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  • 胰岛素 最伟大发明之一

        左永波

        胰岛素大大缓解糖尿病患者的症状,不仅能延长患者生命,而且能极大地提高生活质量,能够让糖尿病患者过着和正常人一样的生活。在人类发展的历史长河中,胰岛素无疑是最伟大的发明之一。

        司马相如患消渴症

        史载得糖尿病第一人

        最早关于糖尿病的文字记录距今已有三千多年。

        公元前1550年,古埃及人文献记载着一种多饮多尿的疾病。古印度人发现如果谁的小便会招来蜂拥而上的蚂蚁,谁就肯定患上了这种疾病。希腊医生亚的阿勒特奥斯把这种主要症状为“排泄多且甜的尿液”的疾病命名为糖尿病。

        公元前400年,中国的《黄帝内经》记载:肥者令人内热,甘者令人中满,故其气上溢,转为消渴。由此,古代中医把以多食易饥、口干多饮、小便频数、身体消瘦为主要临床表现的一类病症,称为消渴症。中医对糖尿病的认识历史悠久,源远流长,历代医家对消渴的辨治论述宏富。东汉名医张机就在《金匮要略》中对糖尿病症状写下诸多描述;医圣张仲景留下了不少简单实用的方剂,由于疗效突出,流传至今,现在临床仍广为使用,其中,白虎人参汤和肾气丸就是其中的代表处方。东汉张仲景、唐朝孙思邈、隋末唐初的《古今录验方》对糖尿病也有记录。此外,金朝李东垣、清朝叶天士等在治疗消渴症领域取得了一定的成效。

        西汉辞赋家司马相如和卓文君才子佳人千古韵事家喻户晓,一曲《凤求凰》传颂至今。《史记·司马相如列传》中记载了“相如口吃而善著书,常有消渴疾”,这说明司马相如患有消渴症。司马相如是历史上第一个被确认为得了糖尿病的人。

        历史上还有位皇帝也有糖尿病。据史料记载,隋炀帝每天“口干舌燥,要饮水数升,排尿数升,渐渐形枯骨立,于是下旨诏太医诊治,结果一个个有去无回,都被隋炀帝斩了。”隋炀帝的种种迹象都与糖尿病症状无二,出现多饮多食多尿以及体重减轻的症状。

        胰岛素上市

        挽救无数患者生命

        糖尿病与胰脏的关联关系在19世纪末才得到确认。

        1888年,俄国科学家巴甫洛夫通过对狗的瘘管手术研究了食物与消化液之间的关系,研究并确认了胰脏分泌物的消化功能。

        此后,全世界的科学家们开始了新课题:胰岛所分泌的激素究竟是什么?又将如何提取这种神秘的激素?

        1920年10月30日,加拿大医生班廷在一所医学院备课的时候读到一份病例报告说,一个病人的胰脏导管被结石堵塞之后,分泌消化酶的消化腺萎缩了,可是胰岛细胞却依然存活良好。这次偶然的阅读给班廷带来了启发:模仿结石阻塞的状况,把狗的胰脏导管用手术结扎,等消化腺萎缩之后,再提取神秘激素。

        班廷找到多伦多大学的糖尿病权威麦克劳德教授。在麦克劳德教授支持下,班廷艰苦的试验取得了进展,提取出了神秘激素。这种神秘激素注射到狗身上,使狗的血糖降到了正常水平。班廷将这种神秘物质取名为“岛素”,就是我们今天说的“胰岛素”。这种动物身上提取出来的胰岛素能否用在人的身上呢?班廷和助手贝斯特两人在自己身上注射了牛胰岛素,完成了人体实验,确定牛胰岛素应用在人体是安全的。

        1922年2月8日,班廷医学院的一位同学利斯特患上了糖尿病,并迅速恶化,生命垂危之际,利斯特抱着一线希望来到了班廷的实验室,请求在自己身体上试用仍在试验阶段的牛胰岛素。贝斯特为他注射了牛胰岛素,奇迹发生了,仅几分钟的工夫,他表示说自己感觉好多了;又过一会儿,乔说自己已经很久没有觉得自己的脑子如此清醒,两腿也不再沉重了……

        麦克劳德教授闻讯调动自己的全部资源,投入了胰岛素实验的后续工作。

        为了解决量产与杂质的问题,他们与美国的药厂合作,成功地从屠宰场取得的动物胰脏中,分离出足以提供全球糖尿病患者使用的胰岛素。

        1923年胰岛素作为商品上市,当年有近8000名医师对25000多名糖尿病患者使用了该药。在不到两年的时间内,胰岛素已在世界各地的医院使用,挽救了无数患者。美国一位著名的糖尿病学家说:“1897年,1个被诊断为糖尿病的10岁男孩的平均生存期是1.3年,30岁和50岁的糖尿病患者生存期分别是4.1年和8年。而到了1945年,10岁、30岁和50岁诊断糖尿病的患者却可继续生活45年、30.5年和15.9年。”   

        值得一说的是,班廷和麦克劳德将胰岛素的专利以一元钱的价格转交给了多伦多大学,用最伟大的“奉献”精神给自己的功绩画上了一个完美的句号。

        胰岛素不断发展

        四次与诺奖“结缘”

        胰岛素的发现过程中四次与诺贝尔奖“结缘”:俄国生理学家巴甫洛夫研究并确认了胰脏分泌物的消化功能,获得1904年诺贝尔奖;加拿大医生班廷用胰岛素治疗糖尿病人取得成功,获得1923年诺贝尔奖;阿根廷医学家豪赛发现脑垂体对胰腺分泌胰岛素有重要影响,获得1947年诺贝尔奖;英国化学家桑格确定胰岛素分子结构,使胰岛素成为第一种被人类弄清楚化学结构的蛋白质,并有可能人工合成胰岛素,他获得1958年诺贝尔奖。

        在班廷发明胰岛素的制备方法作为一项新技术被制药公司引进后,第一代动物胰岛素开始了工业化生产之路。

        但工业化的路并不平坦,1000克动物胰腺仅仅可以提纯出100-200毫克的胰岛素,远远不能满足患者的需求。1955年,英国科学家桑格解析了牛胰岛素的结构,开辟了人类认识蛋白质分子化学架构的道路。这无疑为人工合成胰岛素指明了方向。

        1958年12月,中国科学家选择了人工合成结晶牛胰岛素的高难课题。最终,历时6年9个月的曲折努力,终于在1965年9月17日人工全合成了结晶牛胰岛素。1965年11月,这一重要研究成果在《中国科学》以简报发布。1966年4月《结晶胰岛素的全合成》在《生物化学与生物物理学报》第6卷第2期全文发表。1966年4月,中国科学家在华沙欧洲生化会议上,向全世界宣布中国科技工作者人工化学合成了结晶牛胰岛素。这一成就轰动了全世界,因为它标志着人工合成蛋白质时代的来临。

        1978年,美国的科学家们利用基因工程技术将携带人胰岛素基因的质粒导入酵母菌,生产出了和人胰岛素的序列完全相同的胰岛素产品。作为世界上第一个基因工程药物,人胰岛素的出现意味着动物胰岛素产品的时代已然过去。相比动物胰岛素,重组人胰岛素使用的不良反应发生率更低,低血糖发生次数减少,血糖控制达标时间缩短,胰岛素日均使用量减少。

        胰岛素发明近100年来,给药的方式一直是注射,口服和吸入胰岛素成为当代科学家研究的一个目标。吸入剂型是把胰岛素制备成非常细的粉末,再利用特殊装置吸到肺中,2006年曾经在美国短暂上市使用,但由于接受程度低以及罹患肺部疾病的风险,于2008年退出了市场。口服胰岛素最大的挑战是口服胰岛素的利用度仅仅是注射方式的1%,换言之,如果口服,就要使用注射胰岛素剂量的100倍,口服胰岛素也做不到像注射胰岛素那样的精细调节。

        有此一说

        杜甫患了糖尿病吗?

        唐代诗人杜甫被称为“诗圣”,他的诗歌从开始的抒写个人的情感到反映人民的疾苦,充分表达了他对人民苦难生活的深刻同情,“国破山河在,城春草木深”被世代中国人所铭记。然而,杜甫的一生,经历了唐朝由盛转衰,自身也颠沛流离,罹患糖尿病以致在59岁便英年早逝。

        杜甫现存的1400余首诗作中,140多处都记载了杜甫患病的疾苦。诗歌从症状、治疗和并发症都有记载。

        公元766年,他在54岁时写下《同元使君春陵行》,“我多长卿病,肺枯竭太甚”,此处的长卿是指西汉的司马相如。“史记司马相如列传”记载“相如口吃而善著书。常有消渴疾。”杜甫的诗中还记载了自己的症状,如“闭目逾十旬,大江不止渴”“病身虚俊味,何幸饫儿童”“病渴身何在,春生力更无” “消中日伏枕,卧久尘及履”“眼复几时暗,耳从前月聋”等,这些都具体描写了他的症状,包括口渴,多饮,食欲不佳,乏力疲惫乃至糖尿病的晚期小血管病变对视力,听力的影响。这些症状给杜甫身心带来莫大痛苦,“多病沉年苦无健,王生怪我颜色恶”正是他的真实写照。他在《登高》中悲鸣“百年多病独登台”。杜甫关于疾病描述的诗作还有很多,如《驱竖子摘苍耳》,“卷耳况疗风,童儿且时摘”,苍耳具有发汗止痛,祛风除湿的效用,杜甫让儿子采摘,用于祛除疾患。而诗人吟咏最多、最详细,给他带来最多痛苦的疾病是消渴症,他描写自己患病的诗句,如严重口渴,多饮消瘦,疲乏无力,视力听力障碍,这些都是糖尿病引起的症状和远期并发症。

  • 智能手机远程治疗糖尿病

        中国与瑞士科学家开发了一种集糖尿病诊断和治疗为一体的智能诊疗新系统,通过动物实验首次实现用智能手机超远程调控治疗糖尿病。

        这项成果发表在美国《科学转化医学》杂志上。负责研究的华东师范大学教授叶海峰介绍,他们首先人工设计合成一种定制化细胞,能在远红光照射下分泌降血糖药物胰岛素或胰高血糖素样肽;然后,结合合成生物学与光遗传学多种技术,设计开发了由血糖仪、智能控制器和智能手机三部分组成的诊疗一体化智能控制系统。具体工作原理如下:首先,小鼠的血糖值由血糖仪读取获得后,通过蓝牙等方式传送至智能手机进行分析,当血糖值高于预先设定安全血糖阈值时,智能手机将给类似智能家居设备的智能控制器发送命令,后者将通过电磁场作用打开预先移植在小鼠体内含有定制化细胞的水凝胶LED(发光二极管),定制化细胞在远红光照射下产生胰岛素或胰高血糖素样肽,从而达到维持血糖稳定的目的。该治疗方法降血糖见效非常快,糖尿病小鼠只需要远红光照射1至2小时,血糖值就能恢复到正常范围。

        美国怀俄明大学教授马克·戈梅利斯基在同期杂志配发的评论中说,这项工作“让我们兴奋地一瞥未来基于智能细胞的治疗”,届时我们也许将看到大街上的人戴着时尚LED腕带,这些腕带能在智能手机的控制下照射植入人体的细胞,从而释放治疗药物。

  • 全球患者4.25亿

        国际糖尿病联合会出版的糖尿病地图集第8版估计,中国的糖尿病患者人数为1.14亿,相当于全世界超过1/4的糖尿病患者(全球共4.25亿)来自中国。全国范围的流行病学调查显示,我国糖尿病发病率在过去10年里增长迅速。造成这一状况的原因可以归咎于人口老龄化、城市化、工业化、营养变化、肥胖症流行和体力活动少。

        调查显示,目前我国18岁以上2型糖尿病和糖尿病前期患病率分别高达11.6%和50.1%,且仍呈上升趋势,我国已成为世界糖尿病第一大国。世界卫生组织的有关资料表明,糖尿病的患病率、致残率和病死率以及对总体健康的危害程度,已居于慢性非传染性疾病的第3位,并发症所造成的死亡人数也已居于世界死亡原因的第5位。2017年,全球约400万人死于糖尿病,占全球死因的10.7%;而这一年,中国有超过84万患者死于糖尿病及其并发症,其中33.8%的年龄小于60岁。为了应对糖尿病,全球每年投入超过8270亿美元。中国政府每年投入近250亿美元用于糖尿病管理,占医疗总支出的13%。

  • 人工合成胰岛素纪念邮票发行

        2015年,我国发行了“人工全合成结晶牛胰岛素五十周年”纪念邮票。

        1965年9月17日,中国科学家在世界上第一次人工全合成了具有生物活性的结晶牛胰岛素,标志着人类在认识生命、探索生命奥秘的征途上迈出了关键的一步。

        该纪念邮票1套1枚,面值为1.2元。邮票整体设计体现出科学的严谨性,主体图案为显微镜下的人工全合成牛胰岛素结晶,背景为胰岛素分子的一级结构图、实验用具和发表的论文首页。画面简洁朴素,直观地展现了这一举世瞩目的科研成果。