, vestito con l'abito monastico dell'Ordine Domenicano. La datazione col ¹⁴C dimostrò che il bambino era deceduto intorno alla metà del XVI secolo. Il bambino era stato imbalsamato in quanto costituiva una mummia artificiale. Il corpo era stato riempito di sostanze conservanti. Questo bambino presentò un'eruzione cutanea diffusa ancora evidente, esantema vescicolo-pustoloso. L'eruzione investiva anche gli arti. Vi era un nucleo centrale cristallino circondato da un alone più chiaro. In vita era una grande pustola centrale circondata da un arrossamento.

Vaiolo: malattia esantematica molto diffusa in passato che colpiva periodicamente le popolazioni occidentali. Non c'era individuo che non fosse andato incontro a questa malattia. La maggior parte degli individui guarivano.

Nel 1978, grazie alle campagne di vaccinazione dell'OMS, si verificò l'ultimo caso di vaiolo. Fu considerato da quell'anno in poi completamente debellato.

Come venne studiata la mummia

La tecnica immunoistochimica dell'immunofluorescenza indiretta su sezioni incubate con anticorpo anti-vaiolo mostra una tipica positività puntiforme. Intorno vi erano zone più brillanti che mostravano che gli anticorpi si fissavano al substrato, ai tessuti. Passo successivo fu vedere se la positività anticorpale corrispondeva all'esistenza del virus.

Particelle simil-virali a forma di tetraedro, brick-like, tipiche degli orthopoxvirus, osservate al microscopio elettronico con la tecnica della colorazione negativa con tetrossido di osmio. Tecnica veloce usata dall'OMS per individuare rapidamente un caso di vaiolo.

Al microscopio elettronico comparvero numerose strutture ovalari elettrodense costituite da una regione centrale più densa, core, circondata da una zona più a bassa densità.

Dopo incubazione con antisiero contro il virus del vaiolo e successiva marcatura con proteina A-oro, immunogold, alcune particelle apparivano completamente ricoperte dal complesso proteina A-oro mentre altre lo erano solo parzialmente.

La struttura proteica del virus era intatta, lasciò tutti di stucco.

Il DNA del virus era frammentato per cui era impossibile che questo virus avesse attività biologica.

• Anemie: si assiste ad una considerevole diminuzione nella prevalenza delle anemie croniche, con una inversione di tendenza nell'alto Medioevo, in accordo con l'ipotesi che lo sviluppo culturale ebbe un impatto positivo sulle condizioni di vita. Questa curva valuta in senso diacronico, nel tempo, a partire dal periodo preistorico antico la presenza di anemie. Sono lesioni a livello osseo sotto forma di forellini. C'è un calo della % di resti con lesioni dovute ad anemie. Miglioramento delle condizioni di vita. Il miglioramento non fu a senso unico.
• Artrosi: malattia degenerativa delle articolazioni che attualmente colpisce le persone anziane. In passato non era dovuta all'età avanzata ma all'attività fisica, uso strenuo delle articolazioni per le attività agricole. Il progresso tecnologico ha contribuito a ridurre la degenerazione articolare nel corso del Medioevo.
• Infezioni: % di individui con infezioni ossee, periostiti, nelle diverse epoche: è evidente il rapporto con la densità abitativa. Le infezioni ossee aumentano progressivamente, picco nell'antichità classica, urbanizzazione. È la densità abitativa che condiziona l'insorgenza di malattie infettive che lasciano tracce sullo scheletro.
• Lebbra: ha un andamento oscillatorio. È documentata in paleopatologia a partire dall'Antichità classica, aumenta nel Medioevo e declina nella prima Età moderna. Sappiamo di essa attraverso citazioni letterarie. Aumenta nel basso Medioevo con le crociate. Nel XV secolo la lebbra regredisce spontaneamente ed abbandona l'Europa mediterranea nel XVII secolo, parallelamente all'aumento della tubercolosi in Età mo