Sir David Bruce: Bacteriologista Pioneiro. Por Katherine Shimek e Jamie Newman

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1 Sir David Bruce: Bacteriologista Pioneiro Por Katherine Shimek e Jamie Newman Tse-tsé A Doença do Sono Africana reivindicou suas vítimas lentamente. Durante meses as vítimas experimentavam náusea, dores nos ossos, dores de cabeça e vômitos. Conforme progredia a doença, os pacientes ficavam anêmicos e caquéticos. Quando o fim chegava, os enfermos caíam em um coma do qual não mais despertavam. A doença devastou o continente africano, afetando mais de 36 países. Extensões de terra ficaram estéreis e inabitáveis. A doença possuía uma semelhança notável com outra doença, chamada nagana, que afetou populações de animais domésticos na mesma região. No final das contas, foi a descoberta da patofisiologia da nagana que conduziu à elucidação ou ao agente causador da doença do sono africana. Esta descoberta foi feita por um caçador de micróbio escocês chamado Sir David Bruce, que tratava da mosca tsé-tsé. Senhor David Bruce nasceu no dia 29 de maio de 1855, em Melbourne, Austrália. Com a idade de cinco anos, a família dele se mudou para a Escócia. Ele morou na Escócia durante a maior parte da sua infância e freqüentou a escola médica na Universidade de Edimburgo. Após a formatura, ele se alistou no Serviço Médico do Exército Britânico. Nesta ocasião, as metas dele não eram altruísticas, ele se alistou para poder ter dinheiro suficiente para se casar com Mary Elizabeth Steele. O matrimônio dele com a Srta. Steele foi bastante afortunado; ela se tornou sua assistente de laboratório por mais de 30 anos, viajando com Bruce a vários continentes e por muitas zonas de guerra. Bruce ganhou apreço como bacteriologista durante o seu primeiro posto militar em Malta, em A Febre de Malta estava se espalhando pelo exército britânico e nos civis desta ilha. A doença causou febres cíclicas, dores nos músculos e ossos, bem como depressão e dores de cabeça. Bruce montou o seu próprio laboratório em uma cabana abandonada na ilha. Com ajuda da esposa, ele fez seus próprios meios de cultura, experimentou em macacos, e finalmente identificou o micróbio responsável pela doença. Hoje em dia chamada Brucelose, seu agente, o bacilo Gram-negativo brucella, passava de animais para humanos através de contato físico. Em Malta, as bactérias colonizavam os úberes das cabras e passavam aos humanos no queijo e leite. Bruce estava agora inspirado e ele desejava viajar para terras distantes e descobrir novos agentes causadores de doenças. Em 1894, o Major General Cirurgião David Bruce e sua esposa foram enviados para Ubombo em Zululand, África do Sul, onde eles fizeram parte da Primeira Commissão Britânica Naganaa para Zululand. Uma doença chamada nagana estava devastando a população de animais domésticos da região. N'gana é uma palavra na língua zulu que significa impotente, deprimido. Cavalos e gado infectados com a doença perdiam o cabelo, tinham corrimento pelos olhos, e emagreciam. A taxa de mortalidade de animais infectados com esta doença estava perto de 100%. Bruce montou seu laboratório na aldeia Ubombo, no alto de uma colina com vista para planícies verdes vívidas que iam até o Oceano Índico. Animais podiam pastar seguramente na colina, mas se eles se alimentassem na grama da planície, contraíam nagana. Bruce coletou amostras de sangue de centenas de animais, cavalos e vacas com a doença. Enquanto olhava uma lâmina de vidro, Sir Bruce fez a descoberta de sua vida. Meneando no sangue estava um parasita novo, em forma de fuso com uma membrana ondeante cobrindo todo o seu comprimento. Estes Sir David Bruce 1

2 parasitas foram nomeados Trypanosomas e foram descobertos como sendo o agente causador da nagana. No final, foi descoberto que Trypanosoma brucei, Trypanosoma congolensee e Trypanosoma vivax todos infectam animais domésticos e eram os patógenos de nagana. Em 1895, Bruce e a esposa descobriram que era a mosca tsé-tsé que estava transmitindo o trypanosomas de um animal para outro. As moscas tsé-tsé eram abundantes nas planícies gramíneas, mas não habitavam no topo da montanha de Ubombo. Para erradicar as moscas tsé-tsé das planícies, os antílopes foram mortos, pois eles eram animais-reservatório, e o matagal e as moitas lugares de acasalamento das moscas foram limpos. Nesta época, Sir David Bruce foi chamado para longe da sua pesquisa para tratar das vítimas da Segundo Guerra dos Bôer. Podem ser achadas referências para doença do sono africana na literatura ao longo da história. O geógrafo árabe Abu Abdallah Yaqut descreveu a sua viagem na África no século XII. Ele encontrou animais e humanos emagrecidos e dormindo. Outra referência inicial era do historiador árabe Ibn Khaldun no século XIV. Ele descreveu a morte lenta e dolorosa do sultão Mari Jata que entrou em sono e nunca despertou. No início de 1800 o Sinal de Winterbottom de linfadenopatia foi descrito por Winterbottom. O crescimento do nodo de linfa cervical foi visto como um sinal de pouca saúde e os traficantes de escravos evitavam comerciar e comprar escravos que exibiam estes sinais e sintomas. Em 1898, a morte começou a rastejar pela África central, na beira do Lago Victoria Nyanza, e pricipalmente Uganda. Até o início do século XX, centenas de milhares de homens e mulheres tinham morrido na epidemia da doença do sono africana. Homens vigorosos estavam parados e desgastados, entrando em sonolência e coma lentamente. Posteriormente, seria sabido que a manifestação de sintomas se desencadeava com a invasão do tripanosoma pelo sistema linfático e no sistema nervoso central. Mas, primeiramente, o agente causador teve que ser descoberto. Em 1901, Robert Michael Forde, um cirurgião Colonial britânico, fez a primeira observação de tripanosomas em sangue humano. O sangue era tirado de um capitão de um barco a vapor em Gâmbia. Pouco tempo depois, um médico italiano patologista Aldo Castellani descobriu tripanosomas no CSF de um paciente de doença do sono e foi o primeiro a sugerir que este parasita, T. Gambiense, estava causando a doença. A expansão da doença do sono africana estava ameaçando o poder inglês na África. Em 1903, Sir David Bruce foi despachado uma vez mais para o centro da epidemia. Na sua chegada ele se encontrou e colaborou com Aldo Castellani. Junto eles provaram que os tripanosomas, transmitidos pela mosca tsé-tsé, eram os patógenos que causavam a doença do sono. Bruce passou mais 9 anos investigando o ciclo de vida do tripanosoma dentro do organismo humano e a mosca tsé-tsé. Trypanosoma brucei gambiense e Trypanosoma brucei rhodesiense são as duas linhagens patogênicas humanas das espécies de tripanosoma. Porém, ambos podem ser achados em grandes animais de caça que agem como reservatórios. A epidemia maior da doença do sono aconteceu em Uganda, entre 1896 e 1908, onde foram calculados que 500 mil pessoas morreram na Bacia de Congo e mais de 300 mil morreram em Busoga, Uganda. Outra expansão epidêmica do Senegal para Camarões iniciou em 1920 e diminuiu em A mais recente epidemia na África emergiu em O desenvolvimento econômico e cultural das regiões enlaçadas pelas epidemias foi severamente alterado e impactado pela doença do sono africana. A doença não só matou os homens capazes fisicamente, que eram os principais provedores e mão-deobra, mas também o gado e cavalos e outros grandes animais de caça. A estrutura econômica de Uganda foi profundamente afetada nos recentes 1800s e ao longo do século 20. Sir David Bruce foi condecorado como Cavaleiro em 1908 por sua dedicada pesquisa dele em doenças infecciosas. Ele continuou investigando a doença do sono e o tripanosomas até Naquela época, ele foi colocado na Faculdade Médica Real do Exército. Ele continuou realizando pesquisa sobre patógenos infecciosos, concentrando-se em febre de trincheira e tétano. Bruce se aposentou em Com a idade de 75 anos, ele morreu no dia 20 de Novembro de 1931, em Londres, somente quatro dias após a morte da sua esposa. 2

3 Bibliografia Cox, FEG History of sleeping sickness (African trypanosomiasis). Infect Dis Clin N Am. 18: De Kruif, P Microbe Hunters. New York: Harcourt, Brace and Co. Hide, G History of sleeping sickness in East Africa. Clin Microbiol Rev. 12(1): Steverding, Dietmar The history of African trypanosomiasis. Parasite Vectors. Feb 1: 3. Published online 2008 February 12. doi: / World Health Organization African trypanosomiasis (sleeping sickness). World Health Organ Fact Sheet 3

4 4 Sir David Bruce: Pioneer Bacteriologist By: Katherine Shimek and Jamie Newman African sleeping illness claimed its victims slowly. Over months victims would experience nausea, bone pain, headaches and vomiting. As the disease progressed, the patients became anemic and cachectic. When the end came, the afflicted would lapse into a coma from which they did not awake. The disease ravaged the African continent, affecting over 36 countries. Stretches of land became barren and uninhabitable. The disease bore a remarkable resemblance to another disease, named nagana, that affected domestic animal populations in the same region. Ultimately it was the discovery of the pathophysiology of nagana that led to the elucidation or the disease-causing agent of African sleeping illness. This discovery was made by a Scottish microbe hunter named Sir David Bruce and revolved around the Tsetse fly. Sir David Bruce was born on May 29 th, 1855 in Melbourne Australia. At the age of five his family moved to Scotland. He lived in Scotland for most of his childhood and attended medical school at Edinburgh University. Upon graduation he joined the British Army Medical Service. At the time his goals were not altruistic, he joined so that he may have enough money to wed Mary Elizabeth Steele. His marriage to Ms. Steele was quite fortuitous; she became his laboratory assistant for more than 30 years, traveling with Bruce to several continents and through many war zones. Bruce gained esteem as a bacteriologist during his first military post in Malta in Malta fever was spreading through the British Military and the civilians on this island. The disease caused cyclical fevers, muscle and bone pain, as well as depression and headaches. Bruce set up his own laboratory in an abandoned shack on the island. With the help of his wife he made his own culture media, experimented on monkeys, and ultimately identified the microbe responsible for the disease. Now called Brucellosis, this gram-negative rod passed from animals to humans through close contact. In Malta, the bacteria colonized the udders of goats and passed to humans in cheese and milk. Bruce was now inspired and he longed to travel to distant lands and discover new disease causing agents. In 1894 Surgeon-Major General David Bruce and his wife were dispatched to Ubombo in Zululand, South Africa where they were part of the First British Nagana Commission to Zululand. A disease called nagana was ravaging the domestic animal population in the region. N gana is a Zulu word that means powerless, depressed. Horses and cattle infected with the disease would lose hair, discharge from the eyes, and become emaciated. The mortality rate of animals infected with this disease was close to 100%. Bruce set up his laboratory in the Ubombo settlement, high atop a hill that looked over vivid green plains all the way to the Indian Ocean. Animals could safely graze on the hill, but if they fed on the grass of the plain they contracted nagana. Bruce collected blood samples from hundreds of animals, horses and cows sick with the disease. While staring at one glass slide, Sir Bruce made the discovery of a lifetime. Wiggling in the blood was a new parasite, spindle shaped with an undulating membrane covering the length of it. These parasites were named Trypanosomes and were found to be the causative agent for nagana. Ultimately it was discovered that Trypanosoma brucei, Trypanosoma congolense and Trypanosoma vivax all infect domestic animals and were the pathogens of nagana. In 1895 Bruce and his wife discovered that is was the tsetse fly that was transmitting the trypanosomes from one animal to another. The tsetse flies were abundant in the grassy plains but did not inhabit the hilltop settlement of Ubombo. To eradicate the tsetse flies from the plains the antelopes were slaughtered, as they were reservoirs, and the brush and thickets mating grounds of the flies were cleared. At this point Sir David Bruce was called away from his research to attend to the casualties of the Second Boer War. References to African sleeping sickness can be found in literature throughout history. Arabian geographer Abu Abdallah Yaqut described his journey into Africa in the 12 th century. He found animals and humans emaciated and sleeping. Another early reference was from Arabian historian Ibn Khaldun in the 14 th century. He described the slow and painful death of the sultan Mari Jata who fell into sleep and never awoke. In the early 1800s Winterbottom s Sign of lymphadenopathy was describe by Winterbottom. The cervical lymph node enlargement was seen as a sign of poor health and the slave traders avoided trading and buying slaves who displayed these signs and symptoms. In 1898 death began creeping through central Africa, the shores of Lake Victoria Nyanza, and most notably Uganda. At the turn of the 20 th century, hundreds of thousands of men and women died in the epidemic of African sleeping sickness. Vigorous men were stuck down and wasted, slowly falling into

5 drowsiness and coma. Later it would be know that the manifestation of symptoms tracked with the invasion of the trypanosomes through the lymphatic system and into the central nervous system. But first the causative agent had to be discovered. In 1901, Robert Michael Forde, a British Colonial surgeon, made the first observation of trypanosomes in human blood. The blood was drawn from a steamboat captain in Gambia. A short time later, and Italian physician and pathologist Aldo Castellani discovered trypanosomes in the CSF of a sleeping sickness patient and was the first to suggest that this parasite, T. Gambiense, was causing the disease. The spread of African sleeping sickness was threatening English power in Africa. In 1903 Sir David Bruce was once again dispatched to the heart of the outbreak. Upon his arrival he met and collaborated with Aldo Castellani. Together they proved that trypanosomes, transmitted by the tsetse fly, were the pathogens causing sleeping sickness. Bruce spent 9 more years investigating the life cycle of the trypanosomes within the human host and the tsetse fly. Trypanosoma brucei gambiense and Trypanosoma brucei rhodesiense are the two human pathogenic strains of the trypanosome species. However, both can be found in large game animals that act as reservoirs. The largest epidemic of sleeping sickness occurred in Uganda between 1896 and 1908 where 500,0000 people were estimated to have died in the Congo Basin and over 300,000 died in Busoga, Uganda. Another epidemic spread from Senegal to Cameroon starting in the 1920s and waning in the 1940s. The latest epidemic in Africa emerged in The economic and cultural development of the regions ensnared in the epidemics was severely altered and impacted by African sleeping sickness. The disease killed not only the able bodied men that were the main providers and labor force, but also the cattle and horses and other large game. The economic structure of Uganda was deeply affected in the late 1800s and throughout the 20 th century. Sir David Bruce was awarded a knighthood in 1908 for his dedicated research in infectious disease. He continued investigating sleeping sickness and the trypanosomes until At that time he was posted to the Royal Army Medical College. He continued to carry out research on infectious pathogens, concentrating on trench fever and tetanus. Bruce retired in At the age of 75 he died Nov. 20, 1931 in London just four days after his wife. Bibliography Cox, FEG History of sleeping sickness (African trypanosomiasis). Infect Dis Clin N Am. 18: De Kruif, P Microbe Hunters. New York: Harcourt, Brace and Co. Hide, G History of sleeping sickness in East Africa. Clin Microbiol Rev. 12(1): Steverding, Dietmar The history of African trypanosomiasis. Parasite Vectors. Feb 1: 3. Published online 2008 February 12. doi: / World Health Organization African trypanosomiasis (sleeping sickness). World Health Organ Fact Sheet 5