Инсулин: захватывающая история великого изобретения

Предпосылки создания инсулина

Еще в 19 веке при аутопсии пациентов, умерших от диабета, было замечено, что во всех случаях поджелудочная железа была сильно повреждена. В Германии 1869г Пауль Лангерганс открыл, что в тканях поджелудочной железы, есть определенные группы клеток, не участвующие в продукции пищеварительных ферментов.

В 1889г в Германии, физиолог Оскар Минковски и врач Джозеф фон Меринг, экспериментально доказали, что удаление поджелудочной железы у собак ведет к развитию диабета. Это позволило им предположить, что поджелудочная железа выделяет определенное вещество, отвечающее за метаболический контроль в организме2. Гипотеза Минковски и Меринга находила все новые и новые подтверждения, и уже к первому десятилетию XX века в результате изучения взаимосвязи между диабетом и повреждением островков Лангерганса поджелудочной железы, открытия эндокринной секреции, было доказано, что определенное вещество, выделяемое клетками островков Лангерганса, играет ведущую роль в регуляции углеводного обмена3. Возникла идея, что если это вещество будет выделено, то его можно будет использовать для лечения сахарного диабета, однако результаты продолжения опытов Минковски и Меркинга, когда собакам после удаления поджелудочной железы вводили ее экстракт, что в ряде случаев вело к уменьшению глюкозурии были не воспроизводимыми, а само введение экстракта вызывало повышение температуры и другие побочные эффекты.

Введение экстракта поджелудочной железы пациентам с диабетом практиковали такие европейские и американские ученые, как Георг Зульцер, Никола Паулеско4, Израиль Клейнер, однако из-за большого количества побочных эффектов и проблем, связанных с финансированием, им не удалось довести эксперименты до конца.

«Я лечу его инсулином»

Инсулин, однако, постепенно совершенствуется, инъекции становятся делом привычным. Но его использование все еще сопряжено с определенными сложностями.

Доктор в романе Сименона «Револьвер Мегрэ» говорит о своем пациенте: «Вот уже десять лет, как он страдает диабетом… Я лечу его инсулином. Он сам себе делает инъекции, я его научил. Он всегда носит с собой маленькие складные весы, чтобы взвешивать пищу, если ему случается обедать вне дома. При применении инсулина это имеет большое значение».

Роман датирован 1952 годом. В то время не было ни тестовых полосок, позволяющих определять уровень сахара, ни специальных инсулиновых шприцев. Инъекции были действительно инъекциями, в самом что ни на есть допотопном смысле этого слова – с кипячением шприца и прочей соответствующей атрибутикой.

Первые пластиковые одноразовые шприцы стали производить лишь в 1961 году. А так называемые «шприц-ручки», вмещающие в себе недельную дозу инсулина и позволяющие делать его инъекции абсолютно в любых условиях, появились в 1985 году.

Интересно, что ее создатели получили премию не в области медицины, а в области дизайна. И не Нобелевскую – одну из датских премий.

sanger-insulin-1021.jpg
Лабораторный блокнот Фредерика Сенгера. Фото с сайта whatisbiotechnology.org

В 1958 году британский молекулярный биолог Фредерик Сенгер получает Нобелевскую премию за определение точной последовательности аминокислот, образующих молекулу инсулина. А спустя некоторое время очередная «инсулиновая» Нобелевская премия достается британской даме – химику Дороти Мэри Кроуфут-Ходжкинс.

Она сумела описать пространственное строение молекулы инсулина.

В 1978 году с помощью генной инженерии получен первый человеческий инсулин.

Наконец-то он полностью соответствует по своему составу тому, что вырабатывает человеческая поджелудочная железа. Аллергии практически исчезают. Но все равно остается немало проблем.

И только в 1987 году начали синтезировать человеческий инсулин в промышленных масштабах и практически в неограниченном количестве. Железы животных для этого не требовались – снадобье стали готовить с помощью дрожжей.

Photography_of_laboratory_221_12308574505.jpg
Лаборатория Бентинга и Беста в Университете Торонто. Фото с сайта wikipedia.org

Идея Фредерика Бантинга

friedierik_bantingh.jpeg

В 1920 г. Фредерик Бантинг, 22-летний хирург пытался открыть свою практику в небольшом канадском городке, а попутно преподавал в Университете Западного Онтарио. В понедельник, 31 октября Бантинг должен был рассказывать студентам об обмене углеводов – теме, в которой он сам силен не был, и для того, чтобы лучше подготовиться, поздним воскресеным вечером Бантинг читал только что вышедшую статью М. Баррона, в которой описывалась блокада панкреатического протока желчными камнями и развивающаяся вследствие этого атрофия ацинозных клеток (клеток, отвечающих за экзокринную функцию)2. Той же ночью Бантинг записал возникшую у него идею: «Перевязать протоки поджелудочной железы у собак. Дождаться атрофии ацинусов, выделить секрет из островковых клеток, чтобы облегчить глюкозурию»5.Так и не сумев добиться практики, Бантинг отправился в Университет Торонто, свою альма-матер, где обратился к профессору Джону Маклеоду, одному из ведущих специалистов по метаболизму углеводов. Несмотря на то, что профессор воспринял идею Бантинга без энтузиазма, он выделил хирургу лабораторию с минимум оборудования и 10 собак. Ассистентом Бантинга стал по жребию студент Чарльз Бест. Летом 1921 года эксперимент начался.

Бантинг и Бест начали свои исследования с удаления поджелудочной железы у собак. У части животных исследователи удаляли поджелудочную железу, у других перевязывали панкреатический проток и удаляли железу через некоторое время. Затем атрофированная поджелудочная железа помещалась в гипертонический раствор и замораживалась. Полученную в результате этого после разморозки субстанцию вводили собакам с удаленной поджелудочной железой и клиникой сахарного диабета. Исследователи зафиксировали снижение уровня глюкозы, улучшение самочувствия животного. Профессор Маклеод был впечатлен результатами и решил продолжить работу, чтобы доказать, что «панкреатический экстракт» Бантинга и Беста действительно работает.

xQvUyQNXeg0-e1450549123411.jpg

Новые результаты экспериментов с использованием поджелудочных желез крупного рогатого скота, позволили понять, что можно обойтись без сложной процедуры перевязки панкреатического протока.

В конце 1921 к команде исследователей присоединился Бертен Коллип, биохимик. С его помощью, используя фракционное осаждение с различными концентрациями спирта и другие методы очистки, были получены экстракты островков поджелудочной железы, которые могли быть безопасно введены в организме человека. Это эффективное и нетоксичное вещество и использовалось в первых клинических испытаниях6.

Автор
Ортопед, травматолог, высшая категория, стаж работы 18 лет.
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации