Una breve historia de la ciencia nutricional: Parte 1 (1785-1885)

1. Kenneth J. Carpenter  1+Afiliaciones de los autores

1. Departamento de Ciencias de la Nutrición de la Universidad de California, Berkeley, CA 97420-3104

1. ↵  1 ¿A quién debe dirigirse la correspondencia. E-mail:kcarp@uclink.berkeley.edu Siguiente secciónAbstractoPrefacioEste es el primero de los cuatro artículos invitados previstos para proporcionar una breve introducción a la historia de nuestra ciencia y un posible texto para los cursos en la materia. Dadas las limitaciones de espacio, me he concentrado en el trabajo más directamente relacionado con el descubrimiento de las necesidades nutricionales y las cualidades de los alimentos en el suministro de ellos. Nuestra ciencia ha dependido en gran medida de la evolución de la química analítica y la fisiología general, pero ya hay historias que cubren estos temas.Hubiera sido posible dar breves referencias a nombres más y papeles, pero sería, en mi opinión, han hecho una lectura más tedioso. He preferido para seleccionar los temas que se abren nuevos caminos, y parecía inspirar otros trabajos. No hay dos autores desean tomar las mismas decisiones en esta situación.También he tratado de presentar los problemas a medida que fueron vistos por los trabajadores en el tiempo, y para seguir un curso cronológico, sin hacer referencia a las explicaciones prematuramente modernos de fenómenos. En la mayoría de los casos, la referencia histórica original a un documento se da, pero a menudo se complementa con una revisión más fácilmente disponible de la materia que contiene también referencias adicionales. Cuando una cita proviene de un libro o un artículo largo, los editores han dado un permiso especial para la página exacta (s) en el que se produce para ser enumeradas.Sección anterior Sección siguiente Antes de 1785 muchos investigadores habían publicado sus ideas sobre cómo la comida que comimos fue utilizado en nuestros cuerpos, pero fue sólo con la llamada "revolución química" en Francia a finales del siglo XVIII, con la identificación de los principales elementos y el desarrollo de métodos de análisis químico, que viejas y nuevas ideas comenzaron a ser probado de una manera cuantitativa, científica. Hay una excepción a esta generalización que volveremos más adelante. Es comprensible que los trabajadores modernos deben tener poco conocimiento del trabajo de los científicos de finales del siglo XVIII que llevaron a cabo esta "revolución", y por lo tanto poco aprecio de su calidad. Pero debemos recordar que ellos eran los líderes, y por delante de nosotros en el tiempo en la fabricación de las primeras incursiones en lo que se ha llamado "el bosque oscuro de la química animal."Tomemos, por ejemplo, el hallazgo con implicaciones importantes que se informó a la Academia Francesa de Ciencias en 1785 por Claude Berthollet. Se había encontrado que el vapor que viene de la descomposición de materia animal fue amoníaco, y que este gas se

compone de tres volúmenes de hidrógeno y un volumen de nitrógeno, o alrededor de 17% de hidrógeno y 83% de nitrógeno en peso, para los cuales los valores modernos están 17,75 y 82,25%, respectivamente ( 1 ). Este fue un trabajo impresionante y uno se pregunta cuántos de los investigadores de hoy en día sería capaz de repetir este hallazgo, sobre todo si se podría utilizar sólo el equipo disponible en el momento.Otros confirmó la presencia de nitrógeno en la materia animal y su ausencia de los azúcares, el almidón y grasas. Se había dado cuenta desde hace tiempo que la harina de trigo contenía una fracción (que se conoce como el gluten) que parecía tener las propiedades de la materia animal, incluyendo la evolución de vapor alcalino cuando una muestra se dejó a pudrirse. Había sido un tema de debate en cuanto a si esto era lo que hacía ese trigo una buena comida, y si los papas más reciente introducción, que parecía contener nada comparable al gluten, podría ser considerado como un sustituto adecuado para el trigo ( 2 ) .Muchos de los químicos involucrados en la "revolución química" en Francia, incluyendo su miembro más famoso de Antoine Lavoisier, también tuvo una participación en el metabolismo. En colaboración con su asistente Armand Seguin, midió la producción respiratorio humano de ácido carbónico (que ahora conocemos como el dióxido de carbono), tanto en reposo como al levantar pesas, y mostró cómo se incrementó con la actividad ( 3 , 4 ) ( Fig. 1. ). Esto, en sí mismo, fue un avance importante, ya que lo que se suponía que el único propósito de respiración fue el enfriamiento del corazón, y que el balance corporal de los adultos requiere que el peso del material ingerido que no se recuperó en heces o la orina que se han perdido a través de "transpiración insensible".

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FIGURA 1Dibujo esquemático de Mme.Lavoisier de su marido, la medición de la producción de ácido carbónico de su colaborador Armand Seguin, mientras anotaba los resultados. (Wellcome Institute, Londres)

Lavoisier también colaboró con el matemático Pierre-Simon Laplace en comparar el calor producido por el conejillo de indias con su producción de dióxido de carbono, y comparar los resultados con el calor producido por una vela encendida o carbón. La producción de calor se midió en un calorímetro de hielo, en el que el calor desprendido se relacionó con el peso del agua liberada de la fusión del hielo que rodea la cámara interior donde se aloja el animal o el material en combustión ( 5 , 6 ). Aunque no se precisa, los resultados fueron consistentes, en su opinión, con al menos la mayoría del calor animal procedente de la combustión lenta de los compuestos orgánicos en los conejillos de indias 'tejidos. El mayor progreso en la calorimetría será discutido en la Parte 2.

Lavoisier había regresado a nuevos estudios sobre la respiración cuando fue arrestado en 1793 durante el reinado del terror y mantenido en prisión. En el día de su juicio en 1794 se declaró para una estancia corta de ejecución que le permitiría hacer un experimento más, pero el juez se cree que ha respondido que la República no tenía necesidad de "sabios", y fue guillotinado el misma tarde.Además de los avances científicos en la época de la revolución francesa, también parecía ser un nuevo espíritu en el trabajo, la sensación de que era el momento de empezar de nuevo sin ninguna de las viejas suposiciones que se dan por sentadas. El período ciertamente marcó un nuevo comienzo para la ciencia de la nutrición, y la revolución química ha proporcionado las herramientas necesarias para su desarrollo. Un pionero francés joven comentó que: "La nutrición ha sido a menudo objeto de conjeturas e hipótesis ingeniosas pero nuestro conocimiento actual es insuficiente por lo que su uso sólo es tratar de satisfacer nuestra imaginación. Si pudiéramos llegar a algunos datos más exactos que bien podría tener aplicaciones en medicina. "El escritor fue François Magendie, que había crecido en el París revolucionario y practicarse como un cirujano antes de cambiar a la fisiología ( 7 ). Su primer trabajo en el campo se informó a la Academia de Ciencias en 1816, y se dirigió directamente a la cuestión de si los animales podían utilizar el nitrógeno atmosférico a "animalizar" alimentos ingeridos de bajo contenido de nitrógeno.Había, por supuesto, un suministro abundante de nitrógeno en el aire, y algunos químicos habían sugerido que este tipo de combinación debe ocurrir durante la digestión de un animal de alimentos vegetales a fin de dar la ingesta de las características que les permitan ser incorporados en propios tejidos del animal, ya sea para el crecimiento o la sustitución de materiales gastados.Famoso experimento de Magendie era muy simple, tan simple que uno se pregunta en su haber nunca ha intentado antes. Iba a tener un solo alimento que se había reconocido el nutritiva, a pesar de que no contiene nitrógeno, y para alimentar a los perros, una especie que comía vegetales y alimentos de origen animal. El azúcar fue el alimento que él probó con su primer perro. Se continuó comiendo bien durante aproximadamente 2 semanas, pero luego comenzó a perder peso y desarrollar una úlcera corneal. Después de un mes de que muriera.Se repitió el experimento, y luego trató de utilizar aceite de oliva goma, o mantequilla como los alimentos únicos para sus perros, en cada caso con el mismo resultado, excepto que no se observó ulceración en el perro recibe el aceite de oliva ( 8 ).Sus conclusiones fueron que ninguno de estos alimentos era "eminentemente nutritivo" (que toma en el sentido de "proveer a todas las necesidades de los perros"), a pesar de que se absorbe bien, y, en segundo lugar, que al menos la mayor parte del nitrógeno en un tejido perro debe provenir de los alimentos que ha consumido. En retrospectiva, podemos ver la diferencia en su razonamiento, puede haber habido otras deficiencias en los alimentos analizados a excepción del material nitrogenado, y él no tenía control positivo, tal como en su papel 1816 él tenía "más albúmina azúcar ni gluten." escrito: "Todo el mundo sabe que los perros pueden vivir muy bien sólo de pan", pero más tarde, cuando en realidad poner esto a prueba se encontró con que su conclusión final, aún resonaban en la actual "un perro no vive más de cincuenta días." días guías alimentarias, fue que "la diversidad y multiplicidad de aliments es una regla importante de la higiene, que es, por otra parte, señaló a nosotros por nuestros instintos" ( 9 ).

En este tiempo hubo una controversia en cuanto a si la gelatina, obtenida por los huesos de ebullición, y que era rica en nitrógeno, podría ser utilizado como un sustituto económico para la carne en los hospitales franceses. Magendie se le preguntó por la Academia de Ciencias para llevar a cabo ensayos adicionales para investigar la cuestión. Después de 10 y de investigación, que arrojó resultados aparentemente paradójicos, tuvo que informar que: "Como sucede a menudo en la investigación, los resultados inesperados había contradicho cualquier expectativa razonable." Estaba claro que la gelatina no era un alimento completo para perros, pero no era ni carne después de que se había extraído con agua. Sugirió que los químicos investigar qué material era esencial que se lixivia de la carne: "Tal vez podría ser de hierro o de otras sales, materia grasa o ácido láctico" ( 10 ). De hecho, hubo una brecha de otro y 75 antes de que este tipo de pregunta comenzó a ser re-explorado en los Estados Unidos por EV McCollum, utilizando la joven rata como un modelo más conveniente.Un supuesto importante, no mencionado detrás del trabajo de Magendie era una especie animal que podría ser utilizado como un modelo para los seres humanos, en otras palabras, que nuestros cuerpos eran esencialmente del mismo carácter general como los de los animales. Esto puede haber surgido, al menos en parte, como resultado de un interés en Francia por estudios en anatomía comparativa.Otro investigador activo en Francia en la década de 1830, con un fondo muy diferente de la de Magendie, también estaba estudiando la fuente de nitrógeno-ricos tejidos de un animal. Esta fue Jean Baptiste Boussingault, que había aprendido de su química en una escuela para ingenieros de minas. Después de un periodo de exploración geológica aventurero en América del Sur, regresó, se casó con la hija de un propietario de una granja y poner su mente a la ciencia agrícola.Obtuvo un puesto en la Sorbona de París, donde colaboró con JB Dumas, uno de los químicos franceses más importantes, y se divide su año entre París y la granja ( 11 ).Trabajando primero con cultivos de plantas, fue capaz de demostrar que las leguminosas, pero no los granos de cereal, fueron capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico durante el crecimiento. Luego se dirigió a las vacas y los caballos, cuyo común alimenta tenía la reputación de ser excepcionalmente bajo en nitrógeno. Su enfoque fue primero a encontrar el nivel de alimentación que mantuvo sus animales a peso constante, y entonces durante 3 d para grabar el pienso del animal, excrementos y, en el caso de la vaca, la leche, y también para analizar todos estos por su contenido de nitrógeno. Con el caballo, recibiendo en total unos 8,5 kg de heno y avena al 24 h, la ingesta diaria de nitrógeno fue 139 g, y el nitrógeno en la orina y el estiércol sólo llegó a 116 g. La vaca, alimentados con heno y patatas, tenía un consumo diario de 201 g de nitrógeno y la producción se recuperó, incluyendo 46 g de leche, fue sólo 175 g ( Tabla 1 ).Llegó a la conclusión que se alimentan de los animales proporcionado nitrógeno suficiente para satisfacer sus necesidades y que no había necesidad de plantear la hipótesis de que tenían que obtener el nitrógeno de la atmósfera ( 12 , 13 ).

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TABLA 1Resumió los resultados de un estudio pionero equilibrio, comparando la ingestión de nitrógeno diario de una vaca lechera de su alimentación con la

de su salida de la leche y los excrementos, según lo informado por Boussingault en 1839 un

Estos parecen haber sido el primero de los muchos miles de "equilibrar" los ensayos que siguen se llevará a cabo hasta el día de hoy. Por desgracia, el único método de análisis para el nitrógeno que se había desarrollado en ese momento le obligaba primero a secar sus muestras, lo que podría esperarse que resulte en la pérdida de amoníaco cuando se secaba la orina y el estiércol. Esto podría explicar la aparente "positivo" equilibrio en estos animales que se supone que están en un estado constante.Sección anterior Sección siguiente ¿Por qué la concentración de nitrógeno?Incluso antes de llevar a cabo sus experimentos de equilibrio con los herbívoros, Boussingault había propuesto que los valores relativos nutricionales de los alimentos de origen vegetal puede ser evaluada a partir de su contenido de nitrógeno ( 14 ). Su justificación para esto fue más o menos así: "Magendie ha demostrado que los alimentos que no contienen nitrógeno no puede continuar para mantener la vida, por lo tanto el valor nutricional de una sustancia vegetal reside principalmente en el gluten y verduras albúmina que contiene." Los investigadores en este tiempo sin duda sabía que los cuerpos de los animales también contiene minerales que deben haber obtenido de sus alimentos. Incluso antes, dos trabajadores habían escrito que: "Los frijoles son tan nutritivos ya que contienen almidón, una materia animal, fosfato, cal, magnesia, potasio y hierro.Ceden a la vez la vianda y los materiales propios de forma y color de la sangre y nutrir los huesos "( 15 ). Quizás en respuesta a las críticas, Boussingault explicó: "Estoy lejos de considerar a los materiales nitrogenados sólo como suficientes para la nutrición de los animales, pero es un hecho que cuando los materiales nitrogenados están presentes en grandes cantidades en vegetales por lo general acompañado por el otro sustancias orgánicas e inorgánicas que también son necesarios para la nutrición "( 16 ). Está claro por el contexto que las "sustancias orgánicas" a la que nos referimos, son almidones y no tienen nutrientes en trazas hipotéticas.¿Hubo alguna razón en este periodo para que los investigadores sospechan que otros nutrientes también puede ser necesaria para constituir una dieta completa?Uno podría pensar que el problema del escorbuto entre los marineros que aparecen y de las pruebas por el valor de las frutas y los alimentos verdes en la prevención de la enfermedad, lo habría sugerido. Sin embargo, incluso James Lind, famoso por su ensayo clínico controlado de diferentes antiescorbúticos potenciales, que se cree que eran activos en la lucha contra los efectos nocivos del aire marino, y no fue requerida por las personas que viven en la tierra más que la quinina sería de ningún valor para personas que no viven en una zona palúdica ( 17 , 18 ). Además, estaba claro que los perros, los animales que se utilizan por los trabajadores franceses, prosperó sin tales elementos complementarios de alimentos.Sección anterior Sección siguiente Síntesis sólo por plantasA la luz de los resultados considerados anteriormente, colega Boussingault, los Dumas farmacia, llegó a la conclusión de que el reino vegetal era el único capaz de sintetizar los tipos de compuestos nitrogenados abundantes en los tejidos animales. Entonces, a partir de la observación de que las reacciones globales de los animales se caracteriza por oxidación, que hizo la generalización, además, que el reino animal era sólo capaz de oxidar los materiales que lo obtenidas a partir de su planta de alimentos ( 19 ).

El líder químico orgánico alemán de la época, Justus Liebig, ahora entra en escena. Él también se había interesado en el tema de la "química animal", y escribió que Dumas debe estar mal porque era bien sabido que los cerdos se engordan cuando se alimentaba de papas que eran ricos en almidón, pero sólo contenía un nivel insignificante de grasa. Esto significa que los animales deben ser capaces de convertir los carbohidratos en grasa a pesar de que la necesidad de conversión "reducción" en lugar de la oxidación.Este fue un desafío a los trabajadores franceses que habían sido las autoridades indiscutibles en el campo, y Boussingault poner el asunto a prueba en otro estudio pionero. Mató y analizaron el cadáver de un cerdo joven, mientras se alimenta una camada del mismo peso de partida en cantidades medidas de alimentos durante 3 meses. Análisis de la canal del cerdo segundo mostró que contenía un adicional de 13,6 kg de grasa, mientras que el alimento que había comido contenía sólo 6,8 kg ( 20 ).Este cuidadoso trabajo ha demostrado, pues, que la escuela francesa estaba equivocado en este punto. Boussingault y Dumas ambos jubilados de trabajar con los animales, y Liebig se convirtió en la nueva autoridad, a pesar de que nunca había llevado realmente a cabo una prueba de alimentación. Él continuó empujando sus ideas sobre la fisiología y la nutrición. La mayoría de ellos se mostraron poco a poco de haber sido completamente equivocado, pero al menos se estimuló a otros a hacer la investigación, la puesta a prueba.Sección anterior Sección siguiente La teoría atómicaMientras que el trabajo descrito anteriormente se realizaba hubo otro avance importante en la química que se empezó a utilizar en posteriores estudios nutricionales. John Dalton, un maestro de escuela pobre y en gran parte autodidacta, en el norte de Inglaterra, tuvo una idea importante. Esto fue que todos los elementos se componen de partículas indivisibles, o "átomos", y que para cada elemento de cada átomo es idéntico. Combinación química se produce cuando dos o más átomos diferentes formar una unión firme ( 21 ). Estas ideas fueron apoyadas por las proporciones de los diferentes elementos en cualquier compuesto que se fija y por los diferentes compuestos entre los mismos dos elementos que están en proporciones simples en peso. Así, el gas que llamamos "dióxido de carbono" tiene exactamente dos veces el peso de oxígeno (por unidad de peso de carbono) que está presente en el otro gas llamado "monóxido de carbono". Finalmente, los gases se encontró que se combinan en relaciones simples en volumen. Así 3 volúmenes de hidrógeno se combinan con 1 volumen de nitrógeno para formar exactamente 2 volúmenes de gas amoníaco ( 22 ). De esto se deduce también que volúmenes iguales de gases diferentes contienen el mismo número de moléculas, una vez se acepta que muchos elementos, tales como el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, tienen dos átomos de combinarse entre sí para formar una única molécula.Desde hace algunos años existe una controversia sobre si de carbono y oxígeno cada uno tenía una media de los pesos atómicos que ahora están asignadas a ellos, aunque es fácil de corregir fórmulas moleculares obtenidos en ese período.Así Prout, en Inglaterra, se sometió urea a métodos mejorados de análisis, y obtuvo una fórmula molecular de C 2 H 4 N 2 O 2 , lo que concuerda con la fórmula moderna de CH 4 N 2 O cuando doblamos los pesos atómicos para C y O ( 23 ). En la década siguiente, Friedrich Wöhler en Alemania encontró que él había obtenido urea por calentamiento de cianato de plata con cloruro de amonio. Él

escribió con entusiasmo a su antiguo profesor: "Yo puedo hacer urea sin el uso de riñones." Es cierto que la urea era más que un producto de excreción, pero la síntesis es un pequeño paso para demostrar que un compuesto orgánico que se produce en los sistemas vivos también se podría producir en el laboratorio sin la ayuda de ninguna "fuerza vital".Wöhler, en colaboración con Liebig, también desarrolló un concepto importante en la química orgánica. Esta fue la idea de un radical común que se combinaría con otros reactivos, pero aún conservan su propia naturaleza y ser recuperables por otras reacciones. El primer ejemplo fue el "benzoyl" radical. A partir de benzaldehído, uno podría oxidar a ácido benzoico o formar un derivado clorado, y así sucesivamente, y después reproducir el benzaldehído original por reducción apropiada ( 24 ).Sección anterior Sección siguiente La composición de "sustancia animal"Hasta entonces se había reconocido que las denominadas "sustancias animales" vino en diferentes formas que se llamaban albúmina, fibrina, caseína y así sucesivamente, y que difieren en solubilidad y otras propiedades físicas, pero todos contenidos ~ 16% de nitrógeno . En 1839, se propuso un trabajador holandés, Gerrit Mulder, que estas sustancias eran todos los compuestos de un radical común combinado con diferentes proporciones de fósforo, azufre o ambos, y el hipotético radical fue nombrado "proteína" de un término griego que implica que era el principal material del reino animal. Propuso, además, utilizando el símbolo "Pr" para el radical, que la albúmina de huevo podría expresarse como "Pr 10 · SP "y la albúmina sérica como" Pr 10 · S 2 P ", y que el radical en sí tenía la fórmula molecular" C 40 H 62 N 10 O 12 "( 25 ).Liebig recibió con entusiasmo estas ideas, e informó de que los materiales comparables que se había aislado de tejidos de la planta también tenía exactamente 4 átomos de carbono y 1 átomo de nitrógeno. Él fue más allá y sugirió que, aunque era sólo las plantas que podrían hacer que la "proteína" radical, los animales tenían el poder de añadir o restar los elementos añadidos, convirtiendo así la albúmina en fibrina, etc ( 26 ). Dumas y Cahours, trabajando en París, escribió que ellos también habían encontrado una relación de 4:1 de C: N en tanto la caseína y la albúmina sérica. Sin embargo, "legumina" extraído de los guisantes y las habas, y que Liebig había llamado "caseína vegetal", sólo tenía una relación de 3,25:1. Esto era un problema porque no había razón para creer que los cultivos de leguminosas tuvo un alto valor nutritivo, aunque legumina claramente no podía ser convertido en albúmina sólo mediante la adición o sustracción de azufre y / o fósforo ( 27 ).Liebig también estaba empezando a arrepentirse de haber adoptado las ideas de Mulder. Los trabajadores en su laboratorio había sido incapaz de obtener la "proteína radical" al eliminar el azufre de la albúmina de huevo en la forma descrita por Mulder, ni podían encontrar las proporciones esperadas de azufre y fósforo en diferentes materiales. Mulder se enfureció por el tono de las críticas de Liebig, que estaba negando lo que él mismo había afirmado previamente. En cualquier caso, el concepto de una proteína radical desaparecido de la literatura y el término "proteína" gradualmente comenzó a ser aplicado a todos los materiales descritos anteriormente como "sustancia animal."Sección anterior Sección siguiente Proteína del nutriente único y verdadero

Mientras tanto, Liebig había publicado un libro muy leído titulado Animal Química o Química Orgánica en su aplicación a la Fisiología y Patología. En él argumenta que, debido a sus análisis de los músculos no pudo demostrar la presencia de grasas o hidratos de carbono, la energía necesaria para su contracción debe venir de una ruptura explosiva de las moléculas de proteína en sí, lo que resulta en la producción y excreción de urea. Proteínas fue por lo tanto el único nutriente verdadero, proporcionando tanto la maquinaria del cuerpo y el combustible para su trabajo ( 28 ).Si eso fuera cierto, ¿qué papel se dejó para los otros componentes de la dieta, y por qué la producción de ácido carbónico aumentar grandemente durante el ejercicio? Liebig explicación era que aumento de la respiración era necesario para mantener el corazón y otros tejidos del sobrecalentamiento. Sin embargo, por desgracia, esta dirigido a un acceso más oxígeno ganando a los tejidos, lo que podría causar daño oxidativo y la pérdida de proteínas de los tejidos. Era la función de las grasas y los hidratos de carbono para absorber este exceso de ser ellas mismas oxidados preferentemente.Libro de Liebig fue al principio considerado generalmente como una síntesis intelectual gigante, y muchas personas se convirtieron a sus ideas. Por ejemplo, cuando el profesor de Medicina en la Universidad de Edimburgo, fue llamado para investigar un brote grave e inesperada de escorbuto en una prisión escocesa, su conclusión inmediata fue que debía ser el resultado de una ingesta inadecuada de proteínas ( 29 ). Sin embargo, sus cálculos indican que la ingesta media diaria de proteínas era un amplio 135 g. Pero sólo 15 g de esta cantidad fueron de fuentes animales y 102 g fueron de gluten. Se sugirió que el poder del cuerpo para convertir gluten a la proteína animal era limitada, y que el nivel de leche en la dieta se debe aumentar con el fin de aumentar la ingesta de proteínas animales.Otro médico escocés contestó que el valor de zumo de limón en la prevención del escorbuto estaba bien establecido y no podría atribuirse a su contenido de proteínas, dado que una dosis curativa contenía sólo una cantidad insignificante de nitrógeno ( 30 ).Otra dificultad en creer que el trabajo muscular requiere la descomposición de las proteínas es que la dieta tradicional de los trabajadores era de menor contenido de proteína que la de los ricos menos activo. Edward Smith, un médico y fisiólogo británico que estaba interesado en el bienestar de los presos, y expresó su preocupación por la stressfulness de que tengan que trabajar en una cinta de correr, mide la excreción de urea en las 24 h durante y después de 8 horas de trabajo, y otra vez en sus días de descanso posteriores, y no encontró diferencias ( 31 ) ( Fig. 2 ). Esto fue, por supuesto, bastante al contrario de lo Liebig habría predicho sobre la base de que la energía gastada todos ellos procedentes de la descomposición de las proteínas que resultó en la producción de urea.

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FIGURA 2Imagen del treadwheel en una cárcel de Londres del tipo usado por Edward Smith para comparar la excreción de urea en el "trabajo" y "día de descanso", y para medir su propio aumento de la producción de dióxido de carbono al subir una distancia conocida en los peldaños. Los dos conjuntos de mediciones se utilizaron para avanzar en el conocimiento de los combustibles utilizados por los músculos y su eficiencia (British Register, 1823).

Sección anterior Sección siguiente La conservación de la energíaEl siguiente paso en esta historia trata de otra línea de trabajo básica, el desarrollo del concepto de la conservación de la energía en sus diferentes formas.Este avance no se puede atribuir a una sola persona, pero James Joule, un joven inglés que trabaja en el problema en su tiempo libre, fue el primero en establecer un buen valor por el equivalente mecánico del calor ( 32 ). Esto se utilizó para calcular la eficiencia del esfuerzo humano muscular en relación con la producción de calor. Edward Smith, ya mencionado por su trabajo en la excreción de urea de los presos, también había desarrollado un equipo portátil para la medición de la producción de dióxido de carbono en condiciones diferentes. Sobre la base del dióxido de carbono adicional que Smith mismo había exhalado cuando se trabaja en la cinta rodante de los condenados, Hermann Helmholtz estima que el humano "motor funcionaba con aproximadamente 25% de eficiencia" ( 33 ).Un experimento crítico fue diseñado luego de dos científicos suizos, el fisiólogo Adolf Fick y el químico Johannes Wislicenus, para poner a prueba la creencia de Liebig de que la proteína constituye el único combustible muscular. Ellos viajaron a la base de una montaña en Suiza con una ruta de acceso a la parte superior que era bastante fácil de escalar y un hotel en la cima. Se comieron una dieta de muy bajo nitrógeno antes y durante el experimento, y se recogió la orina durante y por 6 horas después de su ascenso ( 34 ). Análisis de las muestras de orina mostró que habían excreta, en promedio, una cantidad de equivalente de nitrógeno en el contenido de nitrógeno a proteína g 35,0, utilizando el usual "N × 6,25" factor de conversión. Se calcula, como mejor pudieron, la energía que se podría haber obtenido de la combustión de esta cantidad de proteína, pero tenían valores sólo para la combustión del carbono y del hidrógeno como tal, que arrojó un valor alto de 6,73 kcal / g de proteína. Incluso con este valor se calculó que la energía obtenible fue menor que el trabajo que habían hecho contra de la gravedad en su escalada.En el mismo período, Edward Frankland, de Fick hermano-en-ley en Inglaterra, se estaba desarrollando una técnica para medir directamente el calor de la combustión de los alimentos y de la urea. Para la proteína, con una previsión para la energía bruta que queda en la urea excretada, obtuvo un valor de energía metabolizable de 4,37 kcal / g. El uso de este factor, la energía obtenida de la cantidad media de proteína metabolizada (es decir, 35 g) fue 153 kcal. Con el equivalente mecánico del calor se toma como 423 "kg · m en contra de la gravedad" por kcal, el trabajo mecánico se puede obtener a partir de 153 kcal era 64.700 kg · m.En la subida a los dos hombres habían subido 1.956 m frente a la fuerza de gravedad y, con un peso promedio de 71 kg, se había realizado un mínimo

de 138.900 kg · m de trabajo per cápita ( Cuadro 2 ). Debido a que era más del doble de la energía que podría haber venido de su descomposición de las proteínas del cuerpo, incluso suponiendo un 100% de eficiencia de los músculos y dejar de lado el trabajo del corazón y así sucesivamente, gran parte del combustible que se consume debe provenir de otras fuentes, carbohidratos presumiblemente grasa y / o ( 35 ). Frankland hizo la analogía de un músculo de una máquina de vapor en la que el motor no consumirse cuando se trabaja, pero se mantuvo intacto durante el uso de un combustible totalmente diferente.

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TABLA 2Cálculo de los resultados del experimento de Fick-Wislicenus escalada relativos el trabajo neto de la energía metabolizable obtenible a partir de la proteína descompone en compuestos nitrogenados urinarios 1

Liebig no estaba dispuesto a aceptar esta conclusión, a pesar de que él y sus colegas obtuvieron resultados comparables con los perros. Se trató de evitar por lo que sugiere que los sistemas vivos podría ser capaz de obtener más energía de una reacción que era obtenible in vitro, o que las proteínas libera su energía gradualmente, de modo que incluso los músculos en reposo ido ganando energía potencial mecánica comparable a la del muelle en espiral en un reloj ( 36 ).Veremos en el capítulo siguiente de que el entusiasmo alemán para las dietas altas en proteínas continuó más allá de la evidencia de su valor.Sección anterior Sección siguiente DigestiónDurante el período considerado, muy poco trabajo original que relacionados con la nutrición se llevó a cabo en los Estados Unidos. Sin embargo, dos nombres son recordados de esta época. John Young, un estudiante de medicina que murió trágicamente a los 21 de la tuberculosis, descrito en 1803 en sus experimentos MD tesis numerosas digestión. Había descubierto que el contenido del estómago regurgitados no se sometieron a fermentación acética, que era contrario a la opinión actual. También siguió el destino de las muestras en bolsas de alimentos que se someten a digestión gástrica en ranas, serpientes y aves, y mostraron que los animales carnívoros que eran normalmente menos podría disolver los alimentos vegetales, y viceversa ( 37 ).Algunos y 20 después, un cirujano del Ejército de EE.UU., William Beaumont, tuvo la oportunidad de convertirse en un fisiólogo pionero. En un puesto de comercio a distancia un joven fue baleado accidentalmente en el estómago y la herida dejó una fístula permanente a través del cual las muestras de alimentos podría ser introducido y retirado. Debido a que la víctima era indigente, Beaumont lo llevó a su casa y lo usó como un sujeto de forma intermitente durante casi 10 y. Se observó que el jugo gástrico, que siempre contenía ácido clorhídrico, fue secretada únicamente en respuesta a comer. También vio que la comida grasosa sólo digiere lentamente, pero que se aceleró por la "minuciosidad de la división" (38 ).En ese momento el estómago fue considerado como el principal sitio de digestión. Sin embargo, en la década de 1850, Claude Bernard descubrió que las secreciones en el intestino delgado desde el páncreas, junto con el efecto emulsionante de la bilis, eran de la mayor importancia para la

digestión de las grasas en glicerol y ácidos grasos libres, y su absorción ( 39 ). Esto y los descubrimientos posteriores de la actividad proteolítica en el intestino delgado, que se discutirá en la parte 2, hecho del estudio de la digestión gástrica puramente parecen menos importantes.Sección anterior Sección siguiente Escorbuto y otras enfermedadesEn 1842 George Budd, profesor de medicina en el Colegio del Rey de Londres, pronunció una conferencia memorable titulada "Trastornos resultantes de la deficiente nutrición," de los cuales estos son algunos de sus comentarios de apertura: "No hay un tema de más interés para el psicólogo o de importancia más práctica para el médico ... de los trastornos resultantes del alimento defectuoso.... Estos trastornos son, sin duda, a menudo se nos presenta por los indigentes pobres de nuestras grandes ciudades, pero ... de no ser nuestro conocimiento de todas las circunstancias en que se producen, su verdadera causa se nos escapa.Es sólo-como en los buques, cuarteles, cárceles y manicomios, cuando un gran número de hombres ... a ser afectado con una enfermedad, que nuestra atención se fija en ella, y que podemos tener éxito en el descubrimiento de la causa al considerar lo que es peculiar en su circunstancias "( 40 ).Hay una excepción a la generalización en el comienzo del capítulo que ningún trabajo sistemático pertinente a la nutrición se había llevado a cabo antes de 1785, lo que ahora deben ser descritas. Es el pionero ensayo clínico controlado de las diversas terapias recomendadas para la enfermedad de escorbuto, que se llevó a cabo en 1746 por James Lind en marineros en el mar. Lind era, en ese momento, el cirujano de un barco 30-y-viejo de la marina británica, sin educación académica, pero con un interés especial en el problema del escorbuto. Tomó 12 marineros, todos ellos con una severidad similar de la enfermedad, los dividió en parejas y, durante 2 semanas, dio a cada uno un par de los muchos tratamientos que se habían recomendado para la condición. Su juicio se describe con más detalle en otra parte, pero el punto sobresaliente para los lectores modernos es que la pareja receptora limones y naranjas se recuperaron casi después de sólo 6 días, mientras que los que recibieron el ácido sulfúrico diluido o vinagre había mostrado ninguna mejoría después de 2 semanas ( 41 , 42 ).La importancia de la prueba de Lind ha descrito a menudo como prueba de que los cítricos es una cura, o preventiva, para el escorbuto. Esto había, de hecho, se conoce ya para alguna y 200, pero no siempre se podía aprovecharse. Ni las naranjas y los limones, ni jugos de frutas pueden ser almacenados en los viajes largos antes de los días de refrigeración, ya que fuimos a moho. Debido a esto, el Colegio de Médicos de Londres había razonado que otros ácidos pueden actuar como sustitutos, dado que se pensaba que el escorbuto era una "podrida" la enfermedad, y en los tejidos de animales que fueron pútrido se convirtió en alcalina. Parecía por lo tanto a seguir que el jugo de cítricos actuó como lo hizo como resultado de su acidez, y que otros ácidos más estables, como el ácido sulfúrico (diluido antes de su uso!) O vinagre podría utilizarse igualmente bien.Como consecuencia de ello, los cirujanos de los buques se emitieron con ácido sulfúrico durante muchos años sin que su valor real de haber sido sometido a una prueba crítica.En 1753, después de Lind había calificado como un médico con formación universitaria, escribió en su tratado sobre el escorbuto: "La flota Channel durante muchos años fue suministrado con vitriolo [ácido sulfúrico]. Sin embargo, a menudo tenía mil hombres miserablemente más dirigido con la enfermedad. ... De la teoría en física [medicina] ... de hecho es

absolutamente necesario, sin embargo, al llevar demasiado lejos, puede ponerse en duda si se ha hecho más cosas buenas o daño en el mundo "( 43 ).Si otros ácidos no puede sustituir el jugo de limón, y si limones o su jugo eran demasiado inestables para su transporte en viajes largos, ¿qué podría hacer? Lind se sugiere que el jugo puede ser lentamente concentra en cuencos poco profundos sobre agua hirviendo hasta que se había condensado a un jarabe espeso, o "robar", como él la llamaba. Así lo intentó, pero resultó ser de poco valor en la práctica. Un producto más eficaz, y bienvenidos a los marineros una, era preservar el jugo con una proporción de ron o brandy. Otro método consistía en extraer el ácido cítrico del zumo y la expedición que a los buques. Por desgracia, muchos escritores, en el supuesto de que el ácido cítrico fue el factor activo, se referiría a "administrar el ácido cítrico", aun cuando en realidad estaban dando jugo de limón. En algunos casos esto está claro, pero no en otros.Finalmente, después de muchos años de incertidumbre, se acordó que el verdadero ácido cítrico puro no era antiescorbútico ( 44 ).Lind había creído que el verdadero valor de los cítricos, era que tenía "un jabonoso, atenuar y resolver la virtud" [o "acción detergente"] que ayudó a los poros de sudor libres en la piel que se había obstruido en el aire del mar para que los venenos acumulados sin poder escapar. Se cree que la enfermedad no se produjo en tierra, a fin de que los habitantes de la tierra lo tanto, no requieren un antiescorbútico como marineros hicieron. Pero este no era el caso. Estaba claro por 1843 que tenía, de vez en cuando, estado por lo menos 20 brotes de escorbuto en prisiones británicas. El trastorno que se observa en los prisioneros era exactamente la misma que la observada en el mar. El único factor común que se puede encontrar para explicar estos brotes fue que, durante algún tiempo anterior a los brotes, las papas se habían omitido en la dieta, y cuando éstos fueron añadidos a la dieta, la enfermedad desapareció ( 45 ).La importancia de la papa como antiescorbúticos se confirmó en el período de 1845 a 1848, cuando las sucesivas cosechas de papa Europeas no a causa de un ataque de hongos. En Irlanda, donde la papa se había convertido en la principal fuente de energía para la mayoría de la población, hubo hambruna desastrosa en la parte superior del escorbuto se esperaba. En Inglaterra, donde se cultiva más grano y no había escasez global de energía, el principal efecto fue de nuevo una serie de brotes de escorbuto, esta vez en la población general, así como en las cárceles. El brote grave en una prisión escocesa ya se ha discutido en relación a la creencia de un discípulo de Liebig de que la proteína era "el único nutriente verdadero" y por lo tanto, si una dieta es inadecuada en la calidad, la deficiencia debe ser en el suministro de proteína . En la práctica, las verduras verdes resultaron ser antiescorbúticos alternativas eficaces cuando la papa ni fruta estaban disponibles.Escorbuto Tierra seguiría siendo un problema siempre que los suministros de alimentos eran limitados por problemas de suministro. Así ocurrió entre los prospectores durante la fiebre del oro en California, los soldados durante la guerra de Crimea, los presos en la guerra civil americana y civiles comunes durante el sitio de París en 1871 ( 46 ). En todos los casos, los problemas se resolvieron cuando cualquiera de las verduras frescas o jugo de fruta llegó a estar disponible de nuevo.Sección anterior Sección siguiente Arctic escorbuto

Como avanzaba el siglo XIX, se hizo más rápido recorrido de la nave, por lo que los viajes largos sin la oportunidad de recoger los alimentos frescos en los puertos de escala se hizo menos frecuente, al igual que el escorbuto mar. Sin embargo, la exploración del Ártico resultó ser la excepción a esta generalización.En 1875 la marina británica organizó una expedición que intentará llegar más al norte que se había logrado antes por los exploradores. La Armada estaba seguro de que el escorbuto no sería un problema. En las guerras napoleónicas habían sido capaces de puertos bloqueo francés y permanecer en el mar durante largos períodos de tiempo, como resultado de la oferta bien organizada de los limones de Sicilia. Ahora, las autoridades habían cambiado al uso de limas de las Indias Occidentales, en la creencia de que, por ser más ácida, también sería antiescorbúticos aún mejores. El jugo se envasa en Inglaterra, en conserva con los espíritus.Los dos barcos navegaron mayo 1875 con 122 a bordo, el invierno en el hielo a los 82 ° N y envió expediciones en trineo en la primavera siguiente. En junio hubo 60 casos de escorbuto con cuatro muertes y los barcos regresaron a casa. Esto se considera que ha sido un gran escándalo y una investigación a fondo comenzó.Todo el mundo a bordo habían recibido raciones diarias que incluyen 4 onzas de conservas vegetales "," 1 oz de encurtidos y 1 onza de jugo de limón. Un crítico argumentó que Liebig había hecho fisiología de una nueva ciencia y que la doctrina de antiescorbúticos habían dado un golpe mortal. Otros pidieron que se debe prestar atención a cómo los esquimales logrado mantenerse saludable en el extremo norte, sin el uso de frutas o verduras frescas ( 47 ). Como veremos en el capítulo siguiente, este problema llevó a la adopción de nuevas teorías que iban a engañar a los exploradores durante un tiempo considerable, y para dar un ejemplo de conocimiento aparentemente retrocediendo durante al menos 20 anos.Otro problema encontrado en los viajes largos, a veces en combinación con el escorbuto, fue la ceguera nocturna. Algunos cirujanos del buque considerado ser una señal temprana de desarrollar escorbuto, y ambas condiciones se han encontrado para responder a la adición de verduras frescas a su dieta. Sin embargo, la mayoría cree que es una enfermedad separada debido a que las dos condiciones no siempre aparecen juntos, y las víctimas de la ceguera nocturna frecuencia pasó a desarrollar úlceras en sus córneas ( 48 ).Hay varios informes de los médicos de su éxito en el tratamiento de la enfermedad de pescado o aceite de hígado de bacalao a principios del siglo XIX (49 , 50 ). Era también un tratamiento tradicional muy antigua para los problemas de los ojos para dar a los pacientes hígado cocinado de cualquiera de una variedad de animales. Esto fue puesto a prueba en la década de 1850 en un viaje alrededor del mundo organizada por la armada austriaca. En el último tramo largo de la travesía, desde el Cabo de Buena Esperanza hasta Gibraltar, 60 de los 350 a bordo ceguera noche desarrollados. Cirujano de la nave, que había pedido para llevar a cabo la prueba si la oportunidad se presenta, obtenido del hígado de buey en Gibraltar, se lo dio a los 60 e informó de que el resultado fue "un verdadero milagro" ( 51 ). Sin embargo, fue atacado en la prensa médica "por su frívola conclusión de que era una enfermedad nutricional, que sólo podía ser considerada como auto-engrandecimiento por alguien ignorante de la literatura sobre el tema".En 1863 P. Bitot, un médico francés cuyo nombre se ha dado a las manchas blancas en la córnea que él reconoció como asociadas con la ceguera nocturna, no hizo mención de ser capaz de curar a sus pacientes con

cualquier suplemento alimenticio, y describió la condición como "puramente vital o nerviosa" en la naturaleza ( 52 ).En 1881, un médico británico informó que la condición respondió bien en pacientes que están siendo tratadas con aceite de hígado de bacalao y sugirió que se posiblemente "sufriendo de alguna falta de tono o la nutrición" ( 53 ). Sin embargo, esto todavía no era la conclusión general establecido. En 1884, un médico alemán que había visto el estado en un orfanato, donde tuvo responsabilidades médicas llegó a la conclusión de que debe ser el resultado de una infección, ya que los niños estaban recibiendo una buena dieta ( 54 ).Sección anterior Sección siguiente El bocio y el cretinismoBocio, visto como una inflamación en la parte anterior del cuello, había sido reconocido como existente en algunas áreas específicas durante milenios. En la misma zona también había una menor proporción de bebés que nacen con el cretinismo, que se caracteriza por la mentalidad baja talla y bajo. Para los enfermos de bocio había sido un tratamiento popular desde hace mucho tiempo para darles algas secas y esponjas, o las cenizas preparado por la quema de ellos.En 1812 el elemento yodo fue descubierto en este tipo de ceniza, y los químicos franceses sugirieron que se utiliza para el tratamiento del bocio. Sin embargo, se encontró con frecuencia que son tóxicos en las dosis administradas y el tratamiento se abandonó en gran medida ( 55 ). Al final del período cubierto por esta presentación, Hirsch, en una revisión académica de gran alcance, escribió que la teoría de la deficiencia de yodo es "una opinión de corta duración ... bocio endémico y el cretinismo tiene que tener en cuenta una de las enfermedades infecciosas" ( 56 ).Hemos visto en los ejemplos de escorbuto Ártico, ceguera nocturna y el bocio, la creencia creciente de que las enfermedades que más y más se va a ser explicado en términos de la infección directa con microorganismos o indirectamente por el poder de estos organismos para producir toxinas. Sin lugar a dudas, el desarrollo de la teoría microbiana de la enfermedad hizo una enorme contribución a la reducción del sufrimiento humano, pero, al menos por un tiempo, algunos hechos bien establecidos con respecto a otras enfermedades debían ser tratados como nada más que cuentos de viejas. Para hacer una cita más lejos de George Budd: "Un gran número de hombres ... se han mantenido en una dieta insuficiente en cantidad y variedad ... enfermedades de tipo extraño han aparecido, la causa ha sido reconocido y aplicado el remedio ... pero la lección ha sido olvidado, y en un corto intervalo de tiempo, y en un lugar diferente, un conocimiento de la imperiosa necesidad de alimento más abundante o más variado es de nuevo muy caro comprado por la experiencia de la enfermedad al por mayor "( 57 ). Trabajo recibido: 18 de diciembre 2002. Revisión aceptada: 27 de diciembre 2002.

Sección Anterior LITERATURA CITADA

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