С сахарным диабетом медицина знакома испокон веков.
Первое описание симптомов заболевания – неутолимая жажда, обильное выделение мочи и последующее образование трофических язв – можно найти еще в древнеиндийских трактатах легендарного врача Сушруты, который заметил, что моча таких больных на вкус схожа с медом и привлекает муравьев. Во II веке до нашей эры появилось и само название болезни – «диабет»: это слово впервые упоминается у греческого врача Аретеуса. В переводе оно означает «прохожу через», то есть жидкость в больших объемах быстро проходит, по мнению врача, через тело больного. В X веке Авиценна очень точно описал диабет и его осложнения в бессмертном «Каноне медицинской науки». В русском переводе несколько веков заболевание также справедливо называлось мочеизнурением. Диабет считался одной из самых странных болезней и в большинстве случаев приводил к мучительной смерти. Способы справиться с ним врачи искали веками. Аретеус, к примеру, применял для лечения своих пациентов диету с сырой айвой, розовым маслом и овсяной кашей. Его коллеги пытались справиться с диабетом с помощью вина, поездок на лошадях и других экстравагантных, с точки зрения современного человека, методов.
В далеком детстве одним из самых сильных потрясений для Бантинга стала смерть друга от сахарного диабета, он поставил перед собой цель разобраться в причинах этого заболевания и найти средство его лечения
В 1675 году в Англии вышел второй том книги замечательного врача и физиолога Томаса Уиллиса «Рациональная фармацевтика», в которой впервые диабет был разделен на сахарный и несахарный.
Лабораторной диагностики в тот момент еще не существовало, и многие врачи, как и в античные времена, для установки диагноза не брезговали пробовать мочу больных на вкус. При сахарном диабете моча имела явный сладкий привкус, и Уиллис к названию «диабет» в данном случае прибавил латинское слово mellitus («сладкий»). При несахарном диабете, имевшем схожие симптомы, но вызванном почечными или гормональными нарушениями, моча была insipidus («безвкусной»). Век спустя, в 1776 году, Мэтью Добсон, соотечественник Уиллиса, доказал, что сладкий вкус мочи больных сахарным диабетом обусловлен высоким содержанием в ней глюкозы.
Все попытки получения гормона заканчивались неудачей, поскольку инсулин легко разрушался пищеварительными ферментами
Первые опыты с удалением поджелудочной железы провел родоначальник эндокринологии французский ученый Клод Бернар (1813–1878), ему принадлежит и первая теория сахарного диабета. Работая в лаборатории Вирхова, студент Пауль Лангерганс в 1869 году описал скопления клеток в поджелудочной железе (островки Лангерганса), на их эндокринную роль впервые указала одна из первых русских женщин‑врачей К. П. Улезко‑Строганова в 1883 году В 1889 году в Страсбурге ученые Меринг и Минковский доказали, что удаление поджелудочной железы приводит к диабету Русский исследователь Л.В. Соболев в 1910 году во время опытов в лаборатории И.П. Павлова обнаружил, что перевязка выводного протока поджелудочной железы у собак приводит к атрофии экзокринных клеток, участвующих в пищеварении, в то время как островки Лангерганса продолжают функционировать.
На основании этого был сделан вывод, что «функцией панкреатических островков является регуляция углеводного обмена в организме. Гибель панкреатических островков и выпадение этой функции вызывает болезненное состояние – сахарное мочеизнурение». В 1910 году Эдвард Альберт Шарпей‑Шефер предположил, что диабет вызывается дефицитом вещества, которое вырабатывают клетки Лангерганса, и назвал этот гипотетический гормон инсулином (от латинского insula – «остров»). И через п лет инсулин наконец был обнаружен группой исследователей во главе с Фредериком Бантингом.
Закладка фундамента
Неподалеку от Аллистона, что в канадской провинции Онтарио, в семье фермера Уильяма Томпсона Бантинга и его жены Маргарет, урожденной Грант, родился пятый ребенок – Фредерик. В детстве он, как и многие дети фермеров, посещал местную школу, любил рисовать и заниматься спортом. Родители мечтали, чтобы Фредерик стал священником, и в 1912 году послушный сын без труда поступил на богословский факультет Торонтского университета. Никто и предположить не мог, что в глубине души Фредерик лелеял надежду стать врачом, потому близкие крайне удивились, получив известие о том, что, не доучившись и одного курса на факультете богословия, Бантинг‑младший перевелся в университетскую медицинскую школу.
В 1914 году началась Первая мировая война, тревожные известия о колоссальных потерях долетели и до Северной Америки. В 1915 году Фредерик решает записаться добровольцем в медицинский корпус канадской армии. Офицерам удалось убедить его доучиться последний год, но и после окончания медицинской школы в 1916 году молодой бакалавр медицины добился командирования на фронт уже в качестве военного хирурга.
Бантинг участвовал в судьбоносных сражениях в Англии и Франции, в октябре 1918 года во время битвы при Камбре он получил тяжелое ранение в правое предплечье, которое грозило ему ампутацией и завершением толком не начавшейся карьеры хирурга. К счастью, врачам госпиталя удалось избежать калечащей операции и сохранить Фредерику руку Во время длительного лечения в лондонском военном госпитале у Бантинга появилась возможность изучить множество книг по медицине. И так как в далеком детстве одним из самых сильных потрясений для Бантинга стала смерть друга от сахарного диабета, он поставил перед собой цель разобраться в причинах этого заболевания и найти средство его лечения.
В 1675 году в Англии вышел второй том книги врача и физиолога Томаса Уиллиса «Рациональная фармацевтика», в которой впервые диабет был разделен на сахарный и несахарный
За проявленное в боях мужество (даже будучи ранен, он оказывал солдатам помощь) Бантинг был награжден военным крестом. В 1919 году он вернулся в Торонто и почти два года проработал здесь хирургом в детской больнице. В 1920 году доктор предпринял попытку открыть в городе Лондоне, неподалеку от Торонто, частную хирургическую практику. Однако предприятие оказалось совсем неприбыльным: своей клиентуры у Бантинга не было, а переманить чужих пациентов молодому врачу было не по силам. К счастью, в Лондоне располагалась медицинская школа Университета Западного Онтарио, и Бантингу удалось устроиться туда ассистентом профессора и преподавателем ортопедии.
Четверо из Торонто
В октябре 1920 году Бантингу попалась на глаза статья об атрофии экзокринных клеток поджелудочной железы при блокаде ее выводного протока. После этого у ученого родилась идея: что если таким образом получить препарат клеток Лангерганса и выделить из него инсулин? До того все попытки получения гормона заканчивались неудачей, поскольку инсулин легко разрушался пищеварительными ферментами.
Бантинг предложил использовать для производства инсулина поджелудочные железы еще не родившихся телят, у которых инсулин уже вырабатывался, а пищеварительные ферменты пока еще нет
В Торонтском университете большим специалистом по диабету считался шотландский профессор Джон Маклеод, к нему и отправился Бантинг с просьбой предоставить лабораторию для проведения опыта. Профессор снисходительно выслушал коллегу, но с плохо скрываемой иронией отказал. Бантинг, впрочем, был настойчив и самостоятельно доработал план эксперимента, периодически нанося визиты Маклеоду и рассказывая ему о новых предложениях. Наконец профессор сдался и позволил настырному молодому ученому провести исследование в период своего отъезда в Шотландию. В распоряжение Бантинга поступили го собак и лаборант – студент 5‑го курса 22‑летний Чарльз Бест, весьма подкованный и смышленый. В мае 1921 года эта маленькая группа экспериментаторов приступила к научной работе. По прошествии нескольких недель у животных, перенесших перевязку выводного протока поджелудочной железы, был получен и соответствующим образом обработан необходимый препарат клеток Лангерганса. 27 июля 1921 года он был введен собаке, у которой была удалена поджелудочная железа и, как следствие, в крови зашкаливало содержание сахара. Контрольные анализы крови после инъекции показали выраженное снижение уровня глюкозы, общее состояние животного заметно улучшилось. Однако через некоторое время содержание сахара вновь возросло до критических цифр, и, не получившая очередной дозы инсулина, собака умерла. Повторные опыты показали, что с помощью инсулина можно поддерживать жизнедеятельность животного с удаленной поджелудочной железой в течение 18 дней.
В 1923 году за открытие инсулина Фредерику Бантингу и Джону Маклеоду была присуждена Нобелевская премия.
Бантинг и Бест сообщили о своем открытии на заседании клуба «Физиологического журнала» Торонтского университета, а в декабре – в Нью‑Хейвене перед Американским обществом физиологов. Однако чистота препарата оставляла желать лучшего, а для проведения дальнейших исследований, в том числе на человеке, требовался очищенный инсулин в достаточных объемах. Профессор Маклеод, вдохновленный результатами своих подопечных, попросил помощи у биохимика Джеймса Коллипа. Бантинг же предложил использовать для производства инсулина поджелудочные железы еще не родившихся телят, у которых инсулин уже вырабатывался, а пищеварительные ферменты пока еще нет. Вскоре Коллипу удалось получить инсулин высокой степени очистки, действие которого можно было испытывать на людях.
Как истинный ученый, Бантинг никогда не гнался за прибылью: права на инсулин он за условную цену в i $ передал Торонтскому университету
Первые спасенные
С началом 1922 года торонтская четверка – Бантинг, Бест, Маклеод и Коллип – приступила к клиническим испытаниям инсулина на человеке. Для начала они проверили безопасность препарата на себе. И уже п января первая инъекция была сделана в Торонтской детской больнице 14‑летнему Леонарду Томпсону, страдавшему тяжелой формой сахарного диабета. Первое введение вызвало аллергическую реакцию, поэтому временно пришлось прекратить процедуры. За это время Коллип провел дополнительную очистку препарата, и 23 января его очередная доза уже не вызвала негативных последствий. Было зафиксировано, что уровень глюкозы крови после инъекции снижался до приемлемых цифр и у больного значительно улучшалось самочувствие. Новость об успешном лечении диабета появилась во всех газетах, но ученые настоятельно просили журналистов отмечать, что введение инсулина не может излечить диабет полностью, а только способно нормализовать состояние больного на некоторое время.
В 1934 году Великобритания пожаловала Фредерику Бантингу титул рыцаря и орден Британской империи II степени.
Джо Джилькрист, однокурсник Бантинга, также страдал сахарным диабетом. Он стал пациентом своего друга, который, оценивая анализы крови и мочи, подобрал ему индивидуальную дозировку и периодичность введения препарата.
В Северной Дакоте жила девочка по имени Женева. Однажды осенью 1921 года ее мать, Жозефину Штикельбергер, работавшую врачом в местной больнице, насторожило то, что ее 10‑летняя дочь за обедом пьет слишком много воды – стакан за стаканом. Анализы оказались неутешительными: у Женевы имелся сахарный диабет. Мать тщетно пыталась вылечить любимое дитя с помощью диеты, но состояние девочки с каждым месяцем ухудшалось. Летом 1922 года миссис Штикельбергер узнала об успешном применении Бантингом инсулина, но ее письмо в Торонто, к сожалению, не дошло до адресата. Тогда она правдами и неправдами разыскала телефон ученого, и тот сразу же согласился помочь. В поезде девочка впала в кому: уровень сахара повысился до критического. По рации к перрону была вызвана карета скорой помощи. В вагон, как только поезд прибыл в Торонто, вбежал молодой человек с небольшим саквояжем и представился матери Фредериком Бантингом – он уже знал о тяжелом состоянии пациентки. Не медля ни минуты, он достал из саквояжа стерильный шприц и ввел девочке необходимую дозу инсулина. Вскоре Женева вышла из комы, а через некоторое время уже ничто не напоминало о том, что ребенок несколько часов назад был при смерти. Увы, вернувшись домой, семья Штикельбергер столкнулась с отсутствием достаточного количества инсулина: девочке требовались регулярные инъекции, а в свободную продажу на тот момент даже в Канаде инсулин только‑только поступил. Пришлось приложить неимоверные усилия, чтобы достать препарат, и со временем доктор Штикельбергер обучила дочь саму определять время инъекции и дозировку. Женева прожила долгую жизнь – 72 года, из которых 61 она сама систематически вводила себе инсулин.
В 1978 году калифорнийской биотехнологической компанией Genentech с помощью метода генной инженерии был впервые получен синтетический человеческий инсулин.
Бантинг хотел отказаться от Нобелевской премии, если в числе лауреатов не будет его верного соратника – Беста, не имевшего, к сожалению, на тот момент научной степени
Высокий взлет
В 1922 году Бантинг блестяще защитил в Торонтском университете докторскую диссертацию. В 1923 году за открытие инсулина ему и Маклеоду была присуждена Нобелевская премия. Бантинг хотел отказаться от нее, если в числе лауреатов не будет его верного соратника – Беста, не имевшего, к сожалению, на тот момент научной степени. Коллеги из Нобелевского комитета с трудом убедили ученого смягчить свою позицию. Не желая мириться с несправедливостью, Бантинг половину полученных от премии денег отдал Бесту и впоследствии всячески способствовал тому, чтобы о вкладе его молодого товарища в открытие инсулина узнали самые широкие круги. По примеру Бантинга и профессор Маклеод половину причитающейся ему премии публично передал химику Коллипу.
Канадский парламент учредил для Бантинга пожизненную степендию в размере 7,5 тыс. долларов, часть этих средств ученый направил на организацию в Торонтском университете отделения медицинских исследований Бантинга и Беста.
Бантинг, как истинный ученый, никогда не гнался за прибылью: права на инсулин он за условную цену в i доллар передал Торонтскому университету. С конца 1922 года инсулин появился в открытой продаже, и год от года объемы его производства росли в геометрической прогрессии.
Джон Маклеод в 1928 году уехал в Шотландию руководить кафедрой физиологии университета Абердина и в 1932 году совершил очередное открытие: установил связь парасимпатической нервной системы и процесса глюконеогенеза в печени. Скончался Маклеод в Абердине в 1935 году.
В 2007 году открытие инсулина было названо первым из величайших научных достижений канадских ученых.
В 1928 году Бантинг унаследовал кафедру Маклеода, а в 1930 году стал директором открытого в Торонто научно‑исследовательского института, получившего его имя и занимавшегося актуальными вопросами медицины: изучением рака, сердечно‑сосудистых заболеваний, силикоза. В 1934 году Великобритания пожаловала ученому титул рыцаря и орден Британской империи II степени. В 1935 году в качестве почетного участника XV Международного конгресса физиологов он посетил Советский Союз. В личной жизни у Фредерика не все сложилось. Брак с первой женой, Марион Робертсон, в котором у них родился сын, распался через восемь лет, в 1932 году. В 1939 году Бантинг женился повторно – на Генриетте Белл.
В конце 1930‑х годов Бантинга заинтересовали физиологические аспекты авиационной медицины. Увы, интерес к авиации через несколько лет определит трагическую участь ученого. Вскоре после начала Второй мировой войны, в 1940 году, Бантинг, как и в молодые годы, решил стать добровольцем. Он был зачислен на службу в канадские военно‑воздушные силы в качестве офицера связи: доставлять важные донесения из Англии в Канаду и обратно. В качестве руководителя 1‑го клинического исследовательского подразделения в феврале 1941 года Бантинг при очередном трансатлантическом перелете испытывал новый противоперегрузочный костюм, изобретенный Вилбуром Франксом. Над островом Ньюфаундленд самолет Бантинга потерпел катастрофу. Район падения был труднодоступным, и спасатели не смогли прибыть к месту трагедии оперативно. От полученных в результате катастрофы тяжелых травм выдающийся ученый и настоящий патриот своей страны Фредерик Бантинг скончался до прихода спасательной экспедиции.
Будущее инсулина
В 1936 году выдающийся английский ученый сэр Гарольд Персиваль Химсворт впервые разделил сахарный диабет на два типа – с абсолютной (I тип) и относительной (II тип) инсулиновой недостаточностью. Изучением инсулина занимались многие замечательные ученые, например лауреат Нобелевской премии по химии 1955 года Винсент дю Виньо. С 1945 года структуре инсулина были посвящены работы английского биохимика Фредерика Сингера. В 1954 году ему удалось расшифровать последовательность аминокислот в молекуле гормона, за что ученый был удостоен в 1958 году Нобелевской премии. Оказалось, что неблагоприятные реакции на введение животного инсулина были обусловлены отличием в строении молекул: от человеческого свиной инсулин отличается одной аминокислотой, а коровий – тремя.
В 1978 году калифорнийской биотехнологической компанией Genentech с помощью метода генной инженерии был впервые получен синтетический человеческий инсулин, что стало началом в разработке и производстве различных препаратов инсулина, имитирующих нормальные физиологические реакции, – от ультракороткого до длительного и комбинированного действия. Таким образом, появилась возможность индивидуального подбора терапии сахарного диабета в каждом клиническом случае. И сейчас активно ведутся разработки более простых по сравнению с инъекциями способов введения инсулина. Повсеместное распространение получили шприц‑ручки, проводятся клинические испытания интраназальных и пероральных препаратов.
Важным аспектом применения инсулина является расчет дозировки, поскольку его передозировка может, наоборот, снизить концентрацию глюкозы в крови до критического состояния, вплоть до смертельного исхода. В этой связи стоит упомянуть об истории создания глюкометров – приборов для измерения сахара крови. Поначалу фармацевтическая промышленность выпустила в продажу тест‑полоски, однако их точность была недостаточной. В 1971 году компания Ames разработала первый глюкометр, который с большой натяжкой можно было назвать портативным: он весил более i кг и предназначался только для врачей. С помощью этого прибора, приобретенного у знакомого терапевта, инженер‑электрик Ричард Бернстайн, с детства страдавший диабетом, смог самостоятельно скорректировать дозы инсулина и даже улучшить состояние своих глаз и ног, пораженных в результате осложненного заболевания. В 45‑летнем возрасте он поступил в медицинский университет и выпустил ряд статей, вдохновивших эндокринолога Майкла Миллера на создание в 1985 году первого персонального глюкометра Glucoscan. В наше время модели глюкометров постоянно совершенствуются: они становятся более миниатюрными и удобными.
Инсулин также нашел применение и в психиатрии: в лечении шизофрении применяется инсулинокоматозная терапия, впервые предложенная в 1933 году американским психиатром Манфредом Сакелем. Эта методика предполагает искусственное (путем снижения уровня глюкозы в крови) введение пациента с тяжелым психозом в кому.
Для 200 млн человек, страдающих сахарным диабетом в наше время, открытие Бантинга означает очень важную вещь: этот диагноз больше не является приговором
Фредерик Бантинг по праву стал одним из героев Канады. В 2007 году открытие инсулина было названо первым из величайших научных достижений канадских ученых. В память о великом медике в Торонто был учрежден исследовательский фонд и организованы мемориальные чтения его имени. Для 200 млн человек, страдающих сахарным диабетом в наше время, открытие Бантинга означает очень важную вещь: этот диагноз больше не является приговором.