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1849: LA CHIMICA DEL
“PARADOSSO DIABETICO”
G. DALL’OLIO*, I. PIVA**
riassunto
Alla metà dell’Ottocento Giovanni Polli affronta un problema di fisiologia che da secoli viene rilevato nei malati di diabete e che non ha ancora trovato una soddisfacente spiegazione: il “paradosso diabetico”. Si tratta della
marcata preponderanza dell’urina emessa rispetto ai liquidi ingeriti, sintomo spesso usato come segno clinico
della malattia.
Giovanni Polli (1812-1880), medico, si dedica prevalentemente agli studi di chimica applicata alla medicina,
ed è proprio con la chimica che tenta una spiegazione del “paradosso”.
In un suo lavoro del 1849, a riprova delle molte osservazioni di altri medici anche illustri, riporta un esperimento che egli stesso ha voluto seguire: una diabetica, ricoverata per 214 giorni, elimina 4983 libbre di urina
mentre i liquidi ingeriti nello stesso periodo ammontano a 3178 libbre. L’eccesso di 1805 libbre di liquido eliminato è un evidente paradosso. Da dove proviene?
Polli spiega questa esuberanza teorizzando l’esistenza di una doppia anomalia nei malati di diabete: una alterata respirazione che porta a introdurre nei polmoni più ossigeno delle persone sane e soprattutto la prevalente
combinazione di quest’ultimo con l’idrogeno, proveniente dagli alimenti ingeriti, per formare acqua, a scapito della reazione con il carbonio che produce CO2.
È l’acqua così prodotta nell’organismo a costituire l’eccesso di liquidi eliminati e che spiega il “paradosso diabetico”.
Parole chiave. Diabete, storia, “paradosso diabetico”.
summary
*Laboratorio di Chimica Clinica ed Ematologia; **UO di Endocrinologia, Malattie Metaboliche e Servizio di Diabetologia, Ospedale “S. Bortolo”, Vicenza
1849: the chemistry of the “diabetic paradox”. At the middle of XIX century Giovanni Polli faced the “diabetic paradox”, a physiology dilemma observed for centuries in the diabetic patients and still unsatisfactorily explained. This
term indicated the large disparity between the ingested liquids and the excreted urine, considered for a long time a
clinical sign of diabetes mellitus.
Giovanni Polli (1812-1880), a physician that devoted his life to chemistry applied to medicine, attempted to explain
of the “paradox” by means of chemistry.
In a paper published in 1849 he reported one of his experiments consistent with those of several important authors.
A diabetic woman hospitalized for 214 days poured 4983 troy-pounds of urine and ingested 3178 troy-pounds of
liquids in the same time span. From where did come the evident paradox of the 1805 troy-pounds surplus of excreted urine?
According to Polli’s theory, diabetic patients suffer from two anomalies: an abnormal respiration causes the lungs to
inspire more oxigen compared to healthy subjects; the oxigen binds a larger amount of the hydrogen present in the
ingested foods yelding water and a lasser amount of carbon yeldin carbon dioxide.
Therefore, more water is produced in the body explaining the axcess of liquids excreted and the “diabetic paradox”.
Key words. Diabetes, history, “diabetic paradox”.
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Il “paradosso diabetico”
“V’ha un paradosso di statica animale che da moltissimi anni si conserva nella nostra scienza, e che si tramanda dai medici come fatto curioso da verificarsi
ogni qualvolta si presenta l’occasione di vedere un
diabete, ma sul quale non s’è ancora portata una
severa indagine.
Prima che il diabete attirasse l’attenzione per la presenza di una materia zuccherina nell’orina, erano già
meravigliose le storie di diabete pel sintomo di presentare una quantità d’orina superiore alla quantità
delle bevande prese […]. Anzi lo squilibrio accennato
fra l’ingestione e l’evacuazione si riguardava come il
sintomo più caratteristico della malattia.
Ma negli autori che più diligentemente osservarono, è
riferita la storia di diabeti nei quali non la sola acqua
dell’orina, ma il peso dell’orina emessa, supera di gran
lunga il peso complessivo delle bevande e degli alimenti presi dall’ammalato. Il paradosso è evidente; si
tratta niente meno che di una creazione dal nulla” (1).
Già gli antichi medici avevano notato questa anomalia nei diabetici.
Areteo di Cappadocia (ca. 81 - ca. 138 d.C.) descrive
il diabete consuntivo come una “fusione di carne e di
membrane in orina” per cui nel diabetico la quantità
dell’urina emessa supera sempre i liquidi ingeriti.
Gerolamo Cardano (1501-1576) riporta il caso di una
giovane diabetica che assumeva 7 libbre di liquidi al
giorno e ne eliminava 36 di urina.
Successivamente Thomas Willis (1621-1675) nel suo
Pharmaceutice rationalis del 1674 a proposito del diabete scrive: “Hoc effectu laborantes multo plus mingunt
quam bibunt, aut alimenti liquidi assumunt […]”1.
Françoise Boissier de Sauvage (1706-1767) nella sua
Nosologie méthodique classifica questo tipo di diabete
con abnorme emissione di liquidi come “diabete
legittimo” o “diabete vero”.
Anche William Cullen (1712-1780) nel 1776 riporta
casi di pazienti con evidente differenza fra l’urina
emessa e gli alimenti solidi e liquidi ingeriti (2, 3).
Intorno alla metà dell’Ottocento il fenomeno è ancora dibattuto: “[…] Generalmente parlando l’escrezione è minore del fluido deglutito; ma in uno o due casi
si trovò che il liquido evacuato eccedeva considerabilmente il totale dei solidi e liquidi inghiottiti. Questo
fatto, benché negato da alcuni scrittori, è stato soddisfacentemente stabilito da Bardsley, il quale dimostrò che non si può rendere conto dell’eccesso del
primo col supporre unicamente che derivi dal gene-
1
rale consumamento e diminuzione delle parti solide e
fluide dell’organismo […]. ‘A qual legge o processo
dell’economia animale – osserva il sullodato autore –
è da attribuirsi l’incremento di questa soprabbondante quantità di orina? Deriva forse da assorbimento
cuticolare o polmonare, o da colliquazione degli
umori del corpo? Diversi autori insistettero su ciascuno di questi modi’.
Noi accettiamo il fatto senza creare alcuna ipotesi per
darne conto” (1853) (4).
In quegli anni il medico-chimico Giovanni Polli volle
affrontare questo problema che, così posto, ha effettivamente del paradossale, per arrivare finalmente a
una spiegazione scientifica del fenomeno: “Importa
dunque di stabilire dapprima, con rigore, il fatto, e
quindi esaminare in qual modo possa essere svestito
dal suo manto miracoloso, e ritornato alle ordinarie
leggi della statica animale” (1).
Giovanni Polli
Giovanni Polli (Oggebbio 1812 - Milano 1880) si
laurea in Medicina a Pavia nel 1837, ma si dedica
prevalentemente alla chimica applicata alla medicina (fig. 1).
Fig. 1. Giovanni Polli (1812-1880).
Coloro che ne sono affetti urinano molto di più di quanto bevono, o di quanti alimenti liquidi assumono.
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A 20 anni, ancora studente, collabora con il farmacista Felice Ambrosioni (1790-1843) all’analisi chimica
dei liquidi biologici e in particolare delle urine e del
sangue dei diabetici (5). Nel 1834, a Pavia, quando
l’Ambrosioni trova per la prima volta lo zucchero nel
sangue di una diabetica della Clinica del professor
Giuseppe Corneliani è assistito da Giovanni Polli:
“indefesso ed amantissimo cultore della scienza chimica” (6).
Polli ricorda l’avvenimento in un suo lavoro del 1839,
rivendicando, dal tono della descrizione, qualcosa di
più della semplice assistenza alla scoperta: “La esistenza dello zucchero nel sangue dei diabetici venne
più volte ricercata da valenti chimici […] ma i loro
risultati furono quasi sempre negativi. Io lo trovai per
la prima volta nel 1835, esaminando insieme al
signor Felice Ambrosioni di Pavia il sangue tratto dal
braccio di una diabetica […]” (7, 8).
Nel 1839 inizia la carriera di insegnante di chimica
che proseguirà per tutta la vita e anche gli studi chimici sul sangue, in particolare sulla coagulazione e sul
diabete, poiché era sua convinzione che “la vera anatomia patologica del sangue non è che la sua analisi,
perché non è possibile sezionare diversamente un
liquido che coi reagenti” (7, 8).
La produzione scientifica del Polli supera le 100 pubblicazioni su vari argomenti: chimica biologica, tossicologia, patologia medica, fisiologia, igiene, ma “lo
studio del diabete fu di quelli che egli predilesse” (5,
7, 8).
Le sue analisi chimiche sul vomito dei diabetici lo portano a esprimere una teoria gastrointestinale sull’origine della malattia, una condizione morbosa degli
organi digestivi conseguente a una “perturbazione
della innervazione”. Consiglia anche una cura a base
di tannino, che sperimenta nel 1839 su una diabetica
ricoverata all’Ospedale Maggiore di Milano, pur riconoscendo che un vero farmaco per il diabete ancora
non esiste.
Studia un metodo chimico per la ricerca del glucosio
nel sangue e nell’urina e per quest’ultima propone
l’uso dell’areometro (semplice strumento per la misura della densità dei liquidi) per la determinazione
giornaliera rapida, anche se approssimativa, della glicosuria.
Nell’ambito di queste ricerche sul diabete tenta una
spiegazione, attraverso la chimica, del “paradosso
diabetico”.
Nel 1845, Giovanni Polli assume la direzione del
periodico scientifico fondato nel 1833 dal chimico
milanese Antonio Cattaneo (1786-1845) che gli farà
acquisire notevole prestigio fra gli studiosi di chimica
e medicina dell’epoca. Si circonda di valenti collabo-
Fig. 2. Frontespizio degli Annali del Polli del 1849.
ratori e modifica la testata del periodico in Annali di
Chimica applicata alla Medicina che presto sarà conosciuto da tutti come gli Annali del Polli (fig. 2).
Dichiara subito lo scopo della rivista: “raccogliere
tutti quei lavori che potranno dimostrare quanto la
scienza e l’arte della medicina guadagnino dalla chimica”, privilegia i contributi originali di ricercatori italiani senza tralasciare la recensione delle più interessanti pubblicazioni straniere (5, 8).
“Nel nostro giornale compariranno adunque gli
argomenti medici, sempre trattati dal lato chimico
[…] e questo assunto darà il colore alla nostra pubblicazione, la quale senza arrogarsi la prerogativa di dar
ragione di tutto colle leggi chimiche […] insisterà
semplicemente a farle intervenire dove esse o non
furono sospettate o non furono sufficientemente
valutate” (5).
Scorrendo le pagine degli “Annali” si possono seguire i progressi della chimica europea dell’Ottocento
nelle sue applicazioni alla medicina.
Giovanni Polli, nonostante i suoi interessi per la chimica e gli impegni di redazione e di insegnamento,
continua a esercitare la medicina pratica ed è proprio
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la fama derivante da queste molteplici attività, oltre ai
modi affabili con cui tratta i pazienti nei quali ispira
grande fiducia, ad arricchire la sua clientela ed estenderla alle famiglie più in vista di Milano.
Membro effettivo dell’Istituto Lombardo di Scienze e
Lettere fin dal 1854, ottiene numerose onorificenze
per i suoi meriti scientifici (8).
Spiegazione “chimica” del
“paradosso diabetico”
Polli inizia il suo articolo sul paradosso diabetico (1)
citando “per erudizione” i casi rilevati dagli autori
antichi.
Ricorda anche due storie di diabete riportate dal professor Corneliani nel suo Opuscolo sul diabete del
1840.
Nei due casi, ben documentati dal professore di Pavia
e di poco precedenti al lavoro del Polli, viene riscontrata una eccedenza di urina, rispetto ai liquidi introdotti sotto forma di cibi o bevande, che in un caso
ammonta a 42 libbre, nel secondo a 82 libbre 2.
“Ma forse tutte le accennate storie io le avrei credute
inesatte, e quindi incapaci di persuadermi del fatto
strano tante volte ripetuto, se non l’avessi veduto e
verificato io stesso” (1).
Passa quindi alla descrizione di un caso, che egli stesso ha seguito da vicino, e per il quale ha potuto verificare l’attendibilità delle osservazioni.
Si tratta di una giovane di 23 anni, affetta da pellagra,
ricoverata per diabete all’Ospedale Maggiore di
Milano nella primavera del 1847.
Nei sette mesi di degenza dall’11 maggio al 10
dicembre “si fece sempre diligente annotazione della
quantità di orina emessa, e della quantità di bevanda
giornalmente somministrata, non che delle altre
sostanze che, o come medicine o come cibi, l’ammalata prendeva” (1).
“Le bevande consistono per la maggior parte di
acqua pura, e per il resto di decotti di tamarindo,
brodo, limonata nitrica3, e poco vino. Vengono con-
tate le uova e calcolate ciascuna in 2 once, “il resto
era misurato in peso di libbra milanese di 12 once,
che equivale ad un terzo di chilogrammo” (1).
La quantità di urina viene accuratamente rilevata: nei
214 giorni di osservazione la paziente ne elimina
4983 libbre.
I cibi e i liquidi ingeriti nello stesso periodo ammontano a 3178 libbre.
In 214 giorni quindi, l’ammalata avrebbe emesso
1805 libbre “di materiali in più di quelli ingesti” (1).
La cifra, puntualizza l’autore, salirebbe ancora se si
contassero le perdite dovute alla traspirazione polmonare e cutanea, alle frequenti diarree, ai salassi.
Ipotizza anche un margine di errore di 2 o 3 libbre al
giorno nel computo dei cibi e delle bevande assunte,
“quantunque improbabile dopo le diligenze usate”.
Restano comunque da spiegare “un migliajo di libbre
di sostanza evacuata al di più di quella ingesta” (1).
“Il paradosso dunque esiste: egli è stato confermato
più d’una volta; io non posso più rifiutare di ammetterlo dopo il fatto ora addotto. Eppure in faccia a questo paradosso i medici si tacquero, o almeno si contentarono di spiegazioni così leggiere che fa meraviglia. Si può ben ammettere che nell’organismo animale lavorino forze arcane, e dieno prodotti di cui ci
è imperscrutabile l’origine e la fabbricazione, ma ad
ammettere che in esso avvengano creazioni, la mente
nostra si rifiuta” (1).
Polli si sofferma ancora sulla spiegazione del paradosso data dai medici antichi: l’aumentata quantità di
urina è da attribuire all’assorbimento dell’umidità
atmosferica attraverso la pelle e i polmoni, teoria che
egli non condivide: “basta aver veduto un solo vero
diabetico, e avere considerata la sua arida e stigosa
pelle, per sentire la futilità di questa spiegazione” (1).
“A risolvere il problema in discorso, o meglio a far
rientrare il paradosso fra le leggi ordinarie della statica animale forse ci soccorre, meglio degli altri studii,
la chimica” (1).
La chimica, fa osservare il Polli, insegna che le sostanze possono essere introdotte nell’organismo non solo
per le vie digerenti così come non esiste solo l’evacuazione attraverso le feci, le urine e la traspirazione
2
All’epoca della stesura del lavoro del Polli negli stati italiani sono in uso ancora le vecchie unità di misura di peso, fonte di tanti equivoci
quando non siano correttamente specificate: libbre, once, grani, di valore diverso da città a città e da stato a stato (libbra medicinale di
Milano, libbra di Venezia, libbra di Vienna ecc.). I ricercatori francesi invece usano già il nuovo sistema metrico decimale proposto fin dal
1670 dall’abate Mouton. In Francia le vecchie unità sono tollerate fino al 1840 e quindi definitivamente sostituite, in Italia si trovano anche
dopo la metà dell’Ottocento. La trasformazione non è sempre agevole e può portare a incomprensioni e rendere talvolta difficili, se non
impossibili, le correlazioni.
Nel suo lavoro Polli usa sempre la libbra milanese, di 12 once, che corrisponde a 356 grammi (un’oncia sarà quindi circa 30 grammi)(4)
riportandone a volte il corrispondente approssimato in grammi o chilogrammi mentre nei lavori degli studiosi francesi a cui fa riferimento
sono sempre adoperate le nuove unità.
Bevanda magistrale, rinfrescante, di sapore acidulo, costituita da acido nitrico, acqua e sciroppo di limone.
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cutanea, “ma anche per l’atrio polmonare ha luogo
un assorbimento ed un’emissione ragguardevole di
principii, i quali, sebbene invisibili, sono però ponderabili, e quindi possono trasformarsi in combinazioni
solide e liquide che accompagnandosi alle altre secrezioni ed evacuazioni dell’organismo possono crescerne la massa” (1).
Polli, che all’epoca può contare su tecniche analitiche
grossolane e su poche e imperfette conoscenze di
“biochimica”, propone una sua tesi per spiegare il
paradosso: l’eccesso di urina eliminata, rispetto agli
alimenti ingeriti, è dovuto all’acqua che si forma nell’organismo per reazione chimica fra l’ossigeno introdotto con la respirazione e l’idrogeno tratto dagli alimenti.
Per la dimostrazione ricorre alle teorie di studiosi dell’epoca, i francesi Barral e Dulong, sulla quantità di
ossigeno introdotta nelle 24 ore con gli alimenti, sulla
parte che forma CO2 e quella che, combinandosi con
l’idrogeno tratto anch’esso dagli alimenti, forma
acqua. Fa notare che nei diabetici, a causa della loro
polifagia e polidipsia, la quantità di alimenti e di
acqua introdotta così come di ossigeno inspirato e di
CO2 emessa potrà essere tripla o quadrupla di quella
di una persona sana.
Applicando le deduzioni e i calcoli dei ricercatori francesi alla diabetica che egli ha seguito, Polli arriva al
risultato che la paziente, durante i 214 giorni di
malattia, elimina circa 356 libbre di urina.
Tale quantità è ben lontana dalle 1805 libbre di liquidi emessi in più che risultano dalla esperienza condotta, e quindi non dimostra la tesi assunta.
Esamina ancora gli esperimenti di altri eminenti studiosi, Hannover, Berzelius, Liebig, sulla respirazione
di pazienti affetti da varie malattie comparata con
quella di persone sane (CO2 eliminata, ossigeno
assorbito). Cita le osservazioni di Rollo del 1798: “Nel
diabete tutti i sintomi accessorii indicano un aumento d’azione, simile a quella che si vede risultare da una
ispirazione troppo prolungata del gas ossigeno” e
quelle di Rutherford della stessa epoca, che spiegano
“l’abbondanza delle orine diabetiche da un assorbimento eccessivo di ossigeno pei polmoni, per cui
unendosi all’idrogeno, che in questa malattia è
soprabbondante nel sangue, forma una grande
quantità d’acqua” (1).
Tutto ciò può spiegare un eccesso di urina di alcune
libbre soltanto.
“Per dare spiegazione della grande, e talvolta meravigliosa sovrabbondanza della massa materiale egesta
colle orine nei diabetici, e soprattutto in quelli che
prendono pochi alimenti o poche bevande, bisogna
ricorrere ad una alterazione nella funzione respiratoria
per la quale non solo si introduca molto più ossigeno nell’organismo che nello stato normale, ma la maggior
parte di esso non vada a combinarsi col carbonio per
formare acido carbonico, ma cogli altri principii degli
elementi e del corpo, e principalmente col loro idrogeno per formare l’acqua”(1).
A questo punto Polli deve modificare la sua tesi
tenendo conto dei due citati fenomeni patologici che
avvengono nei diabetici: un aumento dell’ossigeno
introdotto attraverso un’alterata respirazione e soprattutto un modificato rapporto fra CO2 e H2O formati, in netto favore di quest’ultima.
Su queste basi e su altre ipotesi del Barral sulla quantità di idrogeno contenuto negli alimenti e sul peso
dell’acqua in essi contenuta, egli effettua nuovi calcoli sulla “sua” diabetica: in ossequio alle leggi della
chimica (2H2 + O2 = 2H2O), l’idrogeno che deriva
dalla quantità di cibi e bevande che ella ha assunto
mediamente nelle 24 ore dovrà reagire con una
quantità di ossigeno proveniente dalla respirazione
tale da formare circa 11 libbre di acqua, alla quale ne
aggiunge ulteriori 9 per conteggiare quella contenuta negli alimenti.
“La sola acqua emessa con orina può dunque pesare
facilmente 20 libbre, una buona metà del qual peso
non proveniente né dai cibi, né dalle bevande, ma
dall’ossigeno dell’aria” (1).
Secondo questi calcoli un diabetico in un mese “evacuerebbe facilmente un peso di 300 libbre di materiali superiore al peso de’ materiali ingesti”.
Ecco quindi abbondantemente spiegate le 1805 libbre di urina in più emesse dalla diabetica durante i 7
mesi di osservazione.
Polli sottolinea però che non può avvalersi di lavori
recenti e scientificamente condotti sulla respirazione
dei diabetici e con questa osservazione sembra volersi porre al riparo da deduzioni errate o da spiegazioni poco convincenti: “gli esperimenti diretti sui diabetici mancano, giova ripeterlo; e finché essi non
avranno pronunciato, ogni conclusione è precipitata” (1).
In definitiva: “Se la spiegazione per me tentata non
dà ragione in ogni caso di tutto il fenomeno che ho
voluto chiarire, essa ha però forse il merito di avere il
suo fondamento nelle irrecusabili verità che la chimica ha stabilito per la statica animale, di avere indicata una nuova via per raggiungere lo scopo, e su dati
che si possono esattamente misurare e pesare, offre
men pericolo di errore. L’esperimento chimico sulla
respirazione de’ diabetici, a qualunque risultato
riesca, stabilirà sempre un punto importante di patologia” (1).
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dell’Ottocento. Caleidoscopio letterario n. 26, Medical
Systems, Genova, 2000
Corrispondenza a: Dott. Giuliano Dall’Olio, Laboratorio di
Chimica Clinica ed Ematologia, Ospedale “S.Bortolo”, Viale
Rodolfi 37, 36100 Vicenza - e-mail: [email protected]
Pervenuto in Redazione il 19/2/2003 - Accettato per la pubblicazione il 5/3/2003
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