"Нарушение гормональной функции инсулина в организме"

Схема биосинтеза инсулина в β-клетках островков Лангерханса.ЭР - эндоплазматический ретикулум. 1 - образование сигнального пептида; 2 - синтез препроинсулина; 3 - отщепление сигнального пептида; 4 - транспорт проинсулина в аппарат Гольджи; 5 - превращение проинсулина в инсулин и С-пептид и включение инсулина и С-пептида в секреторные гранулы; 6 - секреция инсулина и С-пептида.

̴ 6 ̴
Разрушение инсулина происходит под действием фермента инсулиназы в основном в печени и в меньшей степени в почках.

2. 
   Открытие и изучение
   

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
̴ 7 ̴
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 .

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
̴ 8 ̴

начался летом 1921 года.


Джон Маклеод.

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
̴ 9 ̴
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
̴ 10 ̴
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
̴ 11 ̴
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.