Хто відкрив інсулін?
Інсулін займає центральне місце в лікуванні діабету, оскільки всі типи діабету виникають через нездатність організму ефективно використовувати цукор у крові внаслідок недостатнього, неефективного або неіснуючого надходження інсуліну.
Новаторські вчені, які виявили інсулін, отримали Нобелівську премію, але відкриття також викликало суперечки.
Відкриття інсуліну відбулося в 1921 році за ідеями канадського хірурга-ортопеда на ім'я Фредерік Г. Бантінг, хімічними навичками його асистента Чарльза Беста та Джона Маклауда з університету Торонто, Канада.
Кілька суперечливих повідомлень про відкриття інсуліну розповсюджувались протягом багатьох років, і навіть Нобелівська премія, присуджена за його відкриття в 1923 році, поставила під сумнів роки тому.
У цій статті ми розглянемо людей, відповідальних за це новаторське лікування діабету.
Історія інсуліну
Розуміння діабету розвивається тисячі років; навіть древні греки знали про це і діагностували діабет, пробуючи сечу.
Усвідомлення того, що певні стани сечі та рівень спраги, пов’язані з рівнем цукру в крові, зростали протягом століть.
Хоча фізіологи 19 століття розуміли, що підшлункова залоза брала основну роль у переробці енергії по всьому тілу, вони не розуміли прямої ролі підшлункової залози при діабеті, поки два фізіологи не вилучили підшлункову залозу у собаки в 1890 році.
Ці двоє вчених спостерігали розвиток важкого діабету протягом 3 тижнів, включаючи симптоми, які будуть знайомі людям із цим захворюванням сьогодні, зокрема:
- високий рівень цукру в крові
- сильно розбавлена сеча, як це спостерігається при нецукровому діабеті
- діабетична кома
- смерть від кетозу
Першим фізіологом, який припустив, що острівці підшлункової залози, або острівці Лангерганса, можуть впливати на вплив підшлункової залози на контроль рівня цукру в крові, був сер Едвард Альберт Шарпей-Шефер, який вперше заявив про це приблизно в 1894 році.
Хоча він не виділив речовину, яку ми зараз розуміємо як інсулін, він використав термін "інсулін", щоб описати цю ще невиявлену речовину, і вказав як на її існування, так і на значення у 1913 році.
У 1901 р. Вчені виявили, що перев'язка або зв'язування протоки підшлункової залози у собак, котів та кроликів руйнує багато клітин, що виробляють гормони в підшлунковій залозі.
Однак острівці Лангерганса, про які сучасні вчені сьогодні знають, що виробляють інсулін, все ще були цілими. Важливо те, що в сечі не було ознак цукру в крові, що є загальним симптомом діабету. Це було першим чітким свідченням того, що клітини острівців дійсно відігравали роль у розвитку діабету.
Відкриття
У 1921 році доктор Фредерік Г. Бантінг став першим індивідом, який виділив секрети з острівцевих клітин і рекламував їх як потенційне лікування діабету.
Він зауважив, що інші вчені, можливо, не змогли знайти інсулін, оскільки травні ферменти знищили інсулін, перш ніж хтось зміг його витягти.
План Бантінга полягав у тому, щоб зв’язати протоки підшлункової залози лабораторних собак, поки клітини, що виробляють ферменти, не виродяться, залишаючи міцні клітини острівців живими. Потім він витягував залишок.
Бантінг був недостатньо обізнаний про нові розробки тестування цукру в крові, щоб точно перевірити діабет, тому він перевірив сечу, яка була менш надійною.
Однак ідея була не новою - інші вчені також намагалися виробляти екстракти з підшлункової залози, що знижували рівень цукру в крові, - і це не було особливо корисно, оскільки Бантінг міг виділити лише невелику кількість гормону.
Крім того, екстракт мав токсичні властивості та спричиняв серйозні побічні ефекти, включаючи біль та лихоманку, у тварин.
Розвиток
Бантінг не був експертом у галузі вуглеводного обміну, тому, коли він просив лабораторні приміщення та приміщення у професора Джона Джеймса Рікарда Маклеода, керівника фізіології Університету Торонто, поважний фізіолог спочатку не хотів.
Однак наполегливість Бантінга та можливість отримання більш надійних результатів переконали MacLeod подарувати лабораторний простір. Хоча підв’язування підшлункової залози для її руйнування не було новим інструментом розслідування, ідея ізоляції острівців через їх повільнішу дегенерацію представляла великий інтерес для Маклеода.
Ніхто не намагався видобувати острівці з повністю виродженої підшлункової залози.
Бантінг взяв на роботу асистента Чарльза Герберта Беста, який допомагав виділити інсулін. Macleod допоміг у загальній структурі дослідження, а Best спеціалізувався на хімічному тестуванні крові для перевірки рівня глюкози.
Дослідження розпочато 17 травня 1921 року.
Метою було перев’язати підшлункову залозу собаки, поки вона не зламалася і не почала виробляти екстракт острівців. Потім цей екстракт давали б іншим собакам без підшлункової залози, щоб оцінити його вплив на діабет.
Спочатку прогрес був повільним. Бантінг боровся з хірургією на тваринах, і 7 з 10 собак, пов'язаних з протоками, загинули. Бантінгу та Бесту довелося вдатися до покупки потенційно чорних собак на вулиці за кілька канадських доларів.
27 липня вони нарешті підготували собаку з успішно видаленою підшлунковою залозою та собаку з перев’язаними протоками підшлункової залози. Через три дні дослідники заморозили дегенеровану підшлункову залозу, подрібнили її у пасту та відфільтрували, перш ніж нагріти до кімнатної температури та ввести собаці без підшлункової залози 5 мілілітрів (мл).
Вчені брали проби крові у собаки кожні 30 хвилин і спостерігали тимчасове зниження рівня цукру в крові з 0,2 до 0,12 відсотка. Собака померла наступного ранку через інфекцію, але вчені відзначили перші ознаки протидіабетичної дії екстракту, який вони назвали іслетином.
Хоча багато експериментів не вдалося, що призвело до смерті лабораторних собак, Бантінг і команда спостерігали досить регулярне зниження рівня цукру в крові в результаті їх екстракту, щоб вони були впевнені в протидіабетичних властивостях острівця, який згодом стане інсуліном .
Тоді Бантінг і Бест вирішили, що замість того, щоб поступово руйнувати підшлункову залозу, вони будуть використовувати гормон, який називається секретином, для перевтоми та виснаження підшлункової залози, сподіваючись, що це зменшить токсичний ефект, забезпечуючи при цьому інсулін.
Процедура отримання секретину була важкою та непрактичною, але продемонструвала більш безпечний спосіб вилучення інсуліну з підшлункової залози.
Вони також зіткнулися з проблемою спробувати зібрати екстракт розчину підшлункової залози, не руйнуючи діючу речовину - речовину, яка створює терапевтичний ефект у медицині - в даному випадку інсулін.
Наступні кроки
Наступним завданням було знайти спосіб масового виробництва острівцевих клітин, а отже, і інсуліну, щоб він мав певне застосування як широкомасштабний препарат для лікування діабету.
Розуміючи, що пропозиція собак для перев'язки підшлункової залози буде обмежувати хід дослідження, Бантінг та Бест перейшли до використання підшлункової залози корів як вихідного матеріалу.
Пристосувавши процеси вилучення та концентрування розчину, вченим вдалося отримати речовину, що містила більшу кількість діючої речовини (інсуліну). Потім вони ввели цей екстракт одній із лабораторних собак, у якої не було підшлункової залози.
Цукор у крові собаки знизився з 0,46 до 0,18 відсотка - значне поліпшення. Економічно ефективні та широкодоступні, вони вважали, що підшлункова залоза корів - це їх шлях вперед.
На цей момент MacLeod спрямував усі інші ресурси на підтримку цього дослідження. Однак напруженість між Бантінгом і Маклеодом наростала, оскільки Бантінг відчував, що Маклауд бере кредит на свою роботу.
Натомість Маклауд був розчарований відношенням Бантінга та постійною підозрою.
Джеймс Бертрам Колліп, заснований канадський біохімік, прийшов на роботу, щоб працювати над очищенням інсуліну. Як тільки він досяг належного рівня чистоти, вони перевіряли його спочатку на кроликах, потім на людях.
Однак перші клінічні випробування інсулін не пройшов.
Перший тест взяв участь у 14-річному хлопчику з важким діабетом. У той час як екстракт призводив до падіння рівня цукру в крові з 0,44 до 0,32 відсотка та незначного зменшення кількості виведеної глюкози, абсцес, що розвинувся в місці ін’єкції та рівні кетонів, ще один показник діабету, не змінився.
Колліп ще більше працював над очищенням екстракту, і друге клінічне випробування, яке відбулося 23 січня 1922 р., Мало негайний і глибокий успіх. Рівень цукру в крові у того самого 14-річного хлопчика знизився з 0,52% до 0,12% протягом 24 годин, а кетони зникали з сечі. Кількість виведеної глюкози знизилося з 71,1 г (8 г) до 8,7 г.
Керівники випробувань повторили ці суттєві покращення ще у шести пацієнтів протягом наступного місяця.
Поки всі ці експерименти відбувались, Бантінг в основному готував собак до експериментів і знаходив нові способи виготовлення інсуліну для масового виробництва, і не брав участі у випробуваннях чи підсумкових роботах.
Бантінг відчайдушно намагався отримати визнання, і до кінця 1922 року його гнів і розчарування почали викликати конфлікт. Одного разу Колліп погрожував покинути групу, не проходячи процес очищення. Як повідомляється, Бантінг наносив удари разом з ним в університетських залах.
Незважаючи на те, що досі розповсюджується багато різних звітів про те, кому слід віддати належне за відкриття інсуліну, саме Бантінг запустив колеса в рух - незважаючи на свій обмежений досвід у цій галузі - і створив команду, яка розробила найважливіший прогрес у лікуванні діабету.
Суперечка про Нобелівську премію
У 1923 р. Датський фізіолог Август Крох висунув спільну номінацію на Нобелівську премію Бантінга та Маклауда, засновану на ідеї Бантінга та керівництві Маклауда.
Бантінг був першим нобілантом від Канади, і в результаті пляшка інсуліну займає почесне місце в канадській купюрі в 100 доларів.
Однак Нобелівський комітет міг присудити заповітну премію лише одній та трьом особам. Бантінг розлютився, почувши про співомінацію Маклеода, вважаючи, що замість нього слід було б призначити Беста, і ледь не відхилив нагороду.
Однак він змінився з думкою і натомість поділився з Бестом своїм кредитом та призовими коштами. Коли Маклеод дізнався, він зробив те саме з Колліпом.
Через багато років, довго після смерті Бантінга в авіакатастрофі в 1941 році, офіційна історія Нобелівської премії публічно визнала внесок Беста у розвиток інсуліну.
Резюме
Команда людей виявила інсулін.
Фредерік Г. Бантінг запропонував спосіб вилучення екстракту підшлункової залози в 1921 році; Джон Маклауд, керівник фізіології Університету Торонто, керував цим процесом; Чарльз Бест, помічник Бантінга, допоміг вдосконалити процес, а біохімік на ім'я Джеймс Колліп допоміг ще більше очистити інсулін, щоб зробити його клінічно корисним.
