本文是根據(jù)《生理科學(xué)進(jìn)展》2022 年第2 期張崇本“拯救生命的偉大發(fā)現(xiàn)”一文改編而來(lái)。目的在于揭示一項(xiàng)重大的醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)來(lái)之不易,但又不是高不可攀。數(shù)百年來(lái)數(shù)十位智者盡心竭力,集腋成裘,方成大業(yè)。
糖尿病對(duì)人類來(lái)說(shuō)是一種致命的疾病,屬于內(nèi)分泌疾病。病因是胰腺內(nèi)分泌物“胰島素”的產(chǎn)量不足(I 型),或由于胰島素受體的敏感性不高(II型)而引起。全世界有超過(guò)2 億糖尿病人每日需要注射胰島素才能維持正常生活。
從歷史上看,西方醫(yī)學(xué)在公元前250 年就有Diabetes 一詞,來(lái)自希臘語(yǔ),原意為人體的能力被某種未知力量吸走了,以致出現(xiàn)口渴、嗜水、嗜食、消瘦等癥狀。古代中醫(yī)稱之為消渴病,兩者含義有相似之處。
本文擬按年代為序,列出該病研究中的幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn),展示從未知到片段推測(cè),再到確切認(rèn)知的整個(gè)過(guò)程。
熵權(quán)法通過(guò)收集客觀信息,以事實(shí)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算,消除了信息之間的重疊性,有很強(qiáng)的說(shuō)服力。但是未反映研究人員的經(jīng)驗(yàn),同時(shí)易受離散極值的影響,結(jié)果有時(shí)與實(shí)際情況不符,難以得到公認(rèn)。
(二)臨床癥狀與病理變化 腹瀉,脫水,死亡,嘔吐,剖檢見(jiàn)腸壁變薄、充血、內(nèi)含水樣糞便 、胃黏膜、腸黏膜出血。
為了展示來(lái)自不同部位骨髓的白細(xì)胞的影響,赫利森和她的同事研發(fā)了一種新的方法。她說(shuō):“我們發(fā)明了一種專門研究脛骨骨髓和顱骨骨髓功能的技術(shù)。這有點(diǎn)像文身技術(shù)?!焙绽退膱F(tuán)隊(duì)選擇患有中風(fēng)或腦膜炎的小鼠,這些疾病會(huì)引發(fā)它們嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)。他們?cè)谛∈笊砩献⑸淞艘环N熒光綠色追蹤器,它會(huì)附在對(duì)腿部骨髓青睞的白細(xì)胞上,他們還在小鼠的顱骨骨髓中注射了一種熒光紅色追蹤器。結(jié)果,在腦膜中,顱骨骨髓里的紅細(xì)胞數(shù)量比來(lái)自腿骨骨髓的要多。
1916 年,羅馬尼亞醫(yī)學(xué)教授尼古拉·帕烏勒斯庫(kù)(Nicolae Paulescu)將健康狗的胰臟取出,用水提取,將提取液注入患糖尿病的狗體內(nèi),使后者的尿糖水平顯著降低,表明胰腺中確實(shí)存在治療糖尿病的關(guān)鍵物質(zhì)??上У氖窃撝匾l(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)未得到應(yīng)有的重視,但胰腺與糖尿病之間可能存在某種關(guān)聯(lián)的觀點(diǎn),逐漸得到業(yè)界的重視。
1776 年,英國(guó)醫(yī)師馬修·道博森(Matthew Dobson)確認(rèn)病人尿和血中的甜味源于糖類物質(zhì)。因此符合“糖尿病”的命名。
湖泊面積大,岸線長(zhǎng),以高郵湖為例,760.67 km2的水域面積,僅僅依靠湖泊管理人員的眼觀腳量,不僅成本高、難度大,而且也很難準(zhǔn)確掌握湖泊流域的綜合情況。
1889 年,德國(guó)醫(yī)生奧斯卡·名可夫斯基(Oscar Minkowski)發(fā)現(xiàn)將狗的胰臟摘除后,尿中出現(xiàn)大量葡萄糖。這一發(fā)現(xiàn)將糖尿病與胰腺的功能聯(lián)系起來(lái),使得后續(xù)研究有了著力點(diǎn)。
1869 年,德國(guó)病理學(xué)博士研究生保羅·朗格漢斯(Paul Langerhans)發(fā)現(xiàn)胰腺中除了大量存在的胰腺細(xì)胞分泌出發(fā)揮消化作用的胰液以外,還存在一種島狀分布的細(xì)胞,將其命名為“胰島細(xì)胞”,但其功能不明。
1670 年,英國(guó)醫(yī)師托馬斯·威利斯(Thomas Willis)發(fā)現(xiàn)病人的尿液有甜味,所以在Diabetes 后面加上一個(gè)mellitus(甜),甜味的來(lái)源不明,推測(cè)是糖。
1921 年初夏,他趕赴母校多倫多大學(xué),就這一想法求教于生理學(xué)教授約翰·麥克羅德(John Macleod)。教授聽(tīng)后大喜,立即表示支持,并提供:1 個(gè)實(shí)驗(yàn)室,2 個(gè)暑期務(wù)工的學(xué)生做助手,10 只狗供作實(shí)驗(yàn)用。不期這兩個(gè)學(xué)生中有一位自動(dòng)離去。幸運(yùn)的是,留下的查爾斯·貝斯特(Charles Best)是實(shí)驗(yàn)高手,既能干又勤奮。按照原定計(jì)劃,快速付諸實(shí)踐。5 月初結(jié)扎狗胰導(dǎo)管,等待8 周,到7 月初取出萎縮的胰臟,開(kāi)始提取胰島素。7 月27 日將提取液給患病狗注射,2 小時(shí)后其血糖顯著下降。一個(gè)開(kāi)天辟地的實(shí)驗(yàn)居然一次成功!1921 年初秋,教授休假歸來(lái),得知結(jié)果,喜出望外。立即采取2 項(xiàng)措施:首先是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可重復(fù)性,其二是請(qǐng)生物化學(xué)教授詹姆斯·克里普(James Collip)指導(dǎo)蛋白質(zhì)純化措施,旨在提高蛋白質(zhì)的收獲量和純度。
1815 年,法國(guó)化學(xué)家邁克爾·尤金·沙威魯爾(Michel Eugene Chevreul)確認(rèn)這種糖類物質(zhì)屬于葡萄糖。至此為止,糖尿病的名稱得到確認(rèn)。
1919 年,加拿大一位退伍軍醫(yī)弗雷德里克·格蘭特·班廷(Frederick Grant Banting)從歐洲回到故鄉(xiāng),在西安大略大學(xué)任兼職骨科醫(yī)師。作為業(yè)余愛(ài)好,他默默關(guān)注著胰腺中可能存在一種與糖尿病有關(guān)的、估稱其為“胰島素”的內(nèi)分泌物質(zhì)。他試圖提純這種物質(zhì),但理論上似乎不可能。因?yàn)樵谔崛∵^(guò)程中,胰腺中的胰蛋白酶肯定會(huì)將胰島素(估計(jì)屬于蛋白質(zhì))降解掉。作為外科醫(yī)師,經(jīng)過(guò)冥思苦想,班廷設(shè)計(jì)出一個(gè)方案:先做外科手術(shù)把狗的胰導(dǎo)管總管結(jié)扎,使胰腺的分泌物積存在腺體內(nèi),隨著時(shí)間流逝,導(dǎo)管內(nèi)壓力越來(lái)越高,最終使胰腺細(xì)胞萎縮而死亡。而設(shè)想中的胰島細(xì)胞則依然存活。因?yàn)橐葝u素可以不必進(jìn)入胰島管,直接分泌入血,因此不會(huì)遭損,而可以被提取。
到此為止,所差的最終一步就是在人體上試用,胰島素對(duì)人是否安全,是否有效。
河南一林造紙廠原廢水處理采用Biolak工藝,設(shè)想可以利用Biolak工藝作為混凝-加核絮凝組合工藝的后續(xù)處理工藝。實(shí)驗(yàn)中,利用活性污泥法作為混凝-加核絮凝組合工藝的后續(xù)工藝對(duì)廢水可生化性加以驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。
1922 年1 月11 日,給一位14 歲糖尿病病人注射小劑量胰島素制劑,由于該胰島素制劑純度低,血糖沒(méi)有降并且出現(xiàn)了嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng),接下來(lái)的12 天里,克里普日夜工作,著力改進(jìn)提純的方法。1 月23 日研究者鼓起勇氣再注射一針高度提純的制劑,結(jié)果是病人的血糖顯著下降而過(guò)敏反應(yīng)不明顯。毋庸置疑,此舉克里普教授的貢獻(xiàn)至偉!
1923 年,該研究項(xiàng)目榮獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)獎(jiǎng)。按評(píng)獎(jiǎng)規(guī)則一項(xiàng)成果只能有3 名科學(xué)家獲獎(jiǎng)。而此項(xiàng)大獎(jiǎng)有4 位參與者:班廷是發(fā)起者,貝斯特是從頭到尾的主要操作者。麥克羅德是生理學(xué)教授,克里普是生化學(xué)教授。
言及此,不禁回憶起我1948 年就讀上海醫(yī)學(xué)院二年級(jí)學(xué)習(xí)生理學(xué)時(shí),同學(xué)之間曾討論誰(shuí)獲獎(jiǎng)更為合理。班廷是無(wú)疑應(yīng)得的。其余三位中選哪兩位更合適?實(shí)際上,諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)委會(huì)決定發(fā)給了班廷和麥克羅德兩位,而兩位在獲獎(jiǎng)致辭時(shí),充分肯定了貝斯特和克里普的貢獻(xiàn),自愿將獎(jiǎng)金的一半分給他們兩位,成為科學(xué)史上一段佳話!
僅用2 年完成了一項(xiàng)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的全過(guò)程,更是建立了一座幾乎難以超越的豐碑!
當(dāng)然,從基礎(chǔ)研究過(guò)渡到實(shí)驗(yàn)治療和臨床驗(yàn)證,這只是初步成功。由此為起點(diǎn),要做到實(shí)際應(yīng)用時(shí)高效、方便、買得到、付得起。胰島素治療糖尿病所經(jīng)歷的路程值得另文推演。