Rozpoczynamy nowy cykl „Kapsuła Czasu”, w którym będziemy dzielić się najciekawszymi materiałami archiwalnymi ze zbiorów Zakładu Antropologii Lekarskiej oraz Pracowni Historii Medycyny Górnego Śląska.
Dzięki archiwaliom poznają Państwo bliżej historię medycyny, unikalne dokumenty, ale także portrety pokolenia, które zbudowało Społeczność Akademicką we wszystkich kampusach Uczelni. Opowiemy o początkach medycyny w regionie i losach naszego Uniwersytetu.
Do wspólnej podróży w przeszłość zaprasza autor cyklu dr n. hum. Paweł Bojko z Zakładu Antropologii Lekarskiej WNMK.
Wykład inauguracyjny pt. „Insulina – sześćdziesięciolecie odkrycia”
Autor: prof. dr hab. n. med. Ryszard Brus
Data wygłoszenia: 3 października 1985 r.
Miejsce: Dom Muzyki i Tańca w Zabrzu
Okazja: Inauguracja roku akademickiego 1985/1986 Śląskiej Akademii Medycznej w Katowicach
Od Autora:
Prezentowany tekst jest oryginalnym zapisem wykładu wygłoszonego w 1985 roku. Autor pragnie zaznaczyć, że treść wystąpienia odzwierciedla stan wiedzy medycznej oraz perspektywę naukową z tamtego okresu i – z przyczyn oczywistych – nie uwzględnia ogromnego postępu, który dokonał się w diabetologii w latach późniejszych.
Trudno jednoznacznie ustalić datę odkrycia insuliny: czy było to pierwsze skuteczne podanie insuliny psu, czy może pierwsze podanie człowiekowi? Niemniej jednak odkrycie insuliny to ciąg zdarzeń, opisów, spostrzeżeń i wysiłków osób zaangażowanych naukowo, które prowadziły do jej wyizolowania. Historia odkrycia insuliny jest jedną z najbardziej fascynujących w dziejach medycyny.
Pierwszego podania insuliny człowiekowi choremu na cukrzycę – 14-letniemu chłopcu – dokonano 11 stycznia 1922 roku. Nieco wcześniej insulinę wstrzyknęli sami sobie jej odkrywcy: Frederick Banting i Charles Best. Od tego momentu datuje się historię insuliny jako leku. Fakt ten poprzedziły wieloletnie i żmudne badania. Był to cały ciąg zamierzonych i przypadkowych zdarzeń, który doprowadził do wyizolowania naturalnego hormonu i zastosowania go w terapii cukrzycy u ludzi.
Omawiając historię insuliny, a także samej cukrzycy, trzeba sięgnąć głęboko wstecz, aż do czasów przed naszą erą. W starych zapisach znalezionych w Azji, Egipcie oraz innych rejonach świata można odszukać wzmianki o chorobie charakteryzującej się wydalaniem dużej ilości moczu. W II wieku n.e. wielki autorytet medycyny, Galen, uznał, że schorzenie to jest chorobą nerek. Nazwę cukrzycy – diabetes – zawdzięczamy Areteuszowi z Kapadocji ; pochodzi ona od greckiego słowa oznaczającego „syfon”, „wodotrysk” lub „wypływ”.
W 1675 roku Thomas Willis odkrył, że mocz chorych na cukrzycę jest słodki. Od tego momentu cukrzycę zaczęto nazywać diabetes mellitus (miodowa). Należy podkreślić, że o słodkim smaku moczu cukrzyków wiedziano w Indiach już dwadzieścia wieków wcześniej. Z kolei Matthew Dobson w 1776 roku odkrył obecność cukru w moczu chorych.
W drugiej połowie XIX wieku nad zagadnieniem trzustki i cukrzycy pracowało niezależnie od siebie wielu badaczy. Jednym z nich był Paul Langerhans, który w 1869 roku przygotowywał się do uzyskania tytułu doktora w zakresie badań struktury mikroskopowej trzustki. Drugim był Oskar Minkowski, który nieco później (1889 r.) pracował nad zaburzeniami metabolicznymi u chorych na cukrzycę. Minkowskiemu znane już było odkrycie Langerhansa, który opisał w trzustce skupiska komórek o jaśniejszym zabarwieniu i średnicy ok. 0,2 mm.
Langerhans nie miał wówczas pomysłu, jakie znaczenie mogą mieć odkryte przez niego twory. Jak się później okazało, w trzustce człowieka znajduje się ich przeciętnie około dwóch milionów. Skupiska te nazwano później „wysepkami Langerhansa”. Do końca XIX wieku nie udało się jednak poznać ich fizjologicznej roli. Tymczasem Minkowski, na podstawie swych żmudnych badań, doszedł do wniosku, że stwierdzone przez niego zaburzenia przemiany materii w cukrzycy (wzrost poziomu glukozy we krwi, obecność tzw. ciał ketonowych i inne) są wynikiem nieprawidłowego spalania cukru w organizmie. Minkowski przypadkowo stwierdził również, że mocz psów z usuniętą trzustką zawiera duże ilości cukru. Wysunął więc hipotezę, że trzustka jest niezbędna do prawidłowego metabolizmu węglowodanów, a jej brak powoduje wystąpienie cukrzycy doświadczalnej. Następstwem tego były próby podawania psom z usuniętą trzustką wyciągów z tego narządu. Wyniki były jednak negatywne. Ekstrahowanie trzustki różnymi sposobami i podawanie wyciągów chorym zwierzętom nie zmieniało obrazu zaburzeń. Niemniej spostrzeżenie Minkowskiego było przysłowiowym „kijem w mrowisku”, który pobudził wielu badaczy do zajęcia się tym problemem.
Wyciągi z trzustek zwierzęcych próbowano stosować nawet u ludzi chorych na cukrzycę, lecz i w tych przypadkach nie uzyskiwano pozytywnych rezultatów. Próby wyizolowania tej niezbędnej do życia substancji pozostawały przez lata bezowocne.
Tymczasem w 1920 roku 29-letni chirurg Frederick Grant Banting rozpoczął praktykę lekarską w małym, 50-tysięcznym miasteczku London w kanadyjskim stanie Ontario. Banting urodził się w 1891 roku i jako uczeń był przeciętny. Wiedzę zdobywał z trudnością, lecz cechował go upór, dzięki któremu osiągał ostatecznie zadowalające wyniki. Studia uniwersyteckie rozpoczął w Toronto z zamiarem poświęcenia się teologii – takie było życzenie rodziców, którzy widzieli w nim misjonarza. Po roku studiów Banting oświadczył jednak, że nie czuje powołania do kariery duchownej, natomiast pociągają go nauki medyczne. Uzyskał zgodę rodziców i zapisał się na wydział lekarski Uniwersytetu w Toronto. Studia szły mu znacznie lepiej niż nauka w szkole; szczególnie pasjonował się anatomią i chirurgią, w której później się specjalizował.
W międzyczasie w Europie rozpętała się I wojna światowa, w której tryby został wciągnięty również młody Banting. Odniósł rany, cudem uniknął amputacji prawej ręki i został odznaczony za odwagę. W 1919 roku rozpoczął pracę w Toronto, a w 1920 roku otworzył wspomnianą praktykę w London. Uzyskany dochód nie starczał jednak nawet na pokrycie czynszu. Nowo przybyły, nieznany lekarz nie miał pacjentów, zaczął więc szukać dodatkowego zajęcia. Znalazł je na Western University of Ontario jako demonstrator anatomii i wykładowca. Praca ze studentami oraz działalność naukowa zaczęły go coraz silniej wciągać.
30 października 1920 roku Banting przypadkowo przeczytał artykuł naukowy Mosesa Barona, który opisywał, że podwiązanie przewodu trzustkowego powoduje degenerację narządu, podczas gdy wysepki Langerhansa pozostają niezmienione. Banting, obeznany już z procesami przemiany węglowodanowej, doznał olśnienia. Przesiedział nad tą pracą do białego rana. Wiedział, że wyciągi ze zdrowych trzustek nie działały. Postawił pytanie: czyżby enzymy trawienne niszczyły poszukiwaną substancję przeciwcukrzycową w trakcie jej izolowania? Jeśli tak, należy psu podwiązać przewód trzustkowy, odczekać 6–8 tygodni na degenerację komórek zewnątrz wydzielniczych, a następnie przygotować wyciąg z pozostałych wysepek.
Banting nie dysponował odpowiednim zapleczem. Jego przełożony, prof. Miller, choć uznał rozumowanie za słuszne, skierował go do prof. Johna Macleoda w Toronto, który miał do dyspozycji zarówno laboratorium, jak i zwierzętarnię. Macleod przyjął koncepcję bez entuzjazmu, ale ostatecznie udostępnił Bantingowi pomieszczenie na poddaszu, sam zaś udał się na kilka miesięcy do Europy.
Banting potrzebował pomocnika. Profesor oddelegował mu dwóch studentów: Clarka Noble’a i Charlesa Besta. Ponieważ potrzebna była tylko jedna osoba, studenci rzucili monetą. Los padł na 21-letniego Charlesa Besta, studenta trzeciego roku, który potrafił oznaczać cukier w moczu i chciał dorobić w czasie wakacji.
Doświadczenia rozpoczęli 16 maja 1921 roku. Mieli do dyspozycji 10 psów. Po pierwszych niepowodzeniach technicznych Bantingowi udało się skutecznie doprowadzić do degeneracji trzustek u psów. Pobrane wycinki potwierdziły całkowity zanik komórek wytwarzających enzymy trawienne. Przystąpiono do kluczowej fazy: trzustki posiekano, roztarto z solą fizjologiczną i przesączono.
Był 27 lipca 1921 roku. Obiektem doświadczenia był pies, któremu 9 dni wcześniej usunięto trzustkę – zwierzę było w agonii, w stanie śpiączki cukrzycowej. Banting napełnił strzykawkę i wprowadził 5 ml wyciągu do żyły szyjnej psa. Po dwóch godzinach Best pobrał próbkę moczu do analizy. Banting z niepokojem oczekiwał na wynik. Nagle usłyszał krzyk Besta: „Poziom cukru prawie w normie!”. Pobiegli do zwierzęcia. Pies, który przed chwilą dogorywał, w oczach wracał do sił – zaczął się poruszać, wstał i merdał ogonem. Świadomość zwycięstwa z trudem docierała do umysłów badaczy. Chwytali się za ręce, skacząc z radości.
Dalsze próby potwierdziły: w wyciągu znajduje się poszukiwana substancja. Nazwali ją „isletin”. Nazwę tę zmienił później prof. Macleod na „insulin” (od łacińskiego insula – wyspa). Banting szybko zauważył, że wyciąg działa doraźnie, a metoda jego pozyskiwania jest zbyt kosztowna. Zaczęto więc stosować trzustki bydlęce i wieprzowe, opracowując metodę izolacji przy użyciu zakwaszonego alkoholu, co zapobiegało niszczeniu insuliny przez enzymy.
We wrześniu 1921 roku powrócił prof. Macleod. Zaskoczony sukcesem, natychmiast włączył się w prace, wytyczając cele, którymi były: oczyszczenie wyciągu do celów klinicznych, standaryzacja dawkowania i zwiększenie produkcji. Pod koniec roku Banting zaprezentował wyniki w New Haven, a po Nowym Roku badacze przetestowali oczyszczony preparat na sobie.
11 stycznia 1922 roku w szpitalu w Toronto Banting podał pierwszą dawkę Leonardowi Thompsonowi, 14-letniemu chłopcu w stanie krytycznym. Po czternastu dniach terapii chłopiec odzyskał siły, a cukier zniknął z moczu. Stało się jasne, że choć insulina nie leczy przyczyny cukrzycy, skutecznie usuwa jej śmiertelne objawy.
Historia odkrycia ma też swój kontrowersyjny wątek. W 1905 roku francuski fizjolog Eugène Gley przeprowadził niemal identyczne doświadczenia, lecz zniechęcony sceptycyzmem kolegów, zdeponował wyniki w zalakowanej kopercie. Dopiero po sukcesie Bantinga zażądał jej otwarcia, roszcząc pretensje do priorytetu. Świat naukowy uznał jednak rację tych, którzy mieli odwagę ogłosić i obronić swoje wyniki publicznie.
Wkrótce do zespołu dołączył biochemik James Collip, który opracował metodę precyzyjnego oczyszczania insuliny oraz jej standaryzacji (tzw. jednostka królicza). Produkcji na skalę przemysłową podjęła się firma Eli Lilly. W 1923 roku insulina była już oficjalnie dostępna jako lek. W tym samym roku Banting i Macleod otrzymali Nagrodę Nobla. Banting, oburzony pominięciem Besta, podzielił się z nim nagrodą pieniężną; Macleod postąpił podobnie wobec Collipa.
Dalsze lata przyniosły kolejne przełomy: Frederick Sanger rozwikłał budowę cząsteczki insuliny (Nobel 1958), a w Polsce inżynier Tomasz Spasowicz, stypendysta Rockefellera w Toronto, uruchomił w 1928 roku krajową produkcję insuliny, zabezpieczając zapasy, które uratowały wielu chorych podczas II wojny światowej.
Dziś, w 1985 roku, historia insuliny wciąż trwa. Poszukujemy form pozbawionych białek balastowych (wykorzystując nawet warunki mikrograwitacji w kosmosie), rozwijamy inżynierię genetyczną do produkcji insuliny ludzkiej, konstruujemy pompy insulinowe sterowane mikroprocesorami i pracujemy nad przeszczepami wysepek. W tym wielkim łańcuchu postępu, obok słynnych noblistów, uczestniczyło wielu bezimiennych badaczy. Ich wspólny trud sprawił, że choroba niegdyś śmiertelna stała się schorzeniem, z którym można normalnie żyć.
Nota edytorska
Tekst wykładu został opracowany na podstawie oryginalnego maszynopisu udostępnionego przez autora, prof. dr. hab. n. med. Ryszarda Brusa. Opracowanie redakcyjne objęło korektę błędów technicznych wynikających z procesu digitalizacji oraz ujednolicenie faktograficzne dat historycznych.
W celu osadzenia treści w kontekście współczesnej wiedzy medycznej, opracowanie zostało opatrzone przypisami redakcyjnymi dotyczącymi historii antycznej oraz aktualnych standardów insulinoterapii.
Dane wysyłającego:
Patrycja Matusińska
