КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ДИАБЕТА

Как открывали инсулин

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ДИАБЕТА

Ганс Гольбейн. Портрет английского короля Генриха VIII. 1540 год / Wikimedia Commons

Правда ли, что для определения диабета у пациента древние медики пробовали человеческую мочу на вкус? Почему больные диабетом чувствовали себя лучше, находясь в осажденной крепости? И как опыты над лучшими друзьями человека помогли в создании искусственного инсулина?

Что это за болезнь?

Диабет – общее название заболеваний, характеризующееся обильным выделением мочи. Происходит от греческого глагола διαβαινω – "протекаю", "прохожу через". Слово διαβητης переводится как "циркуль, компас, плотничий отвес, сифон". Скорее всего, именно последнее значение повлияло на появление медицинского термина, так как моча слишком быстро выделялась из организма.

Различают два типа диабета – первого и второго типа, а также такие виды диабета, как глюкозо-фосфат-аминовый, почечный, гестационный диабет. Первые два вида диабета связаны со способностью организма регулировать уровень сахараiХотя более правильно сказать "уровень глюкозы в крови". в крови. Глюкоза — один из главных источников энергии для человеческого организма. Чтобы клетки "потребляли" глюкозу и вырабатывали энергию, нужен гормон под названием "инсулин". Если инсулин не вырабатывается или клетки организма перестают быть чувствительны к инсулину, то уровень глюкозы в крови растет. Организм пытается вывести лишний сахар через почки, человек испытывает сильную жажду и усталось. Постепенно повреждаются сосуды, нервная система, глаза, любые раны заживают очень медленно, и может наступить сахарная кома. Без лечения все заканчивается смертью. Больные сахарным диабетом зависят от регулярных уколов искусственного инсулина, а больные несахарным диабетом — от соблюдения строгой диеты и правильного образа жизни.

Как объясняли диабет в прошлом?

Понятие "диабет" было введено древнегреческим врачом Аретеем Каппадокийским (30–90 гг. н.э.). Он описал заболевание, симптомами которого являлись чрезмерная жажда, учащенное мочеиспускание, потеря веса:

"Пациенты, не переставая, выделяют воду непрерывным потоком, как сквозь открытые водопроводные трубы. Жизнь коротка, неприятна и мучительна, жажда неутолима, прием жидкости чрезмерен и не соразмерен огромному количеству мочи из-за еще большего мочеизнурения. Ничего не может удержать их от приема жидкости и выделения мочи. Если ненадолго они отказываются от приема жидкости, у них пересыхает во рту, кожа и слизистые становятся сухими; у пациентов отмечается тошнота, они возбуждены и в течение короткого промежутка времени погибают"

ГаленiГале́н — древнеримский медик, хирург и философ греческого происхождения попытался максимально просто объяснить, почему же это происходит. Он отметил, что диабет связан со слабостью почек, и называл его "мочевой понос". Этот термин закрепился в византийских источниках, которые следовали античной традиции.

В индийской медицине диабет тоже прочно ассоциировался с частым мочеиспусканием. В 5-6 вв. до н.э. два известных индийских медика Сушрута и Чарака описали несколько заболеваний с общей патологией, среди которых было "сладкое мочеиспускание", т.е. моча имела характерный сладкий привкус. Больные к тому же страдали от чрезвычайной жажды и неприятного запаха изо рта. Кстати, уроскопияiПо сути, анализ мочи. надолго закрепилась в средневековой медицине (особенно европейской) в качестве одного из методов изучения здоровья пациента. Создавались даже целые уроскопические таблицы для врачей, на которые ориентировались при диагностике. Правда, здесь открывалась дорога всяким проходимцам, желавшим нажиться на человеческих страданиях и убеждавших, что с помощью уроскопии можно выявить любую болезнь и назначить правильное лечение.

Новую интерпретацию предложил Парацельс (1493 – 1541).iПарацельс — швейцарский алхимик, врач, философ, естествоиспытатель, натурфилософ эпохи Возрождения, один из основателей ятрохимии. Подверг критическому пересмотру идеи древней медицины. Он изучал мочу пациентов, выпаривая ее до белого осадка. Правда, он предположил, что этот осадок — соль. Именно она провоцировала, по его мнению, жажду и учащенное мочеиспускание.

В 1670 оксфордский ученый Томас Уиллис впервые в европейской медицине заметил, что у одних больных, страдающих полиурией, привкус мочи сладкий, а у других – нет. Выяснилось это прозаично – на некоторые баночки с мочой слетались мухи, а другие были им неинтересны. Лишь спустя почти сто лет в 1776 году Мэтью Добсон докажет наличие сахара в моче и крови. Оставалось понять, что влияет на содержание сахара в крови.

Лечение

В разные времена диабет предлагали лечить травами, кровопусканием или опиумомiОпиум — сильнодействующий наркотик, с давних времен используемый в том числе в медицинских целях.. Обязательна была диета. Идея состояла в том, чтобы восстановить потерянные при полиурии питательные вещества, поэтому ели не меньше, а совсем наоборот. Как нетрудно догадаться, приводило это в итоге к еще большей смертности. Например, врачи 17 века нередко рекомендовали диабетику есть бекон. Бывали и другие крайности, когда назначали диету, которая по сути означала полуголодное существование. Это тоже стремительно сокращало продолжительность жизни.

Персидский врач 10 века Авиценна подробно описал диабет в "Каноне врачебной науки". К привычным чертам болезни, таким, как повышенный аппетит и чрезмерное мочеиспускание, Авиценна добавил половое бессилие и описал возникновение гангрены. Он предлагал лечить диабет при помощи люпина, пажитника и куркумы. Примечательно, что на мусульманском Востоке появилось и первое отдельное сочинение, посвященное диабету. Его составил в начале 13 века в государстве Айюбидов Абдул-Латиф ибн Юсуф аль-Багдади. Трактат представлял собой выдержки из сочинений античных и сирийских медиков с собственными замечаниями аль-Багдади.

Вне зависимости от способов лечения, диабетик после первых проявлений болезни умирал в течение нескольких лет довольно мучительной смертью. Сохранилось множество описаний симптомов, с которыми жили больные диабетом люди. Можно вспомнить хотя бы английского короля Генриха VIII (1491–1547), у которого ученые предполагают наличие диабета при жизни. В последние годы правления у него развилась гангрена, он весил около 160 кг и очень мало и медленно передвигался. У других пациентов того времени обнаруживались и болезни глаз (вплоть до слепоты), камни в почках, а также запах ацетона изо рта.

Схелте Болстверт. Исцеление Иннокентия Карфагенянина святым Августином. 1586-1659 гг. Больной страдал гангреной. / Wellcome Collection

Схелте Болстверт. Исцеление Иннокентия Карфагенянина святым Августином. 1586-1659 гг. Больной страдал гангреной. / Wellcome Collection

Научный прорыв

В 1794 году Джон Питер Франк официально выделил сахарный диабет – diabetes mellitus (то есть медовый диабет) и diabetes insipidus (то есть несахарный диабет). Он называл главной причиной заболевания изменение крови. Правда, за несколько лет до этого (в 1788 году) во время ряда вскрытий Томас Коули заметил интересные корреляции с формой поджелудочной железыiОрган пищеварительной системы у больных диабетом. Лишь в 1848 году вновь вернулись к связи поджелудочной железы и уровню глюкозы в крови.

Одним из первопроходцев был физиолог Клод Бернар (1813-1878). Во время операции на желудочно-кишечном тракте собак он попробовал перевязать поджелудочные протоки, что в итоге привело к разрушению поджелудочной железы.

Еще одно интересное наблюдение сделал в 1870 году французский врач Апполинер Бушар. Он заметил, что недоедающие больные во время осады Парижа в ходе франко-прусской войны 1870-1871 чудесным образом стали чувствовать себя лучше, так как произошло понижение количество глюкозы.

Изобретение инсулина

Пристальное изучение поджелудочной железы принадлежит Йозефу фон Мерингу (1849–1908) и Оскару Минковскому (1858–1931). После полного удаления поджелудочной у экспериментальной собаки, у нее развился диабет: отмечалось наличие глюкозы в моче в сочетании с полиурией, выраженный голод, потеря веса и астения. Когда же он пересадил небольшой оставшийся участок поджелудочной железы подкожно в область передней брюшной стенки, то диабет перестал развиваться. Этот факт окончательно подтвердил, что поджелудочная железа вырабатывает "нечто", необходимое для регуляции углеводногоiГлюкоза — один из важнейших для организма углеводов, соединений, являющихся источником энергии для организма. обмена.

Французский исследователь Эдуард Лагесс в 1893 году локализовал источник выделения. Он обратил внимание на небольшие клеточные образования поджелудочной железы, которые играли важную роль в процессе пищеварения. Эти скопления были названы в честь их первооткрывателя, Пауля Лангерганса, "островками Лангерганса". Еще в 1869 году Пауль Лангерганс описал эти скопления клеток, отличающиеся от основной ткани поджелудочной железы.

Чуть позднее (и почти синхронно) ученый из Франции Жан де Мейер и английский ученый Эдвард Шарпи-Шефер заметили, что островки Лангерганса выделяют секрет – гормон, названный инсулином (лат. insula – остров), способствующий накоплению гликогенаiПо сути "остатков" глюкозы, которые являются "энергетическим запасом" для организма. в печени.

С изучением роли поджелудочной железы появлялись идеи, как можно смоделировать схожие органические процессы. Джордж Людвиг Зуэльцер выделял из поджелудочной железы кроликов, собак и телят экстракт, который ввели нескольким больным диабетом, один из них находился в коме. На удивление последний даже очнулся, но затем его одолели побочные эффекты – жар, слабость, аллергия.

Важнее оказались опыты румынского ученого Николае Паулеску (1869–1931), которые он проводил на больной диабетом собаке. Четвероногому пациенту вводили сыворотку из поджелудочной железы другой собаки. Эту сыворотку Паулеску назвал "панкреином"iPancreas. латинское название поджелудочной железы.. Собака почувствовала себя лучше, но Паулеску не опубликовал вовремя свое открытие, поэтому Нобелевская премия ушла к другим ученым.

Группа ученых из Торонто – профессора Фредерик Бантинг и Джон Маклеод, химик Джеймс Коллип и аспирант Чарльз Бест – в 1921-1922 годах смогли не только искусственно синтезировать гормон инсулин, но и доказать его действие. Первоначально они действовали так же, как и Паулеску, – предлагали восполнить недостаток гормона через потребление поджелудочной железы или экстракта, выделенного из нее. Но это не имело эффекта, так как инсулин разрушался раньше, чем препарат попадал в организм. На новые эксперименты их подтолкнула статья Мозеса Баррона, в которой было отмечено, что при перевязанных поджелудочных протоках островки Лангерганса не разрушаются. Позднее выяснилось, что можно получать экстракт поджелудочной железы еще быстрее и проще, используя недоразвившиеся плоды рогатого скота, когда железа уже функционирует, но еще не вырабатывает внешнесекреторные клетки. В этом случае ничего перевязывать не нужно.

Чарльз Бест пен Фредерик Бантинг диабеттен ауырған итпен / Photo by Hulton Archive/Getty Images

Чарльз Бест и Фредерик Бантинг с собакой, больной диабетом / Photo by Hulton Archive/Getty Images

Эксперименты на собаках прошли удачно, и ученые приступили к тестированию на людях. В начале января 1922 г. врачи из больницы Торонто ввели экстракт поджелудочной железы 14‑летнему мальчику с тяжелым диабетом, Леонарду Томпсону. Инъекция способствовала лишь небольшому снижению уровня сахара в крови и моче, не повлияв на клиническую картину, кроме того, вызвала образование абсцесса, то есть гнойного воспаления. Лечение немедленно прекратили. Тогда к эксперименту присоединился Джеймс Коллип, который предложил усовершенствовать экстракт, сделав его более концентрированным. Леонарду сделали еще одну инъекцию, улучшенную. Результаты не заставили себя ждать: уровень глюкозы в крови упал до нормы, а кетонурияiСлабость, обильное мочеиспускание исчезла. Леонард Томпсон прожил на инсулине еще тринадцать лет и умер 20 апреля 1935 года в возрасте 27 лет от бронхопневмонии и других осложнений диабета.

Леонард Томпсон. Первый пациент, получивший инъекцию инсулина / nsulin.library.utoronto.ca

Леонард Томпсон. Первый пациент, получивший инъекцию инсулина / nsulin.library.utoronto.ca

Бантингу и Маклауду была присуждена Нобелевская премия 1923 года по физиологии и медицине. Беста в списке не оказалось. Фредерик Бантингiдень рождения которого признан во всем мире днем борьбы с диабетом – 14 ноября был разозлен и даже грозился отказаться от награды, но, вняв советам, не стал делать этого. Он отдал половину полученных им денег Чарльзу Бесту, во всеуслышание заявив о вкладе последнего в открытие инсулина. Именно Чарльз занимался всей "физической работой": оперировал животных, вводил инъекции и т.д. Маклауд признался, что Коллип сделал не меньше для успеха эксперимента, поэтому часть своего вознаграждения передал ему. Так никто из действующих лиц, участвовавших в создании инсулина, не был денежно обделен.

Желая, чтобы как можно больше больных диабетом могло облегчить свою жизнь, ученые продали патент на свое изобретение за 1 символический доллар университету Торонто. Однако производство и распространение инсулина было слишком дорогостоящим, поэтому вскоре университет продал патент фармацевтическим компаниям.

Девочка-диабетик до и после введения инсулина / Welcome Collection

Девочка-диабетик до и после введения инсулина / Welcome Collection

Выделились два основных производителя – Lilly в Соединенных Штатах и Novo в Дании. В 1946 году сотрудник Novo Ганс Христиан Хагедорн открыл так называемый НПХ-инсулин, продлевающий действие инсулина, и это дало возможность людям с сахарным диабетом получать меньше инъекций. Но это изобретение не могло удовлетворить потребности в инсулине, которые стремительно увеличивались. Очищать экстракт свиной поджелудочной железы становилось дорого и долго. Это требовало поиска способов синтезировать препарат в лаборатории.

Прорывом в этом направлении стало открытие Фредерика Сэнгера в 1951 году – он раскрыл аминокислотную последовательность человеческого инсулина, за что в 1958 г. получил Нобелевскую премию. Этот метод еще часто называют генно-инженерным инсулином, указывая, таким образом, на способ его получения.

Ампула с инсулином в 1923 году / Photo by SSPL/Getty Images

Ампула с инсулином в 1923 году / Photo by SSPL/Getty Images

Потом появился рекомбинантный инсулин. Он вырабатывается штаммами дрожжей, а также кишечными палочками, помещенными в особую питательную среду. При этом количество полученного вещества столь велико, что можно полностью отказаться от применения препаратов, полученных из органов животных. К 1980-м годам инсулин стал повсеместно применяться для лечения диабета – стали появляться инсулиновые помпы и шприц-ручки.

Сегодня даже говорят о возможности отмены инъекций и переходе на таблетки. В 2019 году в США появилась информация о том, что одобрен семаглутид в таблетках. Это удобно, поскольку избавляет человека от необходимости постоянно брать с собой шприцы и растворы для инъекций.

ЧТО ПОЧИТАТЬ

1. Герасименко О.А. Оскар Минковский - открытие, изменившее мир // Сахарный диабет. № 11 (4). 2008. С. 102-103.

2. Gemmill CL. The Greek concept of diabetes // Bulletin New York Academy Med. No 48 (8). 1972. P. 1033-1036.

3. Maggie B. Covington, MD. Traditional Chinese Medicine in the Treatment of Diabetes // Diabetes Spectr. No 14 (3). 2001. P. 154–159.

4. Furdell E.L. Fatal Thirst: Diabetes in Britain until Insulin. Leiden, 2009.

5. Karamanou M, Protogerou A, Tsoucalas G, Androutsos G, Poulakou-Rebelakou E. Milestones in the history of diabetes mellitus: The main contributors // World Journal of Diabetes. No 10;7(1). 2016. Р.1-7.

6. Poretsky L. Principles of Diabetes Mellitus. Springer: New York. 2010.

Екатерина Рыбакова

Все материалы автора