糖尿病是一种发病较为广泛的慢性代谢类疾病,直接表征是血液中葡萄糖水平升高,而且往往引发各种并发症直至危及生命。从全球范围保守估计,约每15人中就会有一位糖尿病患者。虽然糖尿病是现代人的常见慢性病,但它并非现代人的专属疾病。一份约3500年前的古埃及纸莎草上就有关于糖尿病的简单记载。
2000多年前,古希腊医生阿波罗尼奥斯把一种主要症状为“排泄多且甜的尿液”的疾病命名为Diabetes(即糖尿病的英文)。古印度人也形成了“以尿液经常引来蚂蚁、苍蝇判断患有该病”的经验性认识。在中国古代文献中,也有不少关于糖尿病的记载。2000多年前的《黄帝内经》在《奇病论》部分有记载,金代医学家刘完素的《河间六书》中也有记载,宋代的《简要济众方》也有对糖尿病病因的分析。
从以上文献可以看出,古人认为糖尿病与“久嗜咸物,恣食炙,饮酒过度”等生活习惯有关。这种认识有一定的合理性,即便在当代,长期摄入高碳水化合物食物、缺乏运动等依然是诱发糖尿病的主要原因,所以老百姓往往将这种病形象地称为“富贵病”。按照糖尿病现代分类学,被称为“富贵病”的糖尿病主要是指II型糖尿病。
该病患者的身体感知血液中胰岛素水平的敏感性降低,从而既无法启动吸收血液中多余的葡萄糖,也无法停止葡萄糖合成的机制,也就不能调节体内血糖水平。I型糖尿病主要与先天性免疫失调有关,导致身体不能感知血糖水平的升高,或胰腺中β细胞凋亡,从而无法启动胰岛素生产。在漫长的古代社会,尽管人们也采用了控制饮食、加强运动等朴素的治疗方法,整体而言,古人对糖尿病的认识非常有限。
直至20世纪初,治疗糖尿病的方法也没有比几千年前强多少,唯一有效果的治疗方法还是饥饿疗法。病情严重的糖尿病患者大都在多饮多尿、饥渴消瘦的折磨中死去。从胰岛素的名字可以看出,这种物质与人体内的脏器—胰腺有关系。古希腊人已经发现贴近胃和小肠的胰腺,但并不清楚这个器官起什么作用。1888年,在对消化生理进行研究时,俄国科学家巴甫洛夫发现了胰脏分泌物的消化功能。
1889年,斯特拉斯堡大学的冯梅林和闵可夫斯基在研究胰腺具体的消化功能时发现,切除胰腺的实验狗出现了多尿、尿甜(吸引了一群苍蝇)的症状。他们通过定量研究,确定了胰腺与糖尿病之间的关系。1901年,美国医生奥佩进一步明确了胰腺中的胰岛(胰腺的内分泌部分)与糖尿病之间的因果关系。在人类与糖尿病抗争的历史中,1922年是值得铭记的一年。
当年初春,一群糖尿病患者向加拿大多伦多汇聚,大部分人在注射了一针神奇的药剂后,不久便恢复了活力。在与糖尿病抗争的漫长历史中,人类一直处于下风,直到胰岛素出现,糖尿病患者终于迎来了改变命运的曙光。胰岛素的出现让人类与糖尿病的关系由“听天由命”转入了“主动出击”。那么,糖尿病是一种怎样的疾病?为什么几千年来人类在其面前束手无策?100年前到底发生了什么事,让人类与糖尿病的关系发生了重大转折?
此后,不少医生和科学家尝试从胰腺中直接提取胰岛素。不过,因为腺泡细胞分泌的消化酶能够破坏胰岛素,所以很难直接提取出有效成分。十几年过去了,科学家依然没有找到既符合安全性要求又能达到临床疗效的提取方法。1989年,加拿大安大略省的伦敦镇一座广场以班廷的名字命名。1991年世界卫生组织和国际糖尿病联盟将11月14日定为“世界糖尿病日”,11月14日正是班廷的生日。
这些荣誉都是为表彰班廷1922年在提取胰岛素工作上取得的卓越成就,然而在之前,班廷还是一名与科学研究并无多大关系的普通医生。28岁的班廷在某大学做兼职讲师时,在准备“胰腺功能和糖代谢”这节课时,他读到一份关于糖尿病的科学文献。通过文献他了解到,胰腺通向十二指肠的导管会因结石堵塞引发腺泡细胞萎缩、死亡,胰岛却不受影响,也没有引发糖尿病病症,通过结扎导管也会产生此类现象。
这份科学文献直接激发了班廷的想象力,在他看来,这正是从胰腺中提纯胰岛素的合理路径。那么,是否可以通过结扎胰腺导管导致腺泡细胞死亡,从留下的胰岛细胞中提取纯度较高的胰岛素呢?带着这样的思路和兴奋的心情,在1920年11月的一天,经朋友推荐,班廷走进了多伦多大学生理系主任、英国生理学家麦克劳德的办公室。麦克劳德当时已经名满学术界,不仅是糖代谢的权威,而且拥有满足班廷实验要求的先进实验室。
班廷以其热情和执着获准进入这位学界大家的实验室开展实验。1921年5月,班廷与麦克劳德21岁的学生贝斯特正式开启提纯胰岛素的实验之旅。两位年轻人将用于实验的狗分为两组,一组实验狗接受胰腺导管结扎,待腺泡细胞死亡后从其体内提取胰岛素,另一组实验狗的胰腺被全部摘除。在实验过程中,第二组狗因胰腺被摘除,很快出现了血糖升高这一典型糖尿病症状。
此时,将在第一组实验狗身上提取的物质注射到已有病症的第二组狗体内,观察血糖水平是否会降低。这个实验过程看似简单,但对于不具备熟练的解剖技能,也不熟悉内分泌、生物化学等学科知识的班廷和贝斯特而言,实验伊始就困难重重。很多狗在切除胰腺和结扎胰腺导管的过程中因为不过关的手术而发生感染,最终死亡。也就是说,实验还没有进入实质性的阶段,实验对象已经严重不足。
为获取足够的实验对象,这两位年轻人绞尽脑汁,大费周章。不过,随着经验的积累和能力的提升,他们终于获得了比较满意的腺泡细胞死亡后的胰脏。两人将胰脏切片,在冰冻条件下研磨成糜,在生理盐水中浸泡,取得粗提液。命运并没有辜负他们的执着,在一只被称为“九十二”号的糖尿病狗身上注射了他们的粗提液后,这只狗很快恢复了活力。在这只实验狗之前,至少已经有91只狗在班廷的手术刀下为科学“献身”。
麦克劳德也很快意识到了这一成功实验案例的重要性。他邀请生物化学家克里普一起加入实验,课题组扩展为四人,他们也被后人称为“多伦多四人组”。随后,研究团队改进了实验方法,不必再通过结扎手术等待腺泡细胞死亡后提取胰岛素,直接采用乙醇提取胰腺粗提液。克里普的生物化学素养帮助课题组进一步提高了纯度。
1922年1月,“多伦多四人组”将他们提取的胰岛素首次用在一名患有糖尿病的儿童身上,取得了立竿见影的效果,之后又不断出现成功的案例。1923年,32岁的班廷与麦克劳德共同获得诺贝尔生理学或医学奖。他是诺贝尔奖设立以来最年轻的生理学或医学奖获得者。从成果发布到获得诺贝尔奖仅仅一年时间,说明了胰岛素的发现及应用于糖尿病治疗在人类发展史上的重要性。
加拿大为这位本国历史上第一位获得诺贝尔奖的年轻人建立了班廷-贝斯特研究所,委任班廷为第一任所长。在1941年班廷死于空难后,贝斯特接任了所长。