Защитник сладкоежек

Среди многих гормонов, вырабатываемых в живом организме, есть один, который на протяжении вот уже более 50 лет привлекает широкое внимание исследователей. Сейчас он даже переживает свое второе рождение. Это инсулин.

Первым и единственным местом его выработки, как считалось до недавнего времени, была поджелудочная железа, но оказалось, что не она одна. Его близнецы - инсулиноподобные факторы - в последние годы были обнаружены в печени, почках, эндотелии сосудов, головном мозге, слюнных железах, гортани, вкусовых сосочках языка. Инсулин также находят в растениях, дрожжах, бактериях. И круг интересов инсулина стал заметно шире при детальном анализе. Если раньше ученые полагали, что его единственной функцией является снижение содержания сахара в организме, то сейчас известно его регулирующее влияние на процессы клеточного деления и дифференцировки, рост опухолей, обмен белков и жиров и на многие другие метаболические реакции и физиологические функции. Эти обстоятельства еще больше "подогрели" интерес к нему. В научной литоратуре возник самый настоящий инсулиновый бум. Наверное, и нам будет небезынтересно поближе познакомиться с ним - гормоном, который еще называют "трижды первым". Почему? Потому что инсулин был ПЕРВЫМ гормоном, для которого была установлена пептидная природа. Это был ПЕРВЫЙ пептид, первичная структура которого была расшифрована, и он явился ПЕРВЫМ гормоном, который удалось получить синтетическим путем.

История открытия инсулина отражает последовательность усовершенствования методических приемов научного познания, прошедшего длительный и трудный путь от простого наблюдения до чрезвычайно сложных аналитических подходов.

Еще в древней Греции врачам были известны заболевания, протекающие с обильным выделением мочи (мочеизнурением). Эти болезни стали именовать "диабетом" (в переводе с греческого - "протекающие сквозь"). Название сохранилось до сих пор, хотя сейчас установлено, что диабет может быть двояким - сахарным и несахарным. Сахарный диабет встречается гораздо чаще, и поскольку именно он связан с инсулином, то и речь дальше пойдет только о нем.

Известный английский врач Т. Виллпс (который, кстати, был и одним из учредителей Лондонского королевского общества) славился своей любознательностью. В стремлении выяснить истину его ничто не могло остановить. Именно он впервые связал развитие диабета с повышенным уровнем сахара в организме. Прибором для этого ему послужил один из самых надежных и чувствительных аппаратов - собственный язык. Попробовав на вкус мочу диабетиков, Виллис убедился в том, что она сладкая. Но на эту находку Виллиса как-то не обратили должного внимания, восприняв ее как причуду почтенного медика. И только через 100 лет после Виллиса другой английский врач П. Добсон установил, что в моче диабетических больных содержится сахар - глюкоза.

Возник вопрос: с чем связано повышение уровня сахара при диабете? Где находится тот контролер, который перестает выполнять свои прямые обязанности - следить за концентрацией глюкозы в организме? Понять это опять помог случай.

Немецкие ученые И. Меринг и О. Минковски занимались изучением роли поджелудочной железы в процессе пищеварения. Каково же было их удивление, когда однажды утром, придя на работу и заглянув в операционную, где с вечера была оставлена собака, у которой накануне удалили поджелудочную железу, экспериментаторы увидели, что она вся была облеплена мухами. Осмотрен животное, они поняли, что мух привлекал сахар, в избытке содержащийся в моче собаки. Предприняв, теперь уже специальные, исследования, немецкие ученые в 1889 году убедительно показали, что у собак с удалёнными поджелудочными железами развиваются все признаки сахарного диабета, приводящие их к скорой смерти. Так была раскрыта конспирация поджелудочной железы. Оставалось узнать хозяина этого подполья.

Долгое время, несмотря на усиленные поиски, ему удавалось скрываться. Но в 1916 году английский физиолог Э. Шарпи-Шефер предположил, что группы железистых клеток, лежащие в поджелудочной железе в виде островков, обнаруженные впервые в 1869 году немецким патологом П. Лангергансом и получившие его имя, производят гормон, регулирующий уровень сахара в крови. Шарпи-Шефер предложил назвать гипотетическое вещество инсулином (от латинского insula - островок).

Первые попытки выделить неизвестный гормон из островков Лангерганса "успеха не имели. Однако эти неудачи тоже внесли свой вклад в будущие открытия. Именно благодаря им ученые предположили, что гормон должен иметь белковую (пептидную) природу, поскольку причиной неудачного выделения молено было считать возможность разрушения искомого белка собственными протеолитическими ферментами поджелудочной железы.

В обычный день 1920 года, когда 29-летний сотрудник университета Западного Онтарио (Канада) Фредерик Баптинг читал в одном из научных журналов статью о том, что при закупорке протока поджелудочной железы атрофируются клетки, продуцирующие пищеварительные ферменты, он даже не предполагал, что эти сведения приведут его к награде, о которой мечтает каждый ученый - Нобелевской премии. Причем приведут скоро - всего лишь через три года. Он не знал, что именно ему будет принадлежать слава первооткрывателя инсулина, он работал...

Заинтересовавшись данными, изложенными в статье, Ф. Бантинг вспомнил об экспериментах русского ученого Л. Соболева, который еще в начале XX века установил, что диабет не связан с перевязкой протока поджелудочной железы. Бантинг, повторивший опыт Соболева, убедился в том, что действительно при нарушении протока поджелудочной железы островки Лангерганса сохраняются. Тогда он решил попытаться выделить гормон не из нормальных, а из тех поджелудочных желез, у которых были перевязаны протоки, предохраняя тем самым инсулин от ферментативного расщепления.

Свою идею Бантинг рассказал известному канадскому естествоиспытателю Дж. Маклеоду - руководителю кафедры физиологии университета в Торонто. Маклеод горячо поддержал намерения Бантинга и вместе со своей хорошо оснащенной лабораторией предоставил в его распоряжение помощника - студента 5-го курса Чарлза Беста - хорошо зарекомендовавшего себя молодого исследователя, искусно владевшего химическими методами определения сахара в крови. Успех пришел быстро. Уже в августе 1921 года они получили очищенные препараты гормона и убедились в его сильном лечебном действии на собаке, страдавшей тяжелой формой экспериментального диабета. Вскоре исследователи научились выделять инсулин из поджелудочных желез телят и коров. Фармацевтические заводы стали производить в больших количествах этот гормон, получая сырье для него на мясокомбинатах. Сотни тысяч больных смогли пользоваться мощным средством борьбы с тяжким недугом.

В 1923 году за выдающиеся исследования Ф. Бантинг и Дж. Маклеод получили Нобелевскую премию. Свою часть премии Бантинг поделил с Бестом. После открытия инсулина Фредерик Бантинг проработал только 18 лет... В самом расцвете творческих сил трагически оборвалась жизнь выдающегося ученого, которому миллионы людей обязаны жизнью. В 1941 году в возрасте 50 лет он погиб в авиационной катастрофе.

Первое введение инсулина больному сахарным диабетом было осуществлено в январе 1923 года - через 17 месяцев после открытия гормона. Такой короткий срок может служить примером, достойным подражания при внедрении современных результатов исследования в практику здравоохранения. С тех пор инсулин лечит больных. А больных, нуждающихся в нем, много. Недаром сахарный диабет называют "болезнью цивилизации". В настоящее время, по данным ВОЗ, на Земле насчитывается более 70 миллионов человек, страдающих этим заболеванием. В СССР при обследовании 25 тысяч лиц старше 35 лет у 1,4 процента был обнаружен явный сахарный диабет и у такого же количества людей - скрытая его форма. Среди каждых 580 рожениц одна больна сахарным диабетом. Помимо того, что диабет без лечения протекает с тяжелыми осложнениями, у беременных женщин без соответствующей терапии он может послужить причиной врожденных уродств и тяжелых нарушений обмена новорожденных детей.

Несмотря на сильный лечебный эффект инсулина, его применение весьма ограниченно. Во-первых, потому, что действует он только при введении в кровь (то есть инъекциях), и при этом лечебный эффект сохраняется лишь в течение 4-6 часов. Затем инъекции необходимо повторять. Во-вторых, при передозировке инсулина возникает серьезное осложнение - гипогликемия (резкое падение содержание сахара). Иногда снижение концентрации сахара может быть так выражено, что наступает гипогликемический шок с потерей сознания, судорогами, требующий принятия экстренных реанимационных мер. А снизить дозу инсулина - значит не получить желаемого лечебного эффекта. Для достижения оптимального воздействия и отсутствия осложнений необходимо контролировать лечение. Доза инсулина, получаемая больным, должна строго коррелировать с содержанием сахара в сыворотке крови пациента. Реально этого добиться трудно, так как препарат вводят несколько раз в день, а анализы делают время от времени.

Где же выход? Ученые ищут новые, более надежные, эффективные и безопасные методы лечения диабета. Ищут аналоги - заменители инсулина. Еще в 1942 году было обнаружено сахаропонижающее действие производных стрептоцида. На их основе были созданы новые лекарства для диабетиков - бутамид, глибенкламид и другие. Их принимают внутрь, они не вызывают аллергических реакций (ведь инсулином больные пользуются не человеческим, хотя сейчас пытаются наладить синтез человеческого инсулина биотехнологическим путем). Однако, к сожалению, только один из трех больных сахарным диабетом может обходиться без инсулина. Так что пока попытки заменить инсулин равными ему по эффекту препаратами полным успехом не увенчались.

В связи с этим проблема дозирования гормона и увеличения продолжительности его действия остается актуальной. В последние годы разработан ряд препаратов инсулина с пролонгированным (удлиненным) эффектом. Так, для повышения устойчивости инсулина к разрушающим его ферментам гормон соединяют с особым белком - протамином, получаемым из семенников рыб. Присоединение к этому комплексу цинка образует нерастворимую в воде соль. Полученный таким образом препарат "протамин-цинк-инсулин" после однократной инъекции оказывает сахаропонижающий эффект на 30- 36 часов.

Сейчас усиленно ведутся работы по созданию липосом - микроскопических капсул из жироподобных веществ, заполняемых лекарствами. Такие капсулы могут с успехом заменить инъекционные методы лечения. Их маленькие размеры (диаметр 14-15 нанометров) позволяют свободно проникать через стенку кишечника в кровь. Первые попытки введения в организм инсулиновых липосом оказались успешными.

Сейчас усиленно ведутся работы по созданию липосом - микроскопических капсул из жироподобных веществ, заполняемых лекарствами

Несомненный интерес для радикального решения проблемы дозирования представляет создание искусственной поджелудочной железы. Такие разработки уже реализуются в практике. Подобные аппараты состоят из датчика, вживляемого под кожу, который следит за концентрацией сахара, микрокомпьютера, дозатора и насоса, впрыскивающего инсулин в брюшную полость. Дороговизна и пока еще довольно большой вес (400 граммов) ограничивают применение этих моделей. Перспективны и идеи трансплантации поджелудочной железы под кожу человека. Для преодоления трансплантационного иммунитета пересаживается не целый орган от взрослого организма, а культура инсулинпродуцирующих В-клеток поджелудочной железы, заключенная в капсулу, проницаемую для сахара и инсулина, но непроницаемую для белков, вызывающих иммунологическую реакцию отторжения. Последние два направления успешно развиваются в НИИ трансплантологии и искусственных органов АМН СССР под руководством члена-корреспондента АМН СССР В. Шумакова.

Без инсулина организм существовать не может. И дело не только в том, что при этом происходит накопление сахара со всеми вытекающими отсюда трагическими последствиями, но и в необходимости инсулина для обеспечения самых разных физиологических процессов, начиная от регуляции обмена углеводов и кончая клеточным делением, развитием и размножением живых организмов.

Многообразие форм участия инсулина в процессах жизнедеятельности определяет широту мест его синтеза. В последние годы даже удалось показать, что эритроциты являются депо инсулина и осуществляют по отношению к этому гормону транспортную функцию, перенося его в различные органы и ткани.

При нормальной работе поджелудочной железы и достаточной выработке инсулина сладкоежки могут быть спокойны. Однако и они должны помнить мудрое напутствие Козьмы Пруткова: "Излишество вредит" - и не потреблять углеводы без разбору, ни в чем себя не ограничивая. Ученые показали, что длительное неумеренное потребление сладостей "расхолаживает" инсулярный аппарат, деморализует его и приводит к халатности инсулина, который перестает твердо отстаивать интересы организма. Так что, хоть инсулин и друг сладкоежек, но, как гласит пословица: "Доверяй, но проверяй", и если есть возможность не съесть конфету или пирожное, поверьте, что лучше от них отказаться и тем самым убедиться в своей силе воли.