Кто открыл инсулин?
Инсулин играет центральную роль в лечении диабета, поскольку все типы диабета возникают из-за неспособности организма эффективно использовать сахар в крови в результате недостаточного, неэффективного или отсутствия инсулина.
Ученые-новаторы, открывшие инсулин, получили Нобелевскую премию, но это открытие также вызвало споры.
Открытие инсулина произошло в 1921 году благодаря идеям канадского хирурга-ортопеда по имени Фредерик Г. Бантинг, химическим навыкам его ассистента Чарльза Беста и Джона Маклауда из Университета Торонто в Канаде.
Несколько противоречивых отчетов об открытии инсулина циркулировали на протяжении многих лет, и даже Нобелевская премия, присужденная за его открытие в 1923 году, подверглась сомнению спустя годы.
В этой статье мы рассмотрим людей, ответственных за это новаторское лечение диабета.
История инсулина
Понимание диабета развивалось тысячи лет; даже древние греки знали об этом и диагностировали диабет, пробуя мочу.
Осведомленность о том, что определенные состояния мочи и уровни жажды связаны с уровнем сахара в крови, росла на протяжении веков.
Хотя физиологи XIX века понимали, что поджелудочная железа играет ключевую роль в обработке энергии по всему телу, они не понимали непосредственной роли поджелудочной железы в диабете, пока два физиолога не удалили поджелудочную железу у собаки в 1890 году.
Эти два ученых наблюдали за развитием тяжелого диабета в течение 3 недель, включая симптомы, которые будут знакомы людям с этим заболеванием сегодня, в том числе:
- высокое содержание сахара в крови
- сильно разбавленная моча, как при несахарном диабете
- диабетическая кома
- смерть от кетоза
Первым физиологом, который предположил, что островки поджелудочной железы или островки Лангерганса могут управлять влиянием поджелудочной железы на контроль уровня сахара в крови, был сэр Эдвард Альберт Шарпей-Шефер, который впервые сделал это заявление около 1894 года.
Хотя он не выделил вещество, которое мы теперь понимаем как инсулин, он использовал термин «инсулин» для описания этого еще не открытого вещества и указал как на его существование, так и на его важность в 1913 году.
В 1901 году ученые обнаружили, что перевязка или перевязка протока поджелудочной железы у собак, кошек и кроликов разрушает многие клетки, вырабатывающие гормоны в поджелудочной железе.
Однако островки Лангерганса, которые, как теперь известно современным ученым, производят инсулин, остались нетронутыми. Важно отметить, что в моче не было признаков сахара в крови, что является частым признаком диабета. Это было первым явным указанием на то, что островковые клетки действительно играли роль в развитии диабета.
Открытие
В 1921 году доктор Фредерик Г. Бантинг стал первым человеком, который выделил секреты островковых клеток и рекламировал их как потенциальное средство от диабета.
Он заметил, что другим ученым, возможно, не удалось найти инсулин, потому что пищеварительные ферменты разрушили инсулин, прежде чем кто-либо смог его извлечь.
План Бантинга состоял в том, чтобы перевязать протоки поджелудочной железы лабораторных собак до тех пор, пока клетки, вырабатывающие ферменты, не дегенерируют, оставляя живыми прочные островковые клетки. Затем он извлекал остаток.
Бантинг был недостаточно осведомлен о новых разработках в области тестирования сахара в крови, чтобы точно проверить наличие диабета, поэтому он проверил мочу, что было менее надежным.
Однако идея не была новой - другие ученые также пытались получить экстракты из поджелудочной железы, которые снижали уровень сахара в крови, - и при этом она не была особенно полезной, потому что Бантинг мог выделить только небольшие количества гормона.
Кроме того, экстракт обладал токсическими свойствами и вызывал серьезные побочные эффекты, в том числе боль и жар, у животных.
Разработка
Бантинг не был экспертом в области углеводного обмена, поэтому, когда он попросил помещение и оборудование для лаборатории у профессора Джона Джеймса Рикарда Маклауда, главы физиологии Университета Торонто, уважаемый физиолог сначала отказался.
Однако настойчивость Бантинга и возможность получения более надежных результатов убедили Маклауда пожертвовать лабораторное пространство. Хотя связывание поджелудочной железы с целью ее разрушения не было новым исследовательским инструментом, идея изолировать островки из-за их более медленной дегенерации вызвала большой интерес у Маклауда.
Никто не пытался извлечь островки из полностью дегенерированной поджелудочной железы.
Бантинг нанял помощника Чарльза Герберта Беста, чтобы тот помог с выделением инсулина. Маклеод помог с общей структурой исследования, а Бест специализировался на химическом анализе крови для проверки уровня глюкозы.
Исследования начались 17 мая 1921 г.
Цель заключалась в том, чтобы перевязать поджелудочную железу собаки до тех пор, пока она не сломается и не начнет вырабатывать экстракт островков. Затем этот экстракт давали другим собакам без поджелудочной железы, чтобы оценить его влияние на диабет.
Сначала прогресс был медленным. Бантинг боролся с хирургией на животных, и 7 из 10 собак умерли. Бантингу и Бесту пришлось прибегнуть к покупке собак, потенциально продаваемых на черном рынке, на улице за несколько канадских долларов.
27 июля они наконец подготовили собаку с успешно удаленной поджелудочной железой и собаку с перевязанными протоками поджелудочной железы. Три дня спустя исследователи заморозили дегенерированную поджелудочную железу, измельчили ее в пасту и профильтровали, затем нагрели до комнатной температуры и ввели 5 миллилитров (мл) собаке без поджелудочной железы.
Ученые брали у собаки образцы крови каждые 30 минут и наблюдали временное снижение уровня сахара в крови с 0,2 до 0,12 процента. На следующее утро собака умерла из-за инфекции, но ученые отметили первые признаки антидиабетического действия экстракта, который они назвали островком.
Хотя многие из их экспериментов потерпели неудачу, что привело к гибели лабораторных собак, Бантинг и команда наблюдали достаточно регулярные падения уровня сахара в крови в результате их экстракта, чтобы они были уверены в антидиабетических свойствах ислетина, который позже стал инсулином. .
Затем Бантинг и Бест решили, что вместо постепенного разрушения поджелудочной железы они будут использовать гормон, называемый секретин, для переутомления и истощения поджелудочной железы в надежде, что это снизит токсические эффекты, продолжая обеспечивать инсулин.
Процедура получения секретина была сложной и непрактичной, но продемонстрировала более безопасный способ извлечения инсулина из поджелудочной железы.
Они также столкнулись с проблемой сбора экстракта раствора поджелудочной железы без разрушения активного ингредиента - вещества, которое создает терапевтический эффект в медицине - в данном случае инсулина.
Следующие шаги
Следующей задачей было найти способ производства островковых клеток и, следовательно, инсулина в массовом масштабе, чтобы его можно было использовать в качестве широкомасштабного лекарства от диабета.
Понимая, что поставка собак для перевязки поджелудочной железы ограничит прогресс исследований, Бантинг и Бест перешли к использованию поджелудочной железы коров в качестве исходного материала.
Адаптировав свои процессы извлечения и концентрирования раствора, ученым удалось получить вещество, которое содержало большее количество активного ингредиента (инсулина). Затем они ввели этот экстракт одной из лабораторных собак, у которой не было поджелудочной железы.
Уровень сахара в крови собаки упал с 0,46 процента до 0,18 процента - значительное улучшение. Они считали, что поджелудочная железа коровы - это их путь вперед, экономически эффективные и широко доступные.
В этот момент Маклауд направил все остальные ресурсы на поддержку этого исследования. Однако напряженность между Бантингом и Маклаудом нарастала, поскольку Бантинг чувствовал, что Маклауд берет на себя ответственность за свою работу.
Маклауда, с другой стороны, разочаровывали отношение и постоянная подозрительность Бантинга.
Джеймс Бертрам Коллип, признанный канадский биохимик, начал работать над очисткой инсулина. Как только он достиг подходящего уровня чистоты, они проверили его сначала на кроликах, а затем на людях.
Однако первые клинические испытания инсулин не прошел.
В первом тесте участвовал 14-летний мальчик с тяжелым диабетом. Хотя экстракт привел к падению уровня сахара в крови с 0,44 до 0,32 процента и небольшому снижению количества выделяемой глюкозы, в месте инъекции образовался абсцесс, а уровень кетонов, еще один показатель диабета, не изменился.
Коллип работал над дальнейшим очищением экстракта, и второе клиническое испытание, которое состоялось 23 января 1922 года, принесло немедленный и ощутимый успех. Уровень сахара в крови у того же 14-летнего мальчика снизился с 0,52 процента до 0,12 процента в течение 24 часов, а кетоны исчезли из мочи. Количество выводимой глюкозы снизилось с 71,1 грамма (г) до 8,7 г.
Руководители испытаний повторили эти значительные улучшения еще у шести пациентов в течение следующего месяца.
Пока проводились все эти эксперименты, Бантинг в основном готовил собак к экспериментам и находил новые способы производства инсулина для массового производства и мало участвовал в испытаниях или полученных документах.
Бантинг отчаянно пытался добиться признания, и к концу 1922 года его гнев и разочарование начали вызывать конфликт. В какой-то момент Коллип пригрозил покинуть группу, не пройдя процесс очищения. Сообщается, что Бантинг подрался с ним в университетских залах.
Хотя до сих пор циркулирует множество различных отчетов о том, кому следует отдать должное за открытие инсулина, именно Бантинг начал движение - несмотря на его ограниченный опыт в этой области - и собрал команду, которая разработала наиболее значительный прогресс в области лечения диабета.
Споры о Нобелевской премии
В 1923 году датский физиолог Август Крох выдвинул Бантингу и Маклауду совместную номинацию на Нобелевскую премию, основываясь на идее Бантинга и наставлениях Маклауда.
Бантинг был первым номинантом на Нобелевскую премию из Канады, и в результате флакон с инсулином теперь занимает почетное место на канадской 100-долларовой банкноте.
Однако Нобелевский комитет мог присудить заветную премию только от одного до трех человек. Бантинг пришел в ярость, услышав о совместном выдвижении МакЛауда, считая, что лучше было выдвинуть Беста, и чуть не отказался от награды.
Однако он передумал и вместо этого поделился своим кредитом и призовыми деньгами с Бестом. Когда Маклауд узнал, он сделал то же самое с Коллипом.
Спустя много лет, спустя много времени после смерти Бантинга в авиакатастрофе в 1941 году, официальная история Нобелевской премии публично признала вклад Беста в разработку инсулина.
Резюме
Группа людей открыла инсулин.
Фредерик Г. Бантинг изобрел способ извлечения экстракта поджелудочной железы в 1921 году; Джон МакЛауд, глава физиологии Университета Торонто, курировал этот процесс; Чарльз Бест, помощник Бантинга, помог усовершенствовать процесс, а биохимик Джеймс Коллип помог еще больше очистить инсулин, чтобы сделать его клинически полезным.
