Kas atklāja insulīnu?
Insulīnam ir galvenā nozīme diabēta ārstēšanā, jo visu veidu diabēts rodas tāpēc, ka ķermenis nespēj efektīvi izmantot cukura līmeni asinīs nepietiekamas, neefektīvas vai neesošas insulīna piegādes rezultātā.
Inovatīvie zinātnieki, kuri atklāja insulīnu, ieguva Nobela prēmiju, taču atklājums izraisīja arī diskusijas.
Insulīns tika atklāts 1921. gadā, sekojot Kanādas ortopēdiskā ķirurga Frederika G. Bantinga idejām, viņa palīga Čārlza Besta un Džona Makleoda ķīmijas prasmēm no Toronto Universitātes Kanādā.
Gadu gaitā ir izplatījušies vairāki pretrunīgi pārskati par insulīna atklāšanu, un pat Nobela prēmija, kas piešķirta par tā atklāšanu 1923. gadā, tika apšaubīta pēc gadiem.
Šajā rakstā mēs aplūkojam cilvēkus, kas ir atbildīgi par šo revolucionāro diabēta ārstēšanu.
Insulīna vēsture
Izpratne par diabētu ir attīstījusies tūkstošiem gadu; pat senie grieķi par to zināja un, diagnosticējot urīnu, diagnosticēs diabētu.
Apziņa, ka noteikti urīna un slāpju stāvokļi, kas saistīti ar cukura līmeni asinīs, gadsimtu gaitā ir pieaugusi.
Kaut arī 19. gadsimta fiziologi saprata, ka aizkuņģa dziedzerim ir galvenā loma enerģijas pārstrādē visā ķermenī, viņi nesaprata aizkuņģa dziedzera tiešo nozīmi diabēta gadījumā, kamēr divi fiziologi 1890. gadā no suņa aizvāca aizkuņģa dziedzeri.
Šie divi zinātnieki 3 nedēļu laikā novēroja smaga diabēta attīstību, ieskaitot simptomus, kas šodien būs pazīstami cilvēkiem ar šo stāvokli, tostarp:
- paaugstināts cukura līmenis asinīs
- ļoti atšķaidīts urīns, kā redzams diabēta insipidus gadījumā
- diabētiskā koma
- nāve no ketozes
Pirmais fiziologs, kurš ieteica, ka aizkuņģa dziedzera saliņas vai Langerhansas saliņas varētu izraisīt aizkuņģa dziedzera ietekmi uz cukura līmeņa kontroli asinīs, bija sers Edvards Alberts Šarpejs-Šēfers, kurš šos apgalvojumus pirmo reizi izvirzīja ap 1894. gadu.
Kaut arī viņš neizolēja vielu, kuru mēs tagad saprotam kā insulīnu, viņš izmantoja terminu “insulīns”, lai aprakstītu šo vēl neatklāto vielu un norādīja gan uz tās esamību, gan uz tās nozīmi 1913. gadā.
1901. gadā zinātnieki bija atklājuši, ka aizkuņģa dziedzera kanāla sasiešana vai sasiešana suņiem, kaķiem un trušiem iznīcināja daudzas šūnas, kas aizkuņģa dziedzerī ražoja hormonus.
Tomēr Langerhans saliņas, par kurām mūsdienu zinātnieki tagad zina, ka tās ražo insulīnu, joprojām bija neskartas. Svarīgi, ka urīnā nebija cukura līmeņa pazīmju, kas ir bieži sastopams diabēta simptoms. Šī bija pirmā skaidrā norāde, ka saliņu šūnām bija nozīme diabēta attīstībā.
Atklāšana
1921. gadā ārsts Frederiks G. Bantings kļuva par pirmo personu, kas izolēja izdalījumus no saliņu šūnām un uzsvēra tās kā potenciālu diabēta ārstēšanu.
Viņš novēroja, ka citiem zinātniekiem, iespējams, neizdevās atrast insulīnu, jo gremošanas enzīmi iznīcināja insulīnu, pirms kāds to varēja iegūt.
Bantinga plāns bija sasaistīt laboratorijas suņu aizkuņģa dziedzera kanālus, līdz šūnas, kas ražo fermentus, deģenerējas, atstājot dzīvās izturīgās saliņu šūnas. Pēc tam viņš iegūs atlikumu.
Bantings nebija pietiekami zinošs par jauniem sasniegumiem cukura līmeņa pārbaudē asinīs, lai precīzi pārbaudītu diabētu, tāpēc viņš pārbaudīja urīnu, kas nebija tik uzticams.
Tomēr šī ideja nebija jauna - arī citi zinātnieki bija mēģinājuši ražot aizkuņģa dziedzera ekstraktus, kas samazināja cukura līmeni asinīs, kā arī nebija īpaši noderīgi, jo Bantings varēja izolēt tikai nelielu hormona daudzumu.
Turklāt ekstraktam bija toksiskas īpašības un tas dzīvniekiem izraisīja smagas blakusparādības, tostarp sāpes un drudzi.
Attīstība
Bantings nebija eksperts ogļhidrātu vielmaiņas jomā, tāpēc, kad viņš pieprasīja laboratorijas telpas un telpas Toronto Universitātes fizioloģijas vadītājam profesoram Džonam Džeikam Rikardam Makleodam, cienījamais fiziologs sākumā bija nelabprāt.
Tomēr Bantinga neatlaidība un ticamāku rezultātu iespēja pārliecināja MacLeod ziedot laboratorijas telpas. Lai gan aizkuņģa dziedzera sasiešana, lai tas sadalītos, nebija jauns izmeklēšanas līdzeklis, ideja par saliņu izolēšanu to lēnākas deģenerācijas dēļ ļoti ieinteresēja Macleod.
Neviens nebija mēģinājis iegūt salas no pilnībā deģenerētas aizkuņģa dziedzera.
Bantings paņēma palīgu Čārlzu Herbertu Labāko, lai palīdzētu izolēt insulīnu. Makleods palīdzēja veikt pētījumu vispārējo struktūru un vislabāk specializējās asins ķīmiskajā pārbaudē, lai pārbaudītu glikozes līmeni.
Pētījumi sākās 1921. gada 17. maijā.
Mērķis bija sasaistīt suņa aizkuņģa dziedzeri, līdz tā sabojājās un sāka ražot saliņu ekstraktu. Šis ekstrakts pēc tam tiks dots citiem suņiem bez aizkuņģa dziedzeriem, lai novērtētu tā ietekmi uz diabētu.
Sākotnēji progress bija lēns. Bantings cīnījās ar dzīvnieku operācijām, un 7 no 10 cauruļvadu sasietajiem suņiem nomira. Bantingam un Bestam bija jāpieliek iespējami melnā tirgus suņu pirkšana uz ielas par dažiem Kanādas dolāriem.
27. jūlijā viņi beidzot bija sagatavojuši suni ar veiksmīgi noņemtu aizkuņģa dziedzeri un suni ar sasietiem aizkuņģa dziedzera kanāliem. Trīs dienas vēlāk pētnieki sasaldēja deģenerēto aizkuņģa dziedzeri, sasmalcināja to pastā un filtrēja, pirms sasildīja to istabas temperatūrā un injicēja sunim 5 mililitrus (ml) bez aizkuņģa dziedzera.
Zinātnieki ik pēc 30 minūtēm paņēma suņa asins paraugus un redzēja īslaicīgu cukura līmeņa pazemināšanos asinīs no 0,2 procentiem līdz 0,12 procentiem. Suns nomira nākamajā rītā infekcijas dēļ, taču zinātnieki no ekstrakta, kuru viņi bija nosaukuši par salīnu, atzīmēja pirmās pretdiabēta darbības pazīmes.
Kaut arī daudzi viņu eksperimenti neizdevās, kā rezultātā laboratorijas suņi mira, Bantings un komanda to ekstrakta rezultātā redzēja pietiekami daudz cukura līmeņa pazemināšanās asinīs, ka viņi bija pārliecināti par izletīna, kas vēlāk kļūs par insulīnu, pretdiabēta īpašībām. .
Tad Banting un Best nolēma, ka aizkuņģa dziedzera pakāpeniskas sadalīšanas vietā aizkuņģa dziedzera pārmērīgai darbībai un iztukšošanai viņi izmantos hormonu, ko sauc par sekretīnu, cerībā, ka tas mazinās toksisko iedarbību, vienlaikus nodrošinot insulīnu.
Sekrēcīna iegūšanas procedūra bija grūta un nepraktiska, taču parādīja drošāku insulīna iegūšanas veidu no aizkuņģa dziedzera.
Viņi arī saskārās ar izaicinājumu mēģināt savākt aizkuņģa dziedzera šķīduma ekstraktu, neiznīcinot aktīvo sastāvdaļu - vielu, kas rada terapeitisko efektu medicīnā - šajā gadījumā insulīnu.
Nākamie soļi
Nākamais izaicinājums bija atrast saliņu šūnu un līdz ar to arī insulīna ražošanas metodi masveidā, lai to varētu izmantot kā plaša mēroga zāles pret diabētu.
Saprotot, ka suņu piegāde aizkuņģa dziedzera ligēšanai ierobežos pētījumu progresu, Banting un Best pārcēlās uz govju aizkuņģa dziedzera izmantošanu kā izejvielu.
Pielāgojot šķīduma ekstrakcijas un koncentrēšanas procesus, zinātniekiem izdevās ražot vielu, kas satur lielāku aktīvās sastāvdaļas (insulīna) daudzumu. Pēc tam viņi injicēja šo ekstraktu vienā no laboratorijas suņiem, kuriem nebija aizkuņģa dziedzera.
Suņa cukura līmenis asinīs samazinājās no 0,46 procentiem līdz 0,18 procentiem - milzīgs uzlabojums. Rentabli un plaši pieejami, viņi uzskatīja, ka govs aizkuņģa dziedzeris ir viņu ceļš uz priekšu.
Šajā brīdī MacLeod novirzīja visus pārējos resursus šī pētījuma atbalstam. Tomēr spriedze starp Bantingu un MacLeod saasinājās, jo Bantings uzskatīja, ka MacLeod ņem vērā viņa darbu.
Savukārt MacLeod kļuva neapmierināts ar Bantinga attieksmi un pastāvīgajām aizdomām.
Džeimss Bertrams Kolips, atzīts Kanādas bioķīmiķis, ieradās darbā, lai strādātu pie insulīna attīrīšanas. Kad viņš bija sasniedzis piemērotu tīrības līmeni, viņi to vispirms pārbaudīja uz trušiem, pēc tam uz cilvēkiem.
Tomēr insulīns neizturēja pirmos klīniskos pētījumus.
Pirmajā pārbaudē piedalījās 14 gadus vecs zēns ar smagu diabētu. Kaut arī ekstrakta dēļ cukura līmenis asinīs samazinājās no 0,44 procentiem līdz 0,32 procentiem un nedaudz samazinājās izdalītās glikozes daudzums, injekcijas vietā izveidojās abscess un ketona līmenis, kas bija vēl viens diabēta rādītājs, nemainījās.
Collips strādāja pie ekstrakta attīrīšanas vēl vairāk, un otrais klīniskais pētījums, kas notika 1922. gada 23. janvārī, piedzīvoja tūlītējus un dziļus panākumus. Tā paša 14 gadus vecā zēna cukura līmenis asinīs 24 stundu laikā samazinājās no 0,52 procentiem līdz 0,12 procentiem, un ketoni pazuda no urīna. Izdalītās glikozes daudzums samazinājās no 71,1 grama (g) līdz 8,7 g.
Pētījuma vadītāji nākamā mēneša laikā atkārtoja šos nozīmīgos uzlabojumus vēl sešiem pacientiem.
Kamēr visi šie eksperimenti notika, Bantings galvenokārt bija sagatavojis suņus eksperimentiem un atradis jaunus veidus, kā izgatavot insulīnu masveida ražošanai, un maz iesaistījies izmēģinājumos vai no tiem izrietošajos dokumentos.
Bantings izmisīgi ieguva atzinību, un līdz 1922. gada beigām viņa dusmas un vilšanās sāka izraisīt konfliktus. Vienā brīdī Kolips draudēja pamest grupu, nenododot savu attīrīšanās procesu. Kā ziņots, Bantings nāca ar viņu triecieniem universitātes zālēs.
Kaut arī joprojām ir daudz dažādu ziņojumu par to, kam jāpiešķir kredīts insulīna atklāšanai, Bantings bija tas, kurš sāka riteņus kustībā - neskatoties uz ierobežoto pieredzi šajā jomā - un salika komandu, kas attīstīja visbūtiskāko progresu diabēta ārstēšanā.
Strīdi par Nobela prēmiju
1923. gadā dāņu fiziologs, ko sauca Augusts Krohs, izvirzīja kopīgu Nobela prēmijas nomināciju Bantingam un MacLeodam, pamatojoties uz Bantinga ideju un MacLeod vadību.
Bantings bija pirmais Nobela kandidāts no Kanādas, un tā rezultātā insulīna pudele tagad lepojas ar Kanādas 100 dolāru banknoti.
Tomēr Nobela komiteja varēja piešķirt kāroto balvu tikai vienam līdz trim cilvēkiem. Bantings bija nikns, dzirdot par MacLeod līdz nomināciju, uzskatot, ka tā vietā nominācija bija jāpiešķir Bestam, un gandrīz noraidīja balvu.
Tomēr viņš mainīja savas domas un tā vietā dalījās ar kredītu un naudas balvu ar Best. Kad Makleods to uzzināja, viņš rīkojās tāpat ar Kolipu.
Gadus vēlāk, ilgi pēc Bantinga nāves aviokatastrofā 1941. gadā, Nobela prēmijas oficiālā vēsture publiski atzina Besta ieguldījumu insulīna attīstībā.
Kopsavilkums
Cilvēku komanda atklāja insulīnu.
Frederiks G. Bantings 1921. gadā nāca klajā ar aizkuņģa dziedzera ekstrakta iegūšanas veidu; Džons Makleods, Toronto Universitātes fizioloģijas vadītājs, pārraudzīja šo procesu; Bantinga asistents Čārlzs Bests palīdzēja procesu pilnveidot, un bioķīmiķis Džeimss Kolips palīdzēja vēl vairāk attīrīt insulīnu, lai tas kļūtu klīniski noderīgs.
