MEDICINA
Gordana Tomljenović
100 godina od otkrića insulina
Čudesna terapija koja dijabetičare spasava sigurne smrti
Izolovanje insulina, jula 1921. godine, smatra se jednom od najvećih biomedicinskih inovacija u 20. veku. Budući da je letalnu šećernu bolest pretvorilo u hronično oboljenje sa kojim oboleli mogu da žive decenijama duže, neraskidivo je ostalo povezano sa pričom o dijabetesu.
Kao jedan od glavnih hormona koji sadejstvuje sa gotovo svim drugim telesnim hormonima, insulin učestvuje u kontroli svih metaboličkih i fizioloških procesa, i najsnažnije deluje na svaku ćeliju ljudskog organizma. Upravo zbog toga ima moć da, u fiziološki premalim ili prevelikim količinama, uzrokuje i mnoga oboljenja, od dijabetesa i gojaznosti, preko kardiovaskularnih i koronarnih, do kancera, Alchajmerove bolesti, sindroma policističnih jajnika, osteoporoze, ubrzanog starenja... Za maligne i Alchajmerovu bolest nauka još ne nalazi sve odgovore, niti ima efikasne terapije, ali nekad smrtonosni dijabetes je zauzdan pre gotovo jednog veka, onog trenutka kad je počela terapijska primena insulina, po prvi put izolovanog pre tačno 100 godina.
Otkriće insulina, jula 1921. godine, smatra se jednom od najvećih biomedicinskih inovacija u 20. veku. Budući da je letalnu šećernu bolest pretvorilo u hronično oboljenje sa kojim oboleli mogu da žive decenijama duže, neraskidivo je ostalo povezano sa pričom o dijabetesu. U to vreme je ova bolest, koja se danas naziva dijabetesom tipa 1, bila posledica gotovo potpunog odsustva insulina. Tokom 20. veka, međutim, druga vrsta šećerne bolesti, nazvana dijabetesom tipa 2, postala je skoro dvadeset puta učestalija od dijabetesa tipa 1, i globalno je u neprestanom porastu, kao velika pretnja zdravlju i životu ljudi. Ali, podsetimo se prvo kako je uopšte došlo do otkrića insulina, hormona koji luči pankreas (gušterača).
“Dešifrovanje” uzroka bolesti
Frederik Banting i Čarls Best
|
Kao poseban telesni organ, pankreas još u 3. veku n.e. pominje antički grčki anatom Herofilos. Simptomi šećerne bolesti (diabetes mellitus) opisani su još u drevnim egipatskim medicinskim spisima iz 1550. godine pne, takozvanim Ebersovim papirusima. Uprkos tome što je poznat stotinama godina, dijabetes tipa 1 je, sve do 20. veka, teška bolest koja je za obolele ravna smrtnoj presudi. Ovo oboljenje je posledica metaboličkog poremećaja - nedovoljne proizvodnje insulina neophodnog za snabdevanje ćelija energentom glukozom, pa šećer u previsokim dozama ostaje u krvotoku i u urinu; otuda i ime bolesti. Dijabetes se, inače, manifestuje potpunom iscrpljenošću, gubitkom težine, neprestanom žeđi… U nemogućnosti da preuzmu glukozu, ćelije počinju da koriste masnoće kao gorivo i ulaze u stanje takozvane ketoze, ali i dijabetične ketoacidoze, koja se u relativno kratkom vremenu završava komom i smrću. Jedina terapija i pokušaji da se takav razvoj spreči bilo je gladovanje, i ishrana bez trunke ugljenih hidrata. Budući da mozak za svoje energetske potrebe ne koristi ni proteine ni masti već isključivo glukozu, ovo “lečenje” bilo je pogubno po pacijente gotovo jednako kao i visoke vrednosti glukoze u krvi.
Tek u poslednjim decenijama 19. veka naučnici počinju da se približavaju razumevanju uzroka dijabetesa. Godine 1869, nemački istraživač Pol Langerhans otkriva u tkivu pankreasa klastere endokrinih ćelija (koje će, otkrićem insulina, kasnije biti nazvane Langerhansova ostrvca) čija funkcija nije bila poznata. Potom,1889. godine, nemački patolog Oskar Minkovski, inače jedan od najtalentovanijih hirurga svog vremena, izvodi hirurški poduhvat kojim otkriva da žuvotinja (pas) sa odstranjenim pankreasom nastavlja da živi, ali i da (u nedostatku pankreasa) počinje da ispoljava sve simptome dijabetesa. Britanski naučnik Edvard Albert Šarpi-Šefer 1910. godine iznosi hipotezu da kod osoba sa dijabetesom ćelije nisu sposobne da koriste glukozu koja im je potrebna zato što im nedostaje supstanca koju proizvodi pankreas, a koju je nazvao “insulin”. Naziv je skovan od latinskog insula, što znači "ostrvo", zato što supstancu izlučuju Langerhansova "ostrvca".
Otkrivši mogući neposredni uzrok razvoja šećerne bolesti, naučnici nadalje istražuju mogućnosti lečenja. I mladi kanadski hirurg Frederik Banting odlučuje da testira obećavajuću teoriju da bi insulin mogao da bude prava terapija ukoliko bi mogao da se izoluje. Banting će u tome uspeti 1920. godine, zajedno sa studentom Čarlsom Bestom, koji sasvim slučajno postaje njegov pomoćnik. Teorija je, naime, i ranije testirana, ali su svi prethodni pokušaji izdvajanja i ubrizgavanja insulina obolelim pacijentima bili neuspešni jer su digestivni enzimi pankreasa uništavali insulin pre no što je on mogao da bude upotrebljen. Banting je, međutim, podvezao (ili „ligirao“) kanal pankreasa kako bi zaobišao digestivni trakt i eliminisao enzime koji uništavaju insulin. Posle nekoliko nedelja, nakon što je deo pankreasa koji proizvodi enzime za varenje odumro, potpuno je uklonio pankreas, smatrajući da će on sadržati samo insulin, bez destruktivnih enzima.
Radeći na Univerzitetu u Torontu, u laboratoriji i u saradnji sa J.J.R. Makleodom, tada međunarodno poznatim stručnjakom za dijabetes, Banting i Best su eksperiment uspešno okončali 27. jula 1921. godine. Banting je, naime, pripremio ekstrakt iz atrofiranog pankreasa psa, koji je zatim ubrizgao drugom psu kod koga je prethodno, uklanjanjem pankreasa, izazvao razvoj dijabetesa. Nedugo potom, simptomi šećerne bolesti su kod obolele životinje počeli da nestaju. Pas je nastavio normalno da živi, zahvaljujući regulisanju šećera u krvi uz pomoć ekstrakta iz gušterače.
Petogodišnji Tedi Rajder takođe je među prvim pacijentima koji su primili Bantingov i Bestov „ekstrakt pankreasa”. Zahvaljujući tome, sa dijabetesom je živeo još 66 godina. |
Kanađanin, prva je osoba sa dijabetesom kojoj je ubrizgana injekcija insulina u januaru 1922. godine. |
Oni koji su prvi imali sreće
Petogodišnji Tedi Rajder takođe je među prvim pacijentima koji su primili Bantingov i Bestov „ekstrakt pankreasa“. Zahvaljujući tome, sa dijabetesom je živeo još 66 godina.
Kad su vesti o otkriću insulina objavljene, u proleće 1922. godine, Tedi je već bio smršao na 11,5 kg. Izgubio je interesovanje za igru, nije mogao da napravi više od nekoliko koraka. Tedijev ujak, lekar u njujorškoj bolnici Bellevue, pisao je Bantingu o stanju svog nećaka, strahujući da mu ostaje još samo koji mesec života, a pun nade da će i njegov mladi rođak moći da dobije spasonosnu terapiju. Tedi je uskoro sa majkom upućen u Toronto, gde je 10. jula 1922. primio prvu dozu insulina. Do jeseni je već bio dovoljno jak da se na sopstvenim nogama vrati kući, svom novom životu u Nju Džerziju.
Jedanaestogodišnja Elzi Nidam je među privim Bantingovim pacijentima koji su se oporavili od dijabetičke kome. Dete je bilo u nesvesti već nekoliko dana, s gotovo nimalo nade za bilo kakav oporavak. U Dečju bolnicu u Torontu primljena je u oktobru 1922. godine, a već u januaru 1923. vratila se u školu. |
Dragocene inovacije
Uspešan Bantingov eksperiment podstakao je dalja istraživanja koja su nastavljena već tokom zime 1921, uključivanjem i jednog biohemičara, prof. Džejmsa Kolipa koji je dobio zadatak da ekstrakt gušterače pročisti kako bi bio bezbedan za primenu kod ljudi. Prof. Kolip je razvio metod prečišćavanja insulina zasnovan na jednostavnom konceptu upotrebe alkohola: svež svinjski pankreas, dostupan u mesarama, izgnječio je i umešao u rastvor alkohola i vode. Laganim povećavanjem procenta alkohola u rastvoru, otkrio je da insulin ostaje rastvoren u navedenom rastvoru sve dok ne dostigne kritičnu koncentraciju alkohola, a zatim se izdvaja iz rastvora, ne rastvarajući se dalje u toj tečnosti. Sakupljanjem izdvojenog, čvrstog taloga na dnu epruvete, prof. Kolip je dobio prečišćen oblik insulina.
Prof. Džejms Kolip |
Ova inovacija omogućila je Bantingu i kolegama sa Univerziteta u Torontu da započnu sa lečenjem pacijenata. Mladi Kanađanin, 14-godišnji Leonard Tompson prva je osoba sa dijabetesom kojoj je, u januaru 1922. godine, ubrizgana injekcija insulina. Tompson je ležao u Opštoj bolnici u Torontu, u nesvesnom stanju iz koga je samo povremeno izlazio; težio je svega 29 kg. Nakon što je primio insulin, vrednosti šećera u njegovoj krvi vratile su se na normalu. Bil Bigelou, kanadski hirurg koji je prisustvovao svemu tome, kasnije je svedočio kako su se “pacijenti dramatično budili iz kome i bivali otrgnuti od smrti”. Za samo nekoliko prvih nedelja primene, injekcije insulina pomogle su desetinama pacijenata koji su bili nadomak smrti - da se vrate normalnom životu. Glas o tome se brzo širio i potražnja za insulinom je sve više rasla.
Do novog zastoja je, međutim, došlo zbog toga što prof. Kolip, sve vreme koristeći istu recepturu - svoj novootkriveni metod - njime ipak nije mogao da obezbedi pročišćavanje većih količina insulina. Već pomenuti član ovog istraživačkog tima, britanski fiziolog Makleod, za pomoć se obratio kompaniji “Eli Lilli”, komercijalnoj firmi iz Indijane koja je proizvodila lekovite kapsule. U “Eli Lilli”, problem je rešio 27-godišnji hemičar Džordž Valden, inoviranjem postupka koji je desetak godina ranije osmislio njegov kolega, danski hemičar Soren Sorensen. Početkom 20. veka, Sorensen je bio direktor Laboratorije Karlsberg, koju je kompanija za proizvodnju piva osnovala kako bi unapredila nauku o pivarstvu. Sorensen je, naime, uveo koncept pH kao način da se kvantifikuje kiselost rastvora.
Mereći pH rastvora pankreasa, Valden je otkrio da je, za rastvorljivost insulina, kiselost daleko važnija od koncentracije alkohola. Postupak prečišćavanja insulina koji je osmislio Kolip korigovao je tako da bude zasnovan na merenju pH, a ne na koncentraciji alkohola.
Ovo otkriće omogućilo je masovnu proizvodnju insulina, i prvi put u istoriji čovečanstva, produžilo živote milionima ljudi obolelim od dijabetesa. Već 1923. godine, kompanija “Eli Lilli” počela je masovno da proizvodi “iletin”, insulin dobijen iz pankreasa svinja i krava. Dve decenije kasnije, 1946. godine, danski istraživač Hans Kristijan Hagedorn, osnivač Nordisk Insulinske Laboratorije - a danas poznate farmaceutske kompanije Novo Nordisk - razvio je neutralni protaminski (Neutral Protamine Hagedorn – NPH) insulin, sa produženim efektima. Ovaj insulin sa sporim dejstvom, predstavljen 1950. godine, omogućio je bolju terapiju dijabetesa, a za obolele je pre svega značio manji broj neophodnih injekcija.
Novi oblik dijabetesa
Ali, uprkos tome što je čudesna insulinska terapija omogućila preživljavanje i vrlo značajno produženje života dijabetičara, mnoga ključna pitanja u vezi sa kvalitetom njihovog života ostala su otvorena, a pre svega je ostao nerešen problem razvoja hroničnih dijabetičnih komplikacija kao što su slepilo, oštećenja živaca, otkazivanje bubrega…
Takođe, šezdesetih godina prošlog veka, istraživačima je postalo jasno da se pojavio novi oblik šečerne bolesti, dijabetes tipa 2, koji je počeo da preovlađuje. Dijabetes tipa 2 uzrokovan je nesposobnošću tela da normalno reaguje na sopstveni insulin koji proizvodi i u neposrednoj je vezi sa savremenom epidemijom gojaznosti. Taj danas globalno najrasprostranjeniji zdravstveni problem je, pak, posledica promena u ishrani i načinu života u poslednjih 100 godina. Preobilje i dostupnost hrane u neskladu je sa ljudskim genomom (praistorijskog čoveka) koji nije u stanju da tako brzo evoluira i da se nosi sa viškom hrane. Gojaznost je u direktnoj vezi sa prevelikim unosom kalorija, nivoom triglicerida i LDL holesterola u krvi, to jest visokim nivoima insulina koji se u ljudskom telu pobuđuju pri svakom, pa i svakom prekobrojnom obroku (pogubnom “grickanju” između obroka). Pre sto godina, dijabetes tipa 2 nije se javljao kod dece, a danas se po zastupljenosti meri sa tipom 1. Sve zajedno, dijabetes tipa 2 je, tokom prošlog veka, postao veoma učestalo oboljenje, i u stalnom je porastu. S tim u vezi, lečenje dijabetesa se i dalje smatra još vrlo mladom naukom koja tek treba da se bori sa pošastima ove bolesti.
Beležnica i grafikon prikazuje dramatično smanjenje šećera u krvi |
Upravljanje svojim zdravljem
Napredovanje na tom polju se lagano nastavlja. Od sedamdesetih godina prošlog veka, moguća je i samokontrola glukoze u krvi, uz pomoć prenosivih merača glukoze koji osobama sa dijabetesom omogućavaju da upravljaju svojim stanjem pomoću test-traka kod kuće. Takođe, razvijen je i vrlo značajan HbA1C (hemoglobin A1c, ili glikolizirani hemoglobin) test, kao najvažniji test za dijagnostikovanje i kontrolisanje dijabetesa. Taj test, koji pokazuje prosečan nivo glukoze u krvi u poslednjih 120 dana, postaće primarno sredstvo za procenu upravljanja glukozom u krvi, što lekarima omogućava da kritički procene uticaj promena načina života i lekova na dugoročne zdravstvene ishode.
Tokom osamdesetih, pojavljuje se i prvi genetski modifikovani ili “humani” insulin, kao prvi terapeutski protein koji je stvoren uz pomoć nove tehnologije rekombinantne DNK. Ovaj „humani insulin“ identičan je insulinu koji produkuje naše telo, visoko je prečišćen i može da se proizvodi u neograničenim količinama, što uveliko proširuje njegovu dostupnost osobama sa dijabetesom. Dobijen od bakterije E. coli, na raspolaganju je od 1982. godine, od kada ga kompanija “Eli Lilli” proizvodi i prodaje pod markom „Humulin“.Takođe, tokom osamdesetih, postaju široko dostupne i takozvane insulinske pumpe, inače razvijene 1960-ih, koje obezbeđuju obolelima oslobađanja insulina po potrebi. Očekuje se da će, u budućnosti, one moći da se primenjuju zajedno sa sistemima za kontinuirano praćenje glukoze. Godine 1985, proizvedena je i prva insulinska “olovka”, kao diskretno i preciznije sredstvo za samostalno davanje insulina koja je eliminisala potrebu za glomaznim staklenim špricevima.
Krajem devedesetih godina (1996) razvijeni su takozvani insulinski analozi, nastali modifikacijom humanih insulina - niz brzo delujućih, dugo delujućih i mešanih formulacija - koji bliže oponašaju prirodni obrazac oslobađanja insulina u telu. Tri godine kasnije (1999), u SAD se pojavljuje i prvi uređaj za samostalno kontinuirano praćenje glukoze (Continuous Glucose Monitoring - CGM) koji očitava nivoe glukoze u krvi.
Nobelova nagrada
F.G. Banting i J.J.R. Makleod dobili su Nobelovu nagradu za medicinu 1923. godine. Banting je svoj novac od nagrade podelio sa asistentom Čarlsom Bestom, dok je Makleod svoj deo nagrade podelio sa prof. Džejmsom Kolipom.
Banting je jedan od prvih svetski poznatih naučnika iz Kanade sa ovom visokom nagradom. Kanadska vlada mu je za sva dalja istraživanja dodelila doživotnu finansijsku pomoć, a britanski kralj Džordž V dodelio mu je orden viteza.
Sa 32 godine, koliko je imao u momentu kada je dobio Nobelovu nagradu, najmlađi je dobitnik Nobelove nagrade na polju fiziologije i medicine. |
|
Pojačavanje prirodnog lučenja
S početkom 21. veka (2005), mogućnosti lečenja dijabetesa tipa 2 bivaju proširene van obične kontrole šećera u krvi.Uvodi se nova klasa lekova, takozvani agonisti GLP-1 i, kasnije, inhibitori SGLT-2, koji smanjuje nivo šećera u krvi pojačavanjem prirodnog lučenja insulina, istovremeno smanjujući apetit i unos hrane. Prva oralna GLP-1 terapija za dijabetes tipa 2, razvijena 2019. godine, veliki je napredak koji je dodatno proširio mogućnosti lečenja, eliminisanjem potrebu za injekcijama sa GLP-1. U međuvremenu su, tokom 2010-tih, poboljšani profili insulinskih analoga. Njihova nova generacija, to jest insulini izuzetno dugog delovanja, smanjuju broj injekcija i rizik od hipoglikemije, otpuštajući lekove veoma sporo, dok insulini ultrabrzog delovanja smanjuju potrebu za preciznim planiranjem obroka.
U budućnosti, očekuju se inovacije u obliku uređaja koji će doneti još veću fleksibilnost i celovitiji pristup lečenju dijabetesa, kao i novi oralni tretmani, nova rešenja za digitalno zdravlje, transformacione terapije matičnim ćelijama. Postoji čak i nada za potpuno izlečenje dijabetesa.
Gordana Tomljenović
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
