Самым, пожалуй, важным и наиболее часто применяемым в медицинской практике гормональным препаратом является инсулин. Человеческий инсулин – гормон, синтезируемый бета‑клетками поджелудочной железы, – играет в процессах нормальной жизнедеятельности человеческого организма огромнейшую роль.
Самая главная его функция – обеспечение клеток организма основным энергетическим материалом – глюкозой.
Если инсулина не хватает, клетки не способны усваивать глюкозу, она накапливается в крови, а ткани и органы испытывают энергетическое голодание. При недостатке инсулина развивается такое серьезное заболевание, как сахарный диабет.
До начала XX в. больные сахарным диабетом умирали в детском или молодом возрасте от различных осложнений своей болезни, практически никому не удавалось прожить более 5–7 лет после начала заболевания.
Роль поджелудочной железы в развитии сахарного диабета стала известна лишь в конце XIX в. В 1869 г. в Берлине 22‑летний студент‑медик Поль Лангерганс, изучая с помощью микроскопа строение поджелудочной железы, обратил внимание на ранее неизвестные клетки, образующие группы, которые были равномерно распределены по всей железе, однако функция этих клеток, названных потом островками Лангерганса, оставалась неизвестной.
Позже Эрнст Лако выдвинул гипотезу, что поджелудочная железа принимает участие в процессах пищеварения. В 1889 г. немецкий физиолог Оскар Минковски попытался доказать, что значение поджелудочной железы в пищеварении надумано. Для этого он поставил эксперимент, в котором произвел удаление железы у здоровой собаки. Через несколько дней после начала эксперимента помощник Минковски, следивший за состоянием лабораторных животных, обратил внимание на большое количество мух, которые слетались на мочу подопытной собаки.
После исследования мочи он обнаружил, что собака, лишенная поджелудочной железы, вместе с мочой выделяет сахар. Это было первое наблюдение, которое связывало работу поджелудочной железы и развитие сахарного диабета. В 1901 г. Евген Опи доказал, что сахарный диабет обусловлен нарушениями в структуре поджелудочной железы, а именно полным или частичным разрушением островков Лангерганса.
Первым, кто сумел выделить инсулин и с успехом применить его для лечения больных, был канадский физиолог Фредерик Бантинг. К попытке создания лекарства от диабета молодого ученого подтолкнули трагические события – двое его друзей умерли от сахарного диабета. Еще до Бантинга многие исследователи, понимая роль поджелудочной железы в развитии сахарного диабета, пытались выделить вещество, которое влияло бы непосредственно на уровень сахара крови, однако все попытки заканчивались неудачей.
Эти неудачи были обусловлены в том числе и тем, что ферменты поджелудочной железы (главным образом трипсин) успевали как минимум частично разложить белковые молекулы инсулина раньше, чем их удавалось выделить из экстракта тканей железы. В 1906 г. Георгу Людвигу Зэльцеру удалось достичь определенного успеха в снижении уровня глюкозы в крови подопытных собак при помощи панкреатического экстракта, но он не смог продолжить свою работу. Скотт в 1911 г. в Чикагском университете использовал водный экстракт поджелудочной железы и заметил некоторое уменьшение гликозурии у подопытных животных, но он не смог убедить своего руководителя в важности своих исследований, и вскоре эти эксперименты были прекращены.
Такой же эффект демонстрировал и Израэль Кляйнер в 1919 г., но не завершил работу в связи с началом Первой мировой войны.
Схожую работу в 1921 г. опубликовал и профессор физиологии Румынской школы медицины Никола Паулеско, и многие, в том числе и в Румынии, считают именно его первооткрывателем инсулина. Однако заслуга выделения инсулина и его успешного применения принадлежит именно Фредерику Бантингу.
Бантинг работал младшим преподавателем кафедры анатомии и физиологии в одном из канадских университетов под руководством профессора Джона Маклеода, считавшегося тогда большим специалистом по диабету. Бантинг пытался добиться атрофии поджелудочной железы при помощи перевязки ее выводных протоков (каналов) на 6–8 недель, сохранив при этом островки Лангерганса неизмененными от воздействия ферментов поджелудочной железы, и получить чистый экстракт клеток этих островков.
Для проведения этого эксперимента требовались лаборатория, помощники и подопытные собаки, которых у Бантинга не было.
За помощью он обратился к профессору Джону Маклеоду, хорошо знавшему о прежних неудачах с получением гормонов поджелудочной железы. Поэтому он сначала не допустил Бантинга в свою лабораторию. Однако Бантинг не отступал и весной 1921 г. вновь попросил Маклеода разрешить поработать в лаборатории хотя бы два месяца. Так как в это время Маклеод собирался поехать в Европу и лаборатория была свободной, то он согласился. В качестве помощника Бантингу был дан студент 5‑го курса Чарльз Бест, который хорошо изучил методы определения сахара в крови и моче.
Для проведения эксперимента, который требовал больших расходов, Бантингу пришлось продать практически все свое имущество.
Нескольким собакам были перевязаны протоки поджелудочной железы, после чего стали дожидаться ее атрофии. 27 июля 1921 г. собаке с удаленной поджелудочной железой, находившейся в прекоме, ввели экстракт атрофированной поджелудочной железы. Через несколько часов у собаки отмечалось снижение уровня сахара в крови и моче, исчез ацетон.
Затем экстракт поджелудочной железы был введен во второй раз, и она прожила еще 7 дней. Возможно, собака прожила бы и дольше, однако у исследователей закончился запас экстракта, так как получение инсулина из поджелудочных желез собак было чрезвычайно трудоемкой и длительной работой.
В последующем Бантинг и Бест начали получать экстракт из поджелудочной железы нерожденных телят, у которых еще не вырабатывались пищеварительные ферменты, но уже синтезировалось достаточное количество инсулина. Количества инсулина теперь хватало на то, чтобы поддерживать жизнь подопытной собаки уже до 70 дней. Маклеод, вернувшийся к тому времени из Европы, постепенно заинтересовался работой Бантинга и Беста и подключил к ней весь персонал лаборатории. Бантинг, который изначально назвал полученный экстракт поджелудочной железы ислетином, по предложению Маклеода переименовал его в инсулин (от лат. insula – «остров»).
Работы по получению инсулина успешно продолжались. 14 ноября 1921 г. Бантинг и Бест сделали сообщение о результатах своих исследований на заседании клуба «Физиологического журнала» университета Торонто. Через месяц последовал доклад в США, в Американском физиологическом обществе в Нью‑Хейвене.
Количество экстракта, получаемого из поджелудочных желез крупного рогатого скота, забитого на бойне, стало быстро расти, и потребовался специалист для обеспечения тонкой очистки инсулина. Для этого в конце 1921 г. Маклеод привлек к работе известного биохимика Джеймса Коллипа, который очень быстро добился хороших результатов по очистке инсулина. К январю 1922 г. Бантинг и Бест начали первые клинические испытания инсулина на человеке.
Вначале ученые ввели по 10 условных единиц инсулина себе, а затем – добровольцу, которым стал 14‑летний мальчик Леонард Томпсон, страдавший сахарным диабетом. Первая инъекция была сделана ему 11 января 1922 г., однако оказалась не совсем удачной, так как экстракт был недостаточно очищенным, что привело к развитию аллергии. Следующие 11 дней Коллип упорно работал в лаборатории над улучшением экстракта, и 23 января мальчику была сделана вторая инъекция инсулина.
После введения инсулина мальчик стал быстро поправляться – это был первый человек, которого спас инсулин. В скором времени Бантинг спас от наступающей смерти своего друга – врача Джо Джилькриста.
Известие о первом успешном применении инсулина 23 января 1922 г. стало международной сенсацией. Бантинг и его коллеги буквально воскрешали сотни больных диабетом, особенно с тяжелыми формами. Ему писали множество писем с просьбами о спасении от болезни, приезжали к нему в лабораторию. Однако на тот момент существовало еще много недостатков – препарат инсулина был недостаточно стандартизован, средств самоконтроля не было и дозы инсулина приходилось отмерять грубо, на глазок. Поэтому нередко случались и гипогликемические реакции организма, когда уровень глюкозы падал ниже нормы.
Однако усовершенствование инсулина и его внедрение в повседневную врачебную практику продолжались.
Университет Торонто начал продавать различным фармацевтическим компаниям лицензии на производство инсулина, и уже к 1923 г. этот гормон стал доступен всем больным сахарным диабетом.
Разрешение на производство лекарства получили компании «Лили» (США) и «Ново Нордиск» (Дания), которые и сейчас являются лидерами в этой области. Бантингу в 1923 г. университет Торонто присвоил степень доктора наук, он был избран профессором. Также было открыто отделение медицинских специально исследований для Бантинга и Беста, которым назначили высокие персональные оклады.
В 1923 г. Бантингу и Маклеоду была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине, которую они добровольно разделили с Бестом и Коллипом.
В 1926 г. ученому‑медику Абелю удалось синтезировать инсулин в кристаллическом виде. Через 10 лет датский исследователь Хагедорн получил инсулин пролонгированного (продленного) действия, а еще через 10 лет был создан нейтральный протамин Хагердона, который до сих пор остается одним из самых популярных видов инсулина.
Химический состав инсулина установил британский молекулярный биолог Фредерик Сенгер, получивший в 1958 г. за это Нобелевскую премию. Инсулин стал первым белком, последовательность аминокислот которого была полностью расшифрована.
Пространственное строение молекулы инсулина было установлено с помощью метода рентгеновской дифракции в 1990‑х гг. Дороти Кроуфт Ходжкин, которая тоже была удостоена Нобелевской премии.
После получения Бантингом бычьего инсулина проводились опыты с инсулином, полученным из поджелудочных желез свиней и коров, а также других животных (например, китов и рыб).
Молекула человеческого инсулина состоит из 51 аминокислоты. Свиной инсулин отличается от него только лишь одной аминокислотой, коровий – тремя, что не мешает им нормализовать уровень сахара достаточно хорошо. Однако у инсулина животного происхождения есть существенный недостаток – у значительной части больных он вызывает аллергическую реакцию. Поэтому были необходимы дальнейшие работы по усовершенствованию инсулина. В 1955 г. была расшифрована структура человеческого инсулина, и начались интенсивные работы по его выделению.
Впервые это удалось в 1981 г. американским ученым Жильберу и Ломедико. Несколько позже появился инсулин, полученный из пекарских дрожжей методом генной инженерии. Инсулин стал первым из человеческих белков, синтезированным в 1978 г. генетически модифицированной бактерией Е. coli. Именно с него в биотехнологии началась новая эпоха. С 1982 г. американская компания «Генентех» стала продавать человеческий инсулин, синтезированный в биореакторе. Этот инсулин не оказывает аллергизирующего действия на человеческий организм.
История инсулина – одна из самых замечательных историй необыкновенных открытий в фармакологии. Всю важность открытия и синтеза инсулина показывает уже тот факт, что за работы с этой молекулой были присуждены три Нобелевские премии. Сахарный диабет и до настоящего времени продолжает оставаться неизлечимой болезнью, жизнь больным могут спасти только лишь постоянные инъекции волшебного лекарства.
Однако совершенства в производстве инсулина пока не достигнуто, он имеет свои побочные эффекты (например, возникает липодистрофия в местах введения и др.), поэтому деятельность по улучшению или изменению качества синтезируемых инсулинов все еще продолжается.
Дата добавления: 2015-03-29 ; Просмотров: 1028 ; Нарушение авторских прав? ;
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Первый инсулиновый препарат, благодаря которому удалось спасти человеческую жизнь, был введен больному подростку в 1922 году. Изготовлен он был из поджелудочной железы коровы, а прежде, чем получить лекарство, понадобились столетия кропотливой работы, открытий и интриг, а о том, кто открыл инсулин, многие спорят до сих пор, даже несмотря на то, что авторы получили Нобелевскую премию.
О диабете человечество знало ещё со времен древней Греции: заметив, что вода в организме больного не задерживается, человек постоянно испытывает жажду, Аретей Каппадокийский назвал недуг «диа-байно» – «проходить сквозь». К началу двадцатого века о сахарном диабете было известно немало и немаловажную роль в этом отыграли собаки. Эксперименты проводили жестоко: у животных удаляли поджелудочную железу, после чего ученые наблюдали за ростом сахара в организме (определяли количество глюкозы в моче и следили за симптомами недуга). Так было доказано, что диабет напрямую связан с поджелудочной железой.
Ученый из России, Леонид Соболев, оказался первым, кто обнаружил, что за развитие диабета отвечает не вся поджелудочная железа, а лишь часть клеток (островки Лангерганса). Сделал он это в 1900 году, перевязав собаке выводной проток поджелудочной железы, что привело к её атрофированию, но поскольку островки Лангерганса остались неповрежденными, у животного диабет не развился. Хотя ученый из России двигался в правильном направлении, он умер, не закончив исследований.
Впоследствии ученые определили, что на развитие недуга влияет недостаток биологически активных веществ, которые вырабатываются в этих клетках и способствуют усваиванию в организме глюкозы и за ее выработку (в 1916 году немец Шарпи-Шафер дал название этим веществам: латинское слово «insula» означает островок).
Идея о том, что диабет можно лечить с помощью ввода инсулина извне, возникла почти сразу, как только это было обнаружено, но все опыты были неудачны. Получить гормон в чистом виде не получалось, а при глотании лекарство разрушалось под действием пищеварительных соков.
Первым синтез инсулина смог сделать французский исследователь Глэй. Он ввел в протоки поджелудочной железы собаки масло, что привело к атрофированию органа, при этом островки Лангерганса остались целыми. Из атрофированной железы Глэй делал вытяжку и ввёл собаке, у которой из-за удаленной поджелудочной железы развивался диабет. Животное не умирало, пока в её тело вводили лекарство.
Значимости своему открытию Глей не придал, сделал подробные описания исследований и в 1905 году передал на хранение Парижскому биологическому обществу, где они долгие годы пылились в сейфе.
Официально считается, что первым человеком, который догадался, как сделать синтез инсулина, был канадец Фредерик Бантинг, поделившийся со своей идеей с профессором Джоном Маклеодом: для проведения опытов нужна была лаборатория с хорошим оборудованием, и Маклеод мог её предоставить. Сначала профессор отказался выделить место для опытов, и согласился лишь по той причине, что ему предстояла поездка в Европу и в лаборатории он особо не нуждался.
Поэтому участие в разработках принял минимальное, и сказал, что все работы к его моменту возвращения из отпуска должны быть закончены, то есть через два месяца (в назначенный Маклеодом срок ученые не уложились, вернувшийся профессор хотел выставить их из лаборатории, но его удалось уговорить). Помогать Бантингу взялся один из самых перспективных студентов медицинского факультета Чарльза Беста, который очень заинтересовался идеей синтеза инсулина.
Первые опыты Бантинг и Бест проводили на собаках. Они получили вытяжку из атрофированной поджелудочной железы собаки (на это ушло около двух месяцев), после чего сделали укол впавшему в кому животному, у которого была удалена железа. О том, что они на правильном пути, стало понятно после того, как животное прожило ещё семь дней после инъекции, выходя из комы, когда вводили лекарство и впадая в неё, если инъекции не делали. В течение этого времени ученые постоянно замеряли уровень глюкозы. Это был первый случай, когда кто-либо вышел из диабетической комы (об исследовании француза было на тот момент не известно).
Интрига началась позже: ученые патент не оформили и передали права на открытие университету. Маклеод, после того как понял всю важность открытия, развернул активную деятельность, привлек всех перспективных сотрудников и приступил к производству инсулиновых лекарственных препаратов. Особую роль в этом сыграл биохимик Джон Коллип: он смог сделать так, чтобы отпала необходимость в перевязке протоков и времени на ожидание, пока поджелудочная железа атрофируется.
Своё внимание ученые переключили с собак на коров, и через некоторое время было обнаружено, что у эмбрионов намного больше островков Лангерганса, чем у взрослых животных. Результаты с каждым опытом были все более успешны, и ученые смогли продлить жизнь собаке до семидесяти дней. В 1922 году препарат впервые ввели умирающему мальчику и вернули его к жизни.
После этого Маклеод сделал доклад на заседании Ассоциации американских врачей, повернув дело так, будто открытие совершил он. При этом начал активно рекламировать препарат, благо связи для этого у него были. О роли Бантинга он умолчать все же не смог, но роль остальных ученых была сведена к минимуму. По этой причине Нобелевская премия за открытие инсулина была присуждена лишь ему и Бантингу.
С тем, что Маклеод получил премию, а Бест остался не у дел, Бастинг был категорически не согласен и прилюдно начал рассказывать о том, как именно проводились опыты, о роли Маклеода, не забыв упомянуть о том, какие палки в колеса вставлял именитый ученый. Огромный скандал привел к тому, что премию получать не поехал никто, а впоследствии она была разделена между четырьмя учеными: Бастинг поделился с Бестом, Маклеод – с Коллипом.
Узнав о премии, французский ученый Грэй решил доказать, что он автор изобретения, для чего в присутствии свидетелей были вытащены его записки. Угомонился он лишь после того, как Герман Минковский, родившийся в Литве, что в том момент входила в состав России, но жил и работал в Германии, сказал о возможности привлечения француза к суду за то, что утаил сведения, которые могли спасти жизнь не одной тысяче людей.
Производство инсулина начиная с 1926 года, поставлено на широкую ногу, его изготавливали ведущие фармацевтические компании, а в последнее время производить стали и в России. Сначала гормон изготавливали из поджелудочной железы крупного рогатого скота, но он часто вызывал аллергию, поскольку не совпадал с человеческим тремя аминокислотами.
Затем стали делать свиной инсулин (разница в одной аминокислоте), который человеческий организм усваивает лучше, но также возможна аллергия. Поэтому было принято решение изготавливать синтетический инсулин, который был бы полным аналогом человеческому. Здесь на помощь пришла генная инженерия, прежде всего биохимия.
Перед этим надо заметить, что все белки являют собой полимеры, собранные из фрагментов аминокислот. При этом в образовании полимеров, необходимых для получения инсулина, участвуют лишь аминокислоты, которые имеют между карбоксильной группой и аминогруппой лишь один углеродный атом.
Хотя аминокислот существует очень много, в формировании инсулина принимают участие лишь 51 остаток аминокислот, в результате чего гормон является одной из самых коротких цепочек белков.
Чтобы получить инсулин, аминокислоты должны соединиться в строго определённом порядке (в противном случае можно получить молекулу, которая не имеет ничего общего с тем, что производит живой организм), что и было сделано в ходе экспериментов.
Через некоторое время с помощью генной инженерии и биохимии, ученые смогли организовать получение инсулина, поместив в специальную питательную среду штаммы дрожжей и генномодифицированные кишечные палочки, способные вырабатывать человеческий генноинженерный инсулин. Количество вырабатываемого вещества оказалось настолько велико, что ученые склоняются к мысли, что такое разведение гормона в скором времени полностью заменит инсулин животного происхождения.
Согласно официальным данным, в России количество диабетиков превышает три миллиона человек, поэтому производству инсулина уделяется немало внимания. В настоящее время в России разработана технология производства генно-инженерного инсулина. Но количества препаратов, выпускаемых Россией на такое количество больных не хватает. Поэтому помимо инсулина, выпущенного в России, страна закупает огромное число препаратов за рубежом, обеспечивая на складах необходимые условия для хранения инсулина.
Говоря про хранение инсулина в России, надо заметить, что невскрытый флакон можно хранить обычно около двух-трех лет. Чтобы инсулин при этом не испортился, очень важно соблюдать условия хранения инсулина. Перед тем как хранить инсулин, необходимо учитывать, что идеальная температура хранения – от 6 до 8°С.
Хранение инсулина желательно на боковой дверце, подальше от морозильника (замораживание недопустимо, поскольку меняется его структура). За несколько часов до уколов и разведения, нужно вытянуть его из холодильника и подержать при комнатной температуре.
Вскрытый флакон хранят при комнатной температуре (до 25°С), подальше от солнечных лучей и отопительных приборов. Использовать не дольше четырех недель. Если раствор помутнел, появился осадок, он не годится и его нужно выкинуть.
По данным Международной Федерации Диабета с сахарным диабетом в настоящее время живут 542000 детей до 14 лет, 415 миллионов взрослых, а к 2040 году по прогнозам, количество людей с диабетом достигнет 642 миллионов человек 1 .
Увеличение числа людей с сахарным диабетом, безусловно, связано с изменением стиля жизни (уменьшение физической активности), пищевых привычек (употребление пищи, богатой легкоусвояемыми углеводами, жирами животного происхождения), но в то же время, свидетельствует о том, что благодаря открытию современных сахароснижающих препаратов, созданию способов контроля за заболеванием, разработке алгоритмов диагностики и лечения осложнений сахарного диабета, стала расти и продолжительность жизни людей с диабетом, не говоря уже о улучшении ее качества.
Человечество знает о сахарном диабете вот уже 3,5 тысячи лет (как известно, первый трактат, описывающий заболевание, египетский «Папирус Эрбес», датируется 1500г. д.н.э.), однако прорыв в лечении этого серьезного заболевания произошел лишь около 90 лет назад, когда сахарный диабет, в том числе и первого типа, перестал быть смертным приговором.
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 организме 2 . 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 обмена 3 . 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 Паулеско 4 , Израиль Клейнер, однако из-за большого количества побочных эффектов и проблем, связанных с финансированием, им не удалось довести эксперименты до конца.
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.
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 испытаниях 6 .
Сначала Бантинг и Бест испытали полученный инсулин себе. В результате введения препарата оба почувствовали слабость, головокружение, но никаких токсических эффектов препарата отмечено не было.
Первым пациентом с диабетом, получившим инсулин 11 января 1922г. стал 14-летний мальчик Леонард Томпсон. После первой инъекции 15 мл инсулина никаких существенных изменений в состоянии пациента отмечено не было, незначительно снизился уровень глюкозы в крови и в моче, кроме того, у пациента развился стерильный абсцесс. Повторная инъекция была проведена 23 января и в ответ на нее у пациента нормализовался уровень глюкозы крови, уменьшилось содержание глюкозы и кетонов в моче, мальчик сам отметил улучшение собственного самочувствия 7 .
Одной из первых пациенток, получивших инсулин, стала дочь главы Верховного Суда США, Элизабет Хегес Госет. Удивительно, что до начала терапии инсулином у неё был сахарный диабет уже 4 года, а лечение, которое позволило ей дожить до этого дня, заключалось в жесточайшей диете (около 400 ккал в день). На терапии инсулином Элизабет прожила до 73 лет и родила троих детей.
В 1923г Нобелевский Комитет присудил премию в области физиологии и медицины Бантингу и Маклеоду, это произошло всего через 18 месяцев после первого доклада о препарате на собрании Ассоциации Американских Врачей (Association of American Physicians). Это решение обострило и без того непростые отношения между учеными, т.к. Бантинг считал, что вклад Маклеода в изобретение инсулина весьма преувеличен, по мнению Бантинга премия должна была быть разделена между ним и его ассистентом Бестом. Чтобы восстановить справедливость Бантинг разделил свою часть премии с Бестом, а Маклеод с биохимиком Коллипом 8 .
Патент на создание инсулина, принадлежавший Бантингу, Бесту и Коллипу, ученые продали за 3 доллара Университету Торонто. В августе 1922 г. было заключено соглашение о сотрудничестве с фармацевтической компанией Eli Lilly и С о , которая помогла наладить производство лекарства в промышленных масштабах.
С момента изобретения инсулина прошло уже более 90 лет. Совершенствуются препараты этого гормона, с 1982 г. пациенты получали уже человеческий инсулин, а в 90-х годах появились аналоги человеческого инсулина – препараты с различной продолжительностью действия, однако мы должны помнить о людях, стоявших у истоков создания этого препарата, ежедневно спасающего жизнь миллионам людей.
Список литературы
- IDF diabetes atlas 7th Edition. Available at: http://www.diabetesatlas.org/.
- Bliss M. The history of insulin. Diabetes Care 1993;16 Suppl 3:4-7. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8299476.
- Bliss M. The discovery of insulin: the inside story. Publ. Am. Inst. Hist. Pharm. 1997;16:93-9. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11619903.
- Karamitsos DT. The story of insulin discovery. Diabetes Res. Clin. Pract. 2011;93 Suppl 1:S2-8. doi:10.1016/S0168-8227(11)70007-9.
- Banting Notebook: 1920-21. Fisher Rare Book Library, University of Toronto, Toronto, Canada.
- Stylianou C, Kelnar C. The introduction of successful treatment of diabetes mellitus with insulin. J. R. Soc. Med. 2009;102(7):298-303. doi:10.1258/jrsm.2009.09k035.
- Rosenfeld L. Insulin: discovery and controversy. Clin. Chem. 2002;48(12):2270-88. Available at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12446492.
- de Herder WW. Heroes in endocrinology: Nobel Prizes. Endocr. Connect. 2014;3(3):R94-R104. doi:10.1530/EC-14-0070.
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Долгие годы до открытия инсулина, сахарный диабет считался смертельно опасным заболеванием. Единственным известным методом лечения заболевания, проявляющегося изнурительным выделением большого количества сладкой мочи, являлось соблюдение строгой диеты, предложенной доктором Алленом с резким ограничением потребления углеводов, приводящем к истощению. Такие пациенты могли продлить себе жизнь на несколько лет, но мучительная гибель ждала их впереди неизбежно.
В 60-е годы 18 века немецкий студент Поль Лангерганс, изучая поджелудочную железу, обнаружил «маленькие клетки с блестящим содержимым, расположенные группами хаотично по всей поджелудочной железе». Их функция была неизвестна. В дальнейшем в честь ученого эти группы этих клеток были названы островками Лангерганса. В 1889 году известный ученый Оскар Минковский (1858-1931) обнаружил, что у собак с удаленной поджелудочной железой развивается сахарный диабет. Однако дальнейшие опыты показали, что если перевязать проток, по которому сок поджелудочной железы попадает в кишечник, возникнут трудности с пищеварением, но уровень глюкозы крови повышаться не будет. На основании своих опытов Оскар Минковский сделал выводы, что поджелудочная железа выполняет две функции: вырабатывает пищеварительные соки и вещество, которое выделяется сразу в кровь и регулирует уровень глюкозы. Дело оставалось за малым, выделить это вещество и лекарство от сахарного диабета было бы найдено. Но именно это и не удавалось ученым долгие годы.
В октября 1921 года в канадском городе Торонто Фредерик Бантинг, хирург, совсем недавно получивший диплом врача, прочитал статью доктора Мозеса Бэррона о связи островков Лангерганса и возникновении сахарного диабета. Ссылаясь на работы русского ученого Леонида Васильевича Соболева, доктор Бэррон описывал клинический случай, когда проток поджелудочной железы блокировался камнем, что приводило к повреждению ткани органа, но островковые клетки оставались целыми. Бантинг загорелся идеей выделить эти клетки. Он предположил, что пищеварительные соки поджелудочной железы могут быть губительны для островковых клеток.
В своем дневнике он написал:
- перевязать проток поджелудочной железы у собаки. Дождаться полной атрофии ткани органа, сохраняя островковые клетки живыми;
- постараться максимально изолировать эти клетки от пищеварительных соков и выделить их.
Фредерик Грант Бантинг.
Из книги «Открытие инсулина» 1982, Майкл Блисс, Издательство университета Чикаго.
В начале 1921 года Бантинг обратился с своей идеей к профессору университета Торонто Джону Маклеоду, одному из виднейших ученых того времени, изучавших сахарный диабет. Маклеод не разделял энтузиазма Бантинга, к тому времени в мире было предпринято множество попыток выделить островковые клетки куда более опытными учеными и все они не привели к успеху. Однако, Фредерику Бантингу удалось убедить Маклеода дать его идее шанс, молодому ученому выделили крохотную плохо оборудованную лабораторию и 10 собак. Также к Бантингу был прикреплен помощник студент-медик Чарльз Бест. Эксперимент начался летом 1921 года.
Джон Маклеод.
(Журнал лабораторной и клинической медицины, номер 20, стр. 1934-35).
К началу опытов ни Бантинг, ни Бест не обладали выдающимися теоретическими знаниями и практическими навыками. Профессор Маклеод обучил Беста оперативному удалению поджелудочной железы, а также дал ряд практических советов, а вскоре он уехал в летний отпуск в родную Шотландию. Так же в это время появился новый метод определения концентрации глюкозы крови, требовавший всего 0,2 мл крови, а не 25 мл как раньше. Данный прорыв сыграл огромную роль в открытии инсулина, так как без определения уровня глюкозы крови оценить эффективность полученного вещества было сложно, а частые анализы крови старыми методами приводили к изнурению и без того слабых больных.
Бантинг и Бест начали свои эксперименты с удаления поджелудочной железы у подопытных собак, это приводило к росту уровня глюкозы крови, появлению частого мочеиспускания, жажде и потере веса. У собак развивался сахарный диабет.
У другой группы собак был перевязан проток поджелудочной железы, часть, вырабатывающая пищеварительные соки атрофировалась. У подопытных собак вырезали поджелудочную железу и замораживали в растворе солей, затем фильтровали. Изолированную субстанцию назвали «айлетин». Полученное вещество вводили собакам с сахарным диабетом, уровень глюкозы крови снижался. Получая несколько инъекций в день у собак исчезали симптомы сахарного диабета, они выглядели здоровыми и сильными. Бантинг и Бест показали полученные результаты Маклеоду, он был поражен, однако потребовал проведения дополнительных тестов для подтверждения результата.
Фредерик Бантинг и Чальз Бест на крыше университета Торонто, 1921 год.
Ученые понимали, что для дальнейших исследований им требуется большее количество действующего вещества, было решено использовать поджелудочные железы крупного рогатого скота. Количество успешных экспериментов увеличилось, Маклеод осознал, что ученые стоят на пороге крупнейшего открытия и выделил для экспериментов более крупную лабораторию, снабдив её всеми необходимыми ресурсами. Он также предложил назвать полученное вещество инсулин. Эксперименты продолжались.
В конце 1921 года к группе ученых присоединился еще один участник — биохимик Бертрам Коллип. Его целью стало очистить полученное вещество, так чтобы его можно было использовать для лечения людей. Также в ходе исследования ученые пришли к выводу, что можно использовать целую поджелудочную железу, не прибегая к длительному процессу атрофии её пищеварительной части.
Ученые стремились начать использование инсулина у людей. Бантинг и Бест пробовали вводить инсулин себе, но кроме слабости и озноба, никаких других проявлений не обнаружили. 11 января 1922 года в Торонто впервые был введен инсулин 14-летнему мальчику, Леонарду Томпсону, страдающему сахарным диабетом, единственным лечением которого была истощающая гипоуглеводная диета. К сожалению, первая инъекция не привела к желанным результатам, уровень глюкозы крови снизился, но незначительно, место инъекции воспалилось. Биохимик Бертрам Коллип продолжил свою работу по очистке инсулина. 23 января была вновь сделана инъекция инсулина тому же пациенту. Результат был ошеломляющий, уровень глюкозы опустился с 29 ммоль/л до 6,7 ммоль/л. Пациент чувствовал себя лучше с каждым днем, постепенно набирая силы и вес. Ученые продолжили тестирования инсулина на других пациентах с сахарным диабетом.
Новости об открытии инсулина быстро перелетели океан, и в 1923 году Нобелевский комитет наградил Бантинга и Маклеода Нобелевской премией в области физиологии и медицины. Это был грандиозный успех. Однако Фредерик Бантинг был разъярен решением Нобелевского комитета, он считал, что успех должны разделить он и Чарльз Бест. Чтобы отдать должное вкладу Беста в открытие инсулина, Бантинг отдал ему половину своей части Нобелевской награды, Маклеод, в свою очередь, разделил свою часть с Бертрамом Коллипом. Споры о справедливости вручения Нобелевской премии не утихали долгое время. Несмотря на то, что многие современники считали, что Маклеод премию не заслужил, его вклад в открытие инсулина нельзя отрицать, ведь именно он дал идее Бантинга ход, снабдив его лабораторией и давая ценные советы с самого начала исследования. Также необходимо признать, что без связей профессора Маклеода, весть об открытии не распространилась так широко и, возможно, имена других людей стояли за открытием инсулина.
Бантинг и Маклеод получили патент на свое изобретение, который за 1 доллар продали университету Торонто, все деньги от использования которого поступали в фонд, финансирующий научные исследования.
Вскоре после открытия компания Элай Лилли начала широкое изготовление вещества. К 1923 фирма выпускала количество инсулина, достаточное чтобы снабдить всех пациентов Североамериканского континента. В Европу инсулин привез нобелевский лауреат Август Крох.
Несмотря на то, что инсулин не является лекарством от сахарного диабета, его открытие является одним из величайших прорывов науки ХХ века. Сахарный диабет перестал быть приговором, означающим что человеку осталось жить максимум несколько месяцев в мучениях. Люди с сахарным диабетом получили шанс прожить счастливую, долгую жизнь.
Инсулин – уникальное творение человеческого разума. Он – единственная вещь во всей истории цивилизации, за изобретение которой было присвоено три Нобелевских премии, притом в разные годы
К изобретению инсулина человечество подходило издалека. На странную и коварную болезнь, сопровождающуюся повышенным мочеиспусканием и, как следствие, постоянным обезвоживанием организма, повышенной жаждой, люди обратили внимание еще до нашей эры. Объяснения этому явлению давались самые различные и необыкновенные.
В частности, в 201 году греческий доктор Аратеус Каппадокийский заявил, что налицо «расплавление мышечной ткани и кости и выделение с мочой». Ему же принадлежит название болезни – «диа-байно», то есть «проходящее сквозь». Имелась в виду, разумеется, жидкость, стремительно проходящая через организм.
Со временем установили связь этой болезни с повышенным содержанием сахара в организме. Но что это за связь и что с ней делать – никто не знал. Шли по простому пути: строгая и абсолютно безуглеводная диета.
Слово «диабет» звучало страшно. Жизнь заболевшего обычно ограничивалась максимум семью-восьмью годами. После чего он умирал – от осложнений диабета. И от истощения, которое отчасти было вызвано этой, казалось бы, спасительной диетой.
Впрочем, и эти годы были, мягко говоря, не лучшими. Московский купец Николай Варенцов писал о киевском купце Лазаре Бродском: «Бродский был диабетик… он, наживший громадные средства, желал пользоваться жизнью, а процент сахара в организме сажал его на строгий режим. Ему приходилось во всем себя сдерживать: ездить ежегодно в скучный санаторий Лимана, жить там месяц и более, исполнять все предписания доктора, и наконец сахар как бы исчезал. Но стоило ему приехать домой в Киев, где, как он рассказывал, имелся у него отличный повар-француз… как процент сахара опять появлялся, ежемесячно увеличиваясь. И Бродский, достигший всех возможностей, принужден был лишать себя всего».
По иронии судьбы Лазарь Израилевич был одним из крупнейших в Российской империи производителем сахара, на котором и сколотил капитал.
Газеты при этом пестрили сообщениями вовсе не духоподъемного характера.
«На днях скончалась артистка Н.Бутце, которую одна из представительниц… секты уговорила прекратить очень успешное лечение зачатков сахарной болезни и ограничиться ее молитвами».
«За последнее время в Москве сильно распространились заболевания диабетом (сахарной болезнью), и преимущественно среди интеллигенции. Заболевает даже много врачей. Болезнь поддается весьма трудно обычному лечению и в возрасте до 30 лет кончается иногда печальным исходом».
Этот всплеск заболеваний связывали с революционными событиями 1905 года и соответствующим стрессом.
В 1906 году болезнь диагностировали у Шаляпина. Впоследствии именно диабет стал одной из причин невозвращения Федора Ивановича в СССР – ему якобы требовалось заграничное лечение.
Герой романа Горького «Жизнь Клима Самгина» делится медицинскими познаниями: «При диабете полезен коньяк, при расстройстве кишечника – черносмородиновая».
В 1915 году поэт Александр Тиняков посвящает своему другу критику Генриху Таставену, умершему от диабета в 35-летнем возрасте страшное стихотворение:
Смерть играет со мной в роковую игру,
Давит горло рукой беспощадной,
И я знаю, что я через месяц умру:
Стану грязью червивой и смрадной.
Будет рай или ад? Я воскресну иль нет?
Все равно: одинаково глупо!
У меня диабет, у меня диабет, –
Ад и рай безразличный для трупа!
Аркадий же Аверченко, напротив, позволял себе поиздеваться над болезнью:
Гендельман (пересаживается поближе к Чугунову и, сдвинув котелок на затылок, восторженно говорит). Смотрите на него. У него диабет, а он молчит! А много у вас диабета?
Чугунов. Что значит – много? Сколько следует!»
И в том же 1915 году болезнь вдруг оказалась полностью побеждена: «Journal of Medical Sciences сообщает об открытии способа радикального излечения от сахарной болезни… Основным лекарством, употребляемым при лечении, является двууглекислая сода с небольшой примесью соли».
Здесь, что называется, без комментариев.
Еще в 1869 году берлинский студент Пауль Лангерганс, пробуя новый микроскоп, случайно обратил внимание на некие ранее неизвестные клетки в поджелудочной железе. Впоследствии они получат название «островков Лангерганса».
Надо сказать, что Лангерганс не заслужил этого совершенно: он описал их как «маленькие клетки почти однородного содержимого, многоугольной формы, с круглыми ядрами без нуклеолей, большей частью расположенные вместе парами или небольшими группами» — и дальше не продвинулся.
Только спустя несколько лет Эдуард Лагус предположил, что эти самые клетки выделяют фермент, участвующий в пищеварительном процессе. А в 1889 году физиолог Оскар Минковски решил опровергнуть коллегу Лагуса и доказать, что в нем вообще не участвует поджелудочная железа.
Эксперимент удался. Собаки, у которых удалили железу, прекрасно, с аппетитом ели, их не тошнило, кишечник работал нормально. Да, они стали много пить воды, но это ж хорошо. Да, они сделались вялыми и сонными, но это же нормально – после полостной-то операции.
Минковски в мыслях представлял свой собственный триумф в научном обществе, но тут его слуга случайно обратил внимание, что на мочу тех собак слетаются мухи.
Мухи слетались на сладкое. Триумф отменялся.
В 1900 году русский ученый Леонид Соболев решил связать поджелудочную железу с диабетом. Эксперименты подтвердили эту связь. Он же предложил использовать поджелудочные железы животных для получения лекарства против диабета.
И спустя год его коллега Евгений Опи окончательно установил, что «сахарный диабет… обусловлен разрушением островков поджелудочной железы и возникает только когда эти тельца частично или полностью разрушены».
Фредерик Бантинг и его ассистент Чарльз Бест, 1924 год. Фото с сайта wikipedia.org
Бинго? Ничего подобного. Исследованиями вплотную занялись канадские ученые Фредерик Бантинг и шотландский врач Джон Маклеод. Но дело шло медленно. Прошел еще 21 год, прежде чем Маклеод и канадский биохимик Джеймс Коллип получили первый инсулин.
Как и положено настоящим ученым, они первым делом вкатили себе по десять кубиков нового снадобья. Вроде бы остались живы. И 11 января 1922 года им предоставили первого настоящего пациента, четырнадцатилетнего Леонарда Томпсона. С ним все было не так славно.
Ослабленный болезнью организм отреагировал на инъекцию сильной аллергией. Выяснилось, что инсулин не был достаточно очищен. И спустя 12 дней инъекцию повторили.
На сей раз все обошлось удачно. Диабет перестал прогрессировать, мальчик начал прибавлять в весе. И в 1923 году Бантинг и Маклеод получили первую Нобелевскую премию за изобретение инсулина, которую честно разделили с Коллипом и ассистентом Бантинга Чарльзом Бестом.
В Торонто, где проводились исследования, сразу же съехалось множество больных со всего мира. Каждый мечтал о спасительном уколе. И в том же 1923 году фармацевтическая фирма Eli Lilly and Company приступает к промышленному производству инсулина под торговой маркой «Илетин». Но праздновать окончательную победу еще рано.
Если до изобретения инсулина люди страдали от диабета, то начиная с 1923 года стали страдать от побочных эффектов инъекций. Плохо очищенный инсулин, полученный из поджелудочных желез крупного рогатого скота – сначала коров, а потом и свиней, провоцировал страшные аллергии, кожа в месте укола начинала гноиться, появлялись болезненные утолщения. В ход шли рыбы, и даже киты, но и те не были панацеей.
К тому же инсулином пытались лечить диабет и первого, и второго типа. Хотя механизмы у них абсолютно разные: в одном случае железа перестает вырабатывать инсулин, а в другом выходят из строя средства его доставки.
При этом диабет первого типа встречается лишь у 5 процентов – 95 процентов приходится на тип два. Во втором случае нужны другие препараты, сахароснижающие. Но об этом пока что не знают.
Только в 1936 году датскому ученому Гансу Христиану Хагедорну удается получить инсулин пролонгированного действия. Ранее требовалось сопровождать инъекцией любой кусок, что, разумеется, никто не делал; в таком случае на коже пациента просто не осталось бы живого места. Изобретение Хагедорна позволило сильно уменьшить количество инъекций.
А сахароснижающие таблетки, помогающие бороться с диабетом второго типа, появились лишь в 1956 году.
Чарльз Бест с ассистентом, 1950-е гг. Институт Чарльза Беста, Торонто. Фото с сайта thecanadianencyclopedia.ca
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.
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.
Лаборатория Бентинга и Беста в Университете Торонто. Фото с сайта wikipedia.org
И под конец – сначала о плохом, а затем о хорошем.
Плохое заключается в том, что все перечисленные головокружительные достижения касаются всего лишь повышения продолжительности и качества жизни при диабете. Сама же болезнь как была неизлечимой при Аратеусе Каппадокийском, так по сей день и остается таковой.
Теперь о хорошем. Сейчас довольно много говорят о «пандемии диабета», о том, что число больных этим недугом неуклонно растет. Но это всего-навсего сухие статистические данные. И они не учитывают, что продолжительность жизни больных диабетом с каждым годом растет. То есть ситуация на самом деле не настолько ужасающая, как это можно было бы предположить.