velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Когда сахар бывает горьковатым

История инсулина – это целая коллекция умопомрачительных сюжетов о том, как делаются выдающиеся научные открытия.





Инсулин занимает в истории науки особенное место. За одну и ту же молекулу Нобелевский комитет два раза присуждал премию: в 1923 году – за его открытие (Фредерику Бантингу и Джону Маклеоду), а в 1958-м – за установление его хим состава Фредерику Сенгеру (инсулин и тут оказался первым – первым белком с стопроцентно расшифрованной последовательностью аминокислот). Сенгер к тому же был первым из химиков, получившим Нобелевскую премию два раза (2-ой раз – в 1980-м, совместно с Полом Бергом и Уолтером Гилбертом, за разработку способов расшифровки нуклеиновых кислот). В 1978 году инсулин стал первым человечьим белком, синтезированным в на генном уровне измененной бактерии. С инсулина началась новенькая эра в биотехнологии: в 1982 году южноамериканская компания Genentech стала продавать натуральный человечий инсулин, синтезированный в биореакторе генно-модифицированными микробами пищеварительной палочки.


В истории открытия инсулина по воле варианта собрана целая коллекция невыдуманных сюжетов о том, как делаются открытия – схваченная за хвост фортуна и заслуга за маниакальное упорство, разноплановая роль научного управляющего, безобразная борьба за ценности и примеры редчайшего благородства и бескорыстия, душещипательные истории расчудесных исцелений, слава и забвение... Единственное, что в этой истории не полностью приемлимо, – это невообразимая скорость внедрения открытия в практику: от превосходного озарения до проверки деяния продукта на собаках с ампутированной поджелудочной железой прошло всего три месяца, через восемь месяцев инсулином вылечили первого пациента, а через два года лекарственные компании могли обеспечить им всех нуждающихся.


Сберегайте свои бета-клетки


Большая часть из живущих на Земле приблизительно двухсотен миллионов диабетиков мучаются так именуемым диабетом второго типа – инсулин в их организме вырабатывается, но отчасти либо стопроцентно не действует на мембраны клеток. В большинстве случаев нарушение синтеза мембранных белков – рецепторов инсулина связано с приобретенным перееданием и ожирением. При этой форме заболевания инъекции инсулина полностью глупы, но можно поддерживать себя в относительно хорошем состоянии за счет малокалорийной диеты с минимумом углеводов, а если нужно, принимать препараты, снижающие уровень глюкозы в крови. Если впору поставить диагноз и очень попытаться, кропотливо выполняя все советы доктора, можно даже опять приучить клеточки к обычной реакции на инсулин. Но вообще-то наилучшее исцеление – это профилактика.


Приблизительно 10–15% диабетиков хворают диабетом первого типа – в их поджелудочной железе инсулин не синтезируется совершенно либо (во всяком случае, сначала) делается в недостающем количестве. В большинстве случаев предпосылкой диабета I типа становится на генном уровне обусловленный сбой в иммунной системе: лимфоциты начинают разрушать бета-клетки островков Лангерганса, которые синтезируют инсулин, принимая их за противников. До открытия инсулина такие нездоровые были обречены: через пару лет после начала заболевания в организме нарушался не только лишь углеводный, да и жировой обмен (его регуляция – еще одна из функций инсулина).


Отравление продуктами распада жиров – ацетоном и ацетоуксусной кислотой – приводило к гипергликемической коме (гипергликемия – излишек сахара в крови) и погибели. Когда в выдыхаемом нездоровым воздухе начинал чувствоваться запах ацетона, это было верным признаком начала конца.


В сути, и на данный момент диабет остается неизлечимой заболеванием: бета-клетки не восстанавливаются, и болезнь, в один прекрасный момент начавшись, может только прогрессировать. Единственное спасение для нездоровых – постоянные инъекции инсулина. Тогда (очевидно, тоже при соблюдении щадящей диеты) можно дожить до глубочайшей старости без существенного понижения свойства жизни. Чтоб довести себя до гипергликемической комы, нужно быть либо нищим обитателем совершенно плохо развивающейся страны (даже в Рф диабетики получают инсулин безвозмездно, хотя страдающих инсулинозависимой формой диабета в нашей стране более 300 тыщ человек, годичная потребность Рф в инсулине оценивается в 400 кг незапятнанного вещества), либо старательно нарушать советы доктора. Более возможна гипогликемическая кома, вызванная резким падением концентрации глюкозы в крови – к примеру, от сочетания передозировки инсулина и голода. Большая часть диабетиков на всякий случай всегда носят с собой несколько кусочков рафинада.


Вобщем, даже при постоянных инъекциях инсулина диабет остается очень тяжеленной заболеванием. А именно, из-за связанных с диабетом нарушений обмена веществ в тканях в мире каждые 30 секунд происходит ампутация ноги. По другому незаживающая трофическая (вызванная нарушением питания тканей) язва безизбежно приведет к гангрене.


Морить голодом


С давней древности до начала двадцатого века вызванные диабетом слабость, утомляемость, постоянную жажду и, соответственно, мочеизнурение (до 20 л. мочи в день!), незаживающие язвы на месте мельчайшей ранки и другие мучения хворого можно было продлить единственным эмпирически отысканным методом – морить его голодом. При диабете II типа это помогало достаточно длительно, при I типе – растягивало мучения на пару лет.


Причина заболевания стала частично понятна в 1674 году, когда один из основоположников Английского царского общества, доктор Томас Виллис (и что только стукнуло ему в голову?), додумался испытать мочу хворого на вкус. Она оказалась сладостной – как выяснилось через много лет, из-за того, что организм хоть какими способами избавлялся от сахара. Ученые коллеги подняли Виллиса на хохот – голословно, так как штангиста-целителя К. Малахова тогда еще не было, и охотников повторить обычный опыт длительно не находилось. Позже научное любопытство одолело, докторы признали, что сладкая моча – соответствующий симптом диабета, но исключительно в 30-х годах XIX века удалось совсем установить связь заболевания с нарушением обмена углеводов. Посреди XIX века была выявлена связь диабета с нарушениями функции поджелудочной железы. В 1916 году британский физиолог Эдуард Шарпи-Шефер представил, что уровень сахара в крови регулирует гормон, который вырабатывают клеточки, образующие в поджелудочной железе островки неверной формы, открытые в 1869 году германским анатомом Паулем Лангергансом. Шарпи-Шефер предложил именовать этот гормон инсулином (от латинского insula – островок).


После всех этих открытий оставалось главное – выделить инсулин из поджелудочных желез животных и применить его для исцеления людей. Первым, кому это удалось, оказался канадский доктор Фред Бантинг.


Новеньким везет


Может быть, Бантингу посодействовало то, что неувязкой диабета он занялся без опыта работы и суровой научной подготовки. Прямо с родительской фермы он поступил в институт Торонто – поначалу на богословский факультет, но скоро перевелся на мед, с 1916 года служил в армии, работал доктором в полевом лазарете, в 1918-м был тяжело ранен, но на госпитальной кровати читал не романы, а специальную литературу – в главном по диабету. У Фреда были с диабетом личные счеты: его друг юношества погиб от этой заболевания.


После демобилизации кавалер Военного Креста Бантинг устроился на должность младшего педагога анатомии и физиологии и сперва ринулся к заведующему кафедрой физиологии института Торонто, доктору Джону Маклеоду, с предложением заняться выделением гормона поджелудочной железы. По правде говоря, ничего, не считая интереса, предложить доктору он не мог, а Маклеод, большой спец в области диабета, отлично знал, сколько узнаваемых ученых несколько десятилетий неудачно бились над этой неувязкой. Потому предложение бывшего студента и летчика и грядущего ученого он отклонил. Разумеется, обходительно и не очень категорично, так как через несколько месяцев Бантинг возвратился не только лишь с энтузиазмом, да и с мыслью, которая озарила его в 2 часа ночи в апреле 1921-го: перевязать протоки поджелудочной железы (она синтезирует и выделяет в двенадцатиперстную кишку пищеварительные ферменты: амилазу, которая расщепляет крахмал; липазу, расщепляющую жиры; ренин, створаживающий молоко, трипсин и химотрипсин, разлагающие белки), чтоб в ней закончил вырабатываться трипсин.


Мысль оказалась правильной: пробы предшественников Бантинга были плохими в том числе и поэтому, что трипсин успевал как минимум отчасти разложить белковые молекулы инсулина ранее, чем их удавалось выделить из экстракта тканей железы.


Маклеод все равно собирался на несколько месяцев уехать в Европу, опыты Бантинг был согласен ставить за собственный счет, потому доктор разрешил ему два месяца воспользоваться собственной лабораторией и даже выделил в ассистенты студента-дипломника Чарльза Беста. Не считая иных плюсов, Чарли умел виртуозно определять концентрацию сахара в крови и моче. Средства на воплощение собственной мечты Бантинг добыл единственным легкодоступным ему методом: продал все свое имущество. Много ли было этого имущества, история умалчивает, но на получение первых результатов вырученных средств хватило.


Когда доктор возвратился из родной Шотландии, сначала он чуток было не изгнал Бантинга из лаборатории (два обсужденных месяца кончились), но, разобравшись, чего успели достигнуть Фред и Чарли, немедля подключил к этой работе всю кафедру во главе с собой, а для отработки способа чистки продукта от примесей пригласил известного биохимика Джеймса Коллипа. Через месяц способ получения инсулина был в общих чертах разработан, а еще через несколько месяцев группа исследователей под управлением Маклеода научилась выделять инсулин из поджелудочных желез телят и скотин. Как выяснилось позднее, коровий инсулин отличается от людского 3-мя аминокислотами, но он полностью годится для того, чтоб снижать уровень сахара и в людской крови.


Рождественские истории


Броско, что Бантинг не пользовался возможностью сказочно разбогатеть и не стал подавать заявку на патент. Но это не единственный сказочный эпизод в истории открытия инсулина.


Очевидно, поначалу разработчики по обычаю тогдашних докторов попробовали продукт на для себя – сейчас это именуется «первая стадия клинических испытаний». Правила внедрения новых фармацевтических препаратов в те годы были намного проще, чем на данный момент, а нездоровые продолжали дохнуть, так что другие стадии пришлось проходить наряду с совершенствованием способов выделения и чистки продукта, определением четкой дозы и другими (вправду необходимыми!) шагами проверки продукта. Военный хирург Бантинг и его коллеги недолго страдали с выбором: продолжить исследования по всем правилам – либо рискнуть прямо на данный момент сделать укол мальчугану, который без этого укола гарантированно умрет через некоторое количество дней. В сути, это соответствует принятому на данный момент II шагу клинических испытаний: убедившись, что новый продукт не вредит здоровым людям, его используют наряду с обыденным исцелением на маленький группе самых томных нездоровых. Правда, 1-ая попытка оказалась неудачной: неочищенный экстракт поджелудочной железы не подействовал, но через три недели, 23 января 1922 года, после инъекции кое-как очищенного инсулина у 14-летнего Леонарда Томпсона снизилась концентрация сахара в крови.


Посреди первых пациентов Бантинга был его друг, по профессии тоже доктор, Джо Джилкрайст. Вылечившись, он стал одним из ближайших служащих Бантинга. Еще одну из первых пациенток, девочку-подростка, привезла из Штатов в Канаду ее мама, доктор по профессии, которая услышала о новеньком препарате из случайного разговора с сотрудником – медсестрой из Торонто. Бантинг прямо на перроне вокзала сделал укол девченке, которая к этому времени была уже в коме. Девченка после чего «просидела на игле» около шестидесяти лет и погибла только в конце 1980-х.


На Нобелевскую премию работу Бантинга и Маклеода выдвинули через год с маленьким после первой публикации о выделении инсулина. Тоже собственного рода рекорд – обычно Нобелевский комитет не спешит. К примеру, Жорес Алферов получил свою «нобелевку» в 2000 году за разработки в области полупроводниковых гетероструктур, изготовленные еще в 60-х годах прошедшего века.


В очередной рождественской истории роль хорошей феи сыграл лауреат Нобелевской премии по медицине 1920 года датчанин Август Крог. Его супруга (врач-эндокринолог) болела диабетом, и когда Крога пригласили прочесть курс лекций в Йельском институте, супруги спланировали поездку так, чтоб побывать заодно и у коллег в Торонто. У Марии Крог от инъекций инсулина пришло стойкое улучшение, воодушевленный Крог открыл внутри себя талант предпринимателя, получил лицензию на внедрение способа чистки инсулина и в декабре 1922 года начал его создание на лекарственной фабрике под Копенгагеном. Очевидно, уж он-то не мог не оказаться в группе товарищей, которые выдвинули кандидатуры Бантинга и Маклеода на соискание Нобелевской премии 1923 года. Кстати, наследница компании Августа Крога, датская лекарственная компания «Ново Нордиск», до сего времени является одним из огромнейших производителей инсулина – но уже генноинженерного.


Далее – снова сплошное умиление. Золотые медали напополам не распилишь, но свои премиальные Бантинг поровну поделил с Чарльзом Бестом, а Маклеод (хоть скупость и считают обычной чертой шотландского государственного нрава) – с Джеймсом Коллипом, разработавшим способ чистки инсулина.


Позже идиллия отдала трещинку. Маклеод и сотрудники его лаборатории, претендуя на ведомую роль в открытии инсулина, устроили безобразную борьбу за ценности с Бантингом и Бестом. В итоге обиженный Маклеод в 1928 году возвратился на родину, в Шотландию, робко управлял кафедрой физиологии в институте городка Абердина и скончался в 1935 году. В толковом словаре по прикладной генетике статья об инсулине завершается так: «И. открыт Ф. Бантингом и Ч. Бестом в 1921–1922 гг., а его первичная структура (в первый раз для белков вообщем) установлена Ф. Сэнджером в 1945–1956 гг.».


Монументы – бронзовый, каменный и нерукотворный


В Канаде Бантинг стал государственным героем. В 1923 году (через 7 лет после окончания) институт Торонто присвоил ему степень доктора наук, выбрал доктором и открыл новое отделение – специально для продолжения работы Бантинга и Беста. Канадский парламент выделил ему бессрочную каждогодную пенсию в $7500. В 1930 году Бантинг стал директором научно-исследовательского института имени Бантинга и Беста (!), был избран членом Царского общества в Лондоне, в 1934-м получил звание рыцаря Англии, и иная, и иная…


А с началом 2-ой мировой он опять пошел добровольцем в армию – уже не доктором, а устроителем мед помощи. 22 февраля 1941 года самолет, в каком летел из Канады в Великобританию пятидесятилетний майор, ветеран прошлой мировой войны сэр Фредерик Бантинг, потерпел катастрофу над снежной пустыней Ньюфаундленда.


Монументы Бантингу стоят на его родине, в канадском городе Лондон (провинция Онтарио), и в мемориальном парке рядом с Масгрейв Харбор, неподалеку от места его смерти. А 14 ноября – денек рождения Ф. Бантинга – отмечается как Глобальный денек борьбы с сладким диабетом.






Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments