Kdo objevil inzulín?
Inzulín je při léčbě cukrovky ústřední, protože všechny druhy cukrovky se vyskytují kvůli neschopnosti těla efektivně využívat hladinu cukru v krvi v důsledku nedostatečného, neúčinného nebo neexistujícího přísunu inzulínu.
Inovativní vědci, kteří objevili inzulín, získali Nobelovu cenu, ale objev také vyvolal polemiku.
K objevu inzulínu došlo v roce 1921 na základě nápadů kanadského ortopedického chirurga jménem Frederick G. Banting, chemických schopností jeho asistenta Charlese Besta a Johna MacLeoda z University of Toronto v Kanadě.
V průběhu let se objevilo několik protichůdných zpráv o objevu inzulínu, dokonce i Nobelova cena udělená za jeho objev v roce 1923 přišla o roky později v úvahu.
V tomto článku se podíváme na lidi odpovědné za tuto průkopnickou léčbu cukrovky.
Historie inzulínu
Pochopení diabetu se vyvíjí tisíce let; dokonce i staří Řekové o tom věděli a diagnostikovali by cukrovku ochutnáváním moči.
Vědomí, že určité stavy moči a úrovně žízně související s hladinou cukru v krvi, se v průběhu staletí rozrostly.
Zatímco fyziologové z 19. století pochopili, že slinivka břišní má klíčovou roli při zpracování energie v celém těle, nechápali přímou roli slinivky břišní při cukrovce, dokud dva fyziologové neodstranili slinivku psovi v roce 1890.
Tito dva vědci pozorovali vývoj těžkého diabetu v průběhu 3 týdnů, včetně příznaků, které budou dnes lidé s tímto onemocněním znát, včetně:
- vysoká hladina cukru v krvi
- vysoce zředěná moč, jak je vidět u diabetes insipidus
- diabetické kóma
- smrt z ketózy
Prvním fyziologem, který naznačil, že pankreatické ostrůvky nebo Langerhansovy ostrůvky mohou ovlivňovat účinky pankreatu na kontrolu hladiny cukru v krvi, byl sir Edward Albert Sharpey-Schäfer, který tyto tvrzení poprvé uvedl kolem roku 1894.
I když neizoloval látku, kterou nyní chápeme jako inzulín, použil výraz „inzulín“ k popisu této dosud neobjevené látky a poukázal na její existenci a její význam v roce 1913.
V roce 1901 vědci zjistili, že ligace nebo vázání pankreatického vývodu u psů, koček a králíků zničilo mnoho buněk produkujících hormony v pankreatu.
Langerhansovy ostrůvky, o nichž moderní vědci nyní vědí, že produkují inzulín, však zůstali nedotčeni. Důležité je, že v moči nebyly žádné známky cukru v krvi, což je běžný příznak cukrovky. To byla první jasná indikace, že buňky ostrůvků hrály roli při rozvoji cukrovky.
Objev
V roce 1921 se Dr. Frederick G. Banting stal prvním jedincem, který izoloval sekrece z buněk ostrůvků a propagoval je jako možnou léčbu cukrovky.
Poznamenal, že jiní vědci možná nenašli inzulín, protože trávicí enzymy inzulin zničily, než ho mohl kdokoli extrahovat.
Bantingův plán spočíval v propojení pankreatických kanálků laboratorních psů, dokud nedošlo k degeneraci buněk produkujících enzymy, které ponechaly buňky ostrůvků naživu. Potom extrahoval zbytek.
Banting nebyl dostatečně informován o novém vývoji v testování hladiny cukru v krvi, aby mohl přesně kontrolovat cukrovku, a tak zkontroloval moč, která byla méně spolehlivá.
Myšlenka však nebyla nová - jiní vědci se také pokoušeli vyrábět výtažky ze slinivky břišní, které snižovaly hladinu cukru v krvi - ani nebyla nijak zvlášť užitečná, protože Banting dokázal izolovat pouze malé množství hormonu.
Kromě toho se zdálo, že extrakt má toxické vlastnosti a způsobuje u zvířat závažné vedlejší účinky, včetně bolesti a horečky.
Rozvoj
Banting nebyl žádný odborník v oblasti metabolismu sacharidů, takže když požadoval laboratorní prostor a vybavení od profesora Johna Jamese Rickarda Macleoda, vedoucího fyziologie na univerzitě v Torontu, vážený fyziolog se zpočátku zdráhal.
Avšak Bantingova vytrvalost a možnost spolehlivějších výsledků přesvědčil MacLeoda, aby daroval laboratorní prostor. Zatímco vázání slinivky břišní, aby se rozložilo, nebylo novým vyšetřovacím nástrojem, představa izolace ostrůvků kvůli jejich pomalejší degeneraci byla pro Macleoda velkým zájmem.
Nikdo se nepokusil extrahovat ostrůvky z plně degenerovaného pankreatu.
Banting přijal asistenta Charlese Herberta Besta, který pomohl s izolací inzulínu. Macleod pomohl s obecnou strukturou výzkumu a Best se specializoval na chemické testování krve ke kontrole hladin glukózy.
Výzkum byl zahájen 17. května 1921.
Cílem bylo podvázat pankreas psa, dokud se nerozpadl a nezačal produkovat extrakt z ostrůvků. Tento extrakt by pak byl podáván dalším psům bez pankreatu, aby se posoudily jeho účinky na cukrovku.
Pokrok byl zpočátku pomalý. Banting bojoval s chirurgickým zákrokem na zvířatech a 7 z 10 psů vázaných na potrubí zemřelo. Banting a Best se museli uchýlit k nákupu potenciálně psů z černého trhu na ulici za pár kanadských dolarů.
27. července konečně připravili psa s úspěšně odstraněným pankreasem a psa se svázanými pankreatickými kanály. O tři dny později vědci zmrazili degenerovaný pankreas, rozemeleli ho na pastu a přefiltrovali, poté jej zahřáli na pokojovou teplotu a vstříkli 5 mililitrů (ml) psovi bez pankreatu.
Vědci odebrali psovi vzorky krve každých 30 minut a zaznamenali dočasný pokles hladiny cukru v krvi z 0,2 procenta na 0,12 procenta. Druhý den ráno pes zemřel na infekci, ale vědci zaznamenali první známky antidiabetického účinku extraktu, kterému dali název isletin.
Zatímco mnoho z jejich experimentů selhalo, což mělo za následek smrt laboratorních psů, Banting a tým viděli dostatečně pravidelné poklesy hladiny cukru v krvi v důsledku jejich extraktu, že byli přesvědčeni o antidiabetických vlastnostech isletinu, který se později stal inzulínem .
Banting a Best se poté rozhodli, že místo postupného odbourávání slinivky břišní použijí k přepracování a vyčerpání slinivky břišní hormon zvaný sekretin, v naději, že to sníží toxické účinky a přitom dodá inzulín.
Postup získání sekretinu byl obtížný a nepraktický, ale prokázal bezpečnější způsob extrakce inzulínu z pankreatu.
Rovněž čelili výzvě pokusit se shromáždit extrakt z pankreatického roztoku, aniž by došlo ke zničení účinné látky - látky, která má v medicíně terapeutický účinek - v tomto případě inzulínu.
Další kroky
Další výzvou bylo najít způsob produkce buněk ostrůvků, a tedy inzulínu, v masovém měřítku, aby měl nějaké využití jako širokospektrální lék na cukrovku.
Uvědomili si, že přísun psů pro ligaci slinivky břišní bude omezovat pokrok výzkumu, Banting a Best přešli k použití slinivky břišní jako zdrojového materiálu.
Vědcům se přizpůsobením procesů extrakce a koncentrování roztoku podařilo vyrobit látku, která obsahovala větší množství účinné látky (inzulín). Poté tento extrakt injikovali jednomu z laboratorních psů, kteří neměli pankreas.
Cukr v krvi psa poklesl z 0,46 procenta na 0,18 procenta - což je výrazné zlepšení. Nákladově efektivní a široce dostupné věřili, že kravský pankreas je jejich cestou vpřed.
V tomto okamžiku MacLeod odklonil všechny ostatní zdroje do podpory tohoto výzkumu. Napětí mezi Bantingem a MacLeodem se však stupňovalo, protože Banting cítil, že MacLeod si za svou práci bere zásluhy.
MacLeod byl naopak frustrován Bantingovým přístupem a neustálým podezřením.
James Bertram Collip, zavedený kanadský biochemik, přišel do stáje, aby pracoval na čištění inzulínu. Jakmile dosáhl vhodné úrovně čistoty, testovali to nejprve na králících, pak na lidech.
Inzulín však neprošel prvními klinickými studiemi.
První test zahrnoval 14letého chlapce s těžkou cukrovkou. Zatímco extrakt vedl k poklesu hladiny cukru v krvi z 0,44 procenta na 0,32 procenta a malému snížení množství vylučované glukózy, absces vyvinutý v místě vpichu a hladiny ketonů, další indikátor diabetu, se nezměnily.
Collip pracoval na dalším čištění extraktu a druhá klinická studie, která proběhla 23. ledna 1922, zaznamenala okamžitý a hluboký úspěch. Hladina cukru v krvi u stejného 14letého chlapce klesla během 24 hodin z 0,52 procenta na 0,12 procenta a ketony zmizely z moči. Množství vyloučené glukózy pokleslo ze 71,1 gramů (g) na 8,7 g.
Vedoucí studie zopakovali tato významná zlepšení u dalších šesti pacientů během příštího měsíce.
Zatímco všechny tyto experimenty probíhaly, Banting hlavně připravoval psy na experimenty a hledal nové způsoby, jak vyrábět inzulín pro hromadnou výrobu, a měl malou účast na pokusech nebo výsledných dokumentech.
Banting se zoufale snažil získat uznání a koncem roku 1922 začal jeho hněv a zklamání vyvolávat konflikty. V jednu chvíli Collip hrozil, že skupinu opustí, aniž by předal svůj očistný proces. Banting s ním údajně přišel do rány v univerzitních halách.
I když stále koluje mnoho různých zpráv o tom, komu by měla být udělena zásluha za objevení inzulínu, byl to Banting, kdo rozjel kola - přes své omezené zkušenosti v oboru - a dal dohromady tým, který vyvinul nejvýznamnější pokrok v léčbě cukrovky.
Kontroverze o Nobelově ceně
V roce 1923 předložil dánský fyziolog August Kroch společnou nominaci na Nobelovu cenu pro Banting a MacLeod na základě Bantingova nápadu a MacLeodova vedení.
Banting byl prvním kandidátem Nobelovy ceny z Kanady a láhev kanadského 100dolarového účtu se díky tomu nyní pyšní místem.
Nobelův výbor však mohl udělit vytouženou cenu pouze jednomu až třem lidem. Banting zuřil, když slyšel o MacLeodově nominaci, protože věřil, že Best měl být jmenován, a cenu téměř odmítl.
Změnil si však srdce a místo toho sdílel své kredity a prize money s Bestem. Když to MacLeod zjistil, udělal to samé s Collipem.
O několik let později, dlouho po Bantingově smrti při leteckém neštěstí v roce 1941, oficiální historie Nobelovy ceny veřejně uznala Bestův příspěvek k vývoji inzulínu.
souhrn
Tým lidí objevil inzulín.
Frederick G. Banting přišel se způsobem, jak extrahovat pankreatický extrakt v roce 1921; Na tento proces dohlížel John MacLeod, vedoucí fyziologie z University of Toronto; Charles Best, Bantingův asistent, pomohl tento proces vylepšit a biochemik jménem James Collip pomohl ještě více očistit inzulín, aby byl klinicky užitečný.
