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寻找胰岛素(上)

2012-04-29王震元

科学24小时 2012年12期
关键词:胰脏休斯胰管

王震元

加拿大医生班廷在梦中感悟到的这个“金点子”,指引他去解决一个千年医学难题——治疗糖尿病……

1919年4月一个不见阳光的日子,艾伦医生接受一位患者父亲查尔斯·埃文斯·休斯“当面赐教”的邀请,前往纽约东64大街32号,途中他的心情是十分复杂的。

休斯是一位全美著名的公众人物,曾长期担任最高法院大法官、纽约州州长,并被推举为本届共和党总统候选人。艾伦当然很乐意结识这位“礼贤下士”的高官,特别是他正在构想一个宏伟的糖尿病理疗中心计划渴望得到休斯的支持。

但是,作为一位糖尿病专家,艾伦深知今天“赐教”的内容并不轻松,甚至残酷,所以越接近主人豪宅,艾伦的心头就像今天纽约天气一样,积压起越来越厚的阴云……

原来,休斯有一个美丽、可爱的女儿,叫伊丽莎白,才11岁,从去年秋天开始她经常在家中手捧玻璃杯大口大口地喝水。同年冬天她传染上了流感,直到今年3月才康复。但此时的伊丽莎白胃口突然大得不同寻常,且比去年更加口渴难忍,体重急剧下降。

这一系列反常现象引起了休斯夫人的关注,即把她带去艾伦诊所求治,结果被确诊为“青少年糖尿病”。

“您有确凿的证据表明小女已无药可治了吗,艾伦医生?”休斯运用法律语言开门见山地问。

艾伦微微点头:“不过有一种办法可以延长她的生命,那就是尽量少吃东西。一个像令爱那么大的女孩,一天消耗的热量约为2200卡。我建议不但要消减为400卡,而且每天进餐的食物要几乎不含碳水化合物。”

“天哪!伊丽莎白已经那么瘦了,”休斯夫人尖叫一声,“她的体重何时才能恢复到正常水平呢?”“已经不可能了,当然这样能维持生存。”“多久?”“一年半左右。但是她吃的食物都要一克一克地精确称量,”艾伦医生进一步介绍了相关的细节,“鸡蛋、奶酪、麦皮面包,统统都要严格限量。蔬菜要煮过三遍,把碳水化合物全部去掉后才能吃。包括生日蛋糕在内的甜食从此不能再碰了。”

“哎哟,我可怜的伊丽莎白,这样她还有什么生活乐趣呢?”休斯夫人痛哭起来。“但必须是这样。吃得越少活得越久,更重要的是为治愈这种疾病争取时间,”艾伦医生以权威的口吻安慰说,“据我所知,许多顶尖专家相信已经十分接近突破性进展了。”

“究竟有哪些重大发现?”始终全神贯注他们之间对话的大法官,双眼放出了希望的光芒,“找到了什么新药物?”“比如一位叫佐勒尔的德国科学家,使用一种胰腺提取液降低了尿糖,又比如……”“太好了!”休斯夫人破涕为笑,并从沙发上站了起来,“我女儿有救了!”

“很遗憾,这些人都不是医生,”艾伦冷静地提醒对方说,“他们的研究工作目前还停留在实验室阶段,对象也只是狗而不是人。所以我重复一遍:为令爱争取更多生存时间是至关重要的!”

穷诊所军医落魄 “金点子”班廷梦悟

因为休斯夫人的插话,艾伦医生未能提供那份为她爱女带来希望的完整的科学家名单,其中没有弗雷德利克·班廷的名字。但正是这位名不见经传的加拿大外科医生,仅仅数年之后就由于发现胰岛素,并造福无数糖尿病患者而流芳青史。

班廷,这位在战场救死扶伤中差一点被截肢、功勋卓著的上尉军医,回到多伦多后,经过多方奔走,才于1920年初在儿童医院当上了“临时工”。后又与大学时代的班长一起去西安大略的伦敦市开私人诊所。由于诊所地处偏僻,业务十分清淡,甚至几个星期都没有一个病人上门来。与班廷相爱多年的伊迪丝也由于他没有固定工作而产生了感情裂痕,并两次退回订婚戒指。痛苦之余,班廷就把戒指深埋在土里,免得日后再乞求人家戴上。

1920年10月底,班廷受西安大略大学生理学系主任米勒教授之邀成为客座讲师,虽然也是“临时工”,待遇菲薄,但却不无小补。讲的第一课为碳水化合物代谢与胰腺的关系。事前教授特别关照,一定要打响“开门炮”。于是,班廷课前翻读那篇参考论文《胰岛素与糖尿病的关系:通过胰腺结石案例所作的研究》。

作者巴伦开门见山地写道:任何将胰脏视为分泌一种身体组织利用糖分所必需的激素的器官的观点都是误导。因为该功能严格地说只是由胰脏中的一小部分组织提供的,也就是所谓“胰岛”。所以,通常对所谓胰脏与糖尿病之间关系的认识,其实是胰岛与糖尿病之间的关系。

作者举了这样一个病例:他在尸体解剖中发现,所有腺泡细胞(制造消化酶的细胞)都已萎缩,但大部分胰岛细胞(分泌激素的细胞)尚且完好。他意识到这一发现,与将胰管通过结扎的方法有目的地阻塞的实验结果,应该是一致的。

班廷的专业是整形外科,对“内分泌”本无多大兴趣,加之文章写得十分枯燥乏味,他就更提不起精神来。但是,由于明天讲座与其中的具体材料密切相关,而讲座的成败又决定今后的生计,因而班廷也就不得不耐心地读下去……

可能是太累,班廷终于睡着了。

醒来时已是第二天凌晨2点了。在一本黑色封面笔记本上,班廷潦草地写了一行有几处拼写错误的文字:糖尿病,狗胰管结扎。令狗存活,直到病变腺泡从胰岛中去除。试图分离它的内分泌液,以排泄糖尿。

正是班廷在梦中感悟的这个“金点子”,唤醒并将指引他去揭开一个千年医学之谜!

感动权威“小人物” 扎狗胰管大发现

讲座十分成功,但班廷此时的兴趣已完全转移到了实验上。他立即去见米勒教授。对方告知本校既无多余实验室,更缺乏足够资金,于是举荐班廷去拜访研究新陈代谢的权威、多伦多大学教授麦克莱德。

“先弄几条狗做实验。找到胰腺和十二指肠之间连接的胰管。结扎这些胰管,完全阻隔,封闭切口。大约七个星期后,狗从手术中恢复,产生消化酶的腺泡组织已经坏死。再次给狗开膛,采集只含有胰岛素的分泌液。与此同时,摘除另一条狗的胰脏,使之患上糖尿病。然后将分泌液导入这条狗体内。如果狗的尿糖和血糖水平下降了,我们就成功了。如果狗死了,那就表示失败。”

“年轻人,你查过文献没有?”麦克莱德耐心地听完班廷滔滔不绝的计划介绍,发现对方缺乏科研经验,善意地提醒说:“已经有不止一位科学家做过类似的工作,所以你并非原创,特别是提取胰腺液的尝试更是多次失败……”

“你是学者,所以追求原创,”班廷反驳说,“但我是医生,目的是找到治愈糖尿病的方法……”“这两者并不矛盾,但是办事有一定程序。特别是你这个实验需要多少经费?什么样的实验室?要用多长时间?需要多少条狗?要不要配备助手?”麦克莱德进一步开导说,“既然大学董事会授权我分配这种资源,我就必须审慎从事,所以你应该首先报一份详细的书面申请给我。”

班廷被当头浇了一桶冷水,决心不再与这位权威打交道了。但随着时光的流逝,财政困局迫使他不得不改变主意,主动写信给麦克莱德,并于1921年5月14日应邀再次前往多伦多。

麦克莱德不但给了班廷整个暑假使用实验室的时间和十条狗,而且为他配备一位22岁的助手贝斯特。5月17日,教授向他们做了第一例狗的胰脏示范手术。但到6月14日麦克莱德动身去苏格兰时,由于手术失败他们已经损失了三条狗。结扎狗的胰管,分寸很难掌握,太紧可能造成感染;太松,胰泡组织又不会萎缩。后来班廷改用真丝绷带重新结扎,结果又损失了两条狗。另外两条被摘除胰腺的狗,由于没有提取液的注入也死去了。

总之,实验已进入第七周了,除了留下多具狗的尸体外,一无所获。于是,他们不得不在多伦多冒着烈日走街串巷设法补充实验用狗。7月30日,贝斯特将一条已经萎缩的狗的胰脏切片,放入盛有经过冷藏的生理盐水的容器中,直至胰腺混合液部分冷冻,然后过滤,结果得到一种介于粉红和棕色之间的液体。加热至体温后,将4毫升这种提取液,注射进经摘除胰脏、血糖为11.1毫摩尔/升(狗的正常血糖水平约相当于4.4毫摩尔/升~7.2毫摩尔/升)的410号狗体内。1小时后,此狗血糖迅速下降到6.7毫摩尔/升。

经过了这么多个日日夜夜,今天班廷和他的助手终于在一个活着的“病人”身上看到了“疗效”!两人第一次为提取液起了个名字:“岛素”(isletin)。

接着,他们又将编号分别为92和409的两条狗摘除胰脏。对92号注射“岛素”;409号作为控制对照,不予注射。反差更加明显:8月13日,409号已不能站立,92号依旧神气活现地往来行走。8月19日,他们运用肠胰激素刺激的方法,快速提取“岛素”,继续向92号注射,使这条摘除胰脏的狗整整存活了20天,堪称奇迹。

11月中旬,班廷根据牛的胚胎可以从母牛那里获得营养,直到出生都不需要消化腺产生联想,他们一起去一个屠宰场切除了九头牛胚胎的完整胰脏,直接制成提取液,并向一只摘除胰脏患了糖尿病的狗进行了注射,结果狗的血糖水平明显下降。他们重复了这种实验,获得了相同的结果。这就确保了更多、更可靠的“岛素”来源。

麦克莱德回国后终于敏锐地发现这项研究的广阔壮丽前景,因此不但同意班廷继续使用实验室,而且扩大队伍,邀请生物化学副教授科利普加入这个团队。他的任务是提高提取液的纯度并增加产量。更为重要的是,麦克莱德不但邀请班廷和贝斯特以嘉宾身份参加在康涅狄格州的纽黑文举行的第34届年会,而且将《特定胰腺液对摘除胰脏导致的糖尿病的疗效》讲演列入议程。

1921年12月30日,当班廷在会上谈到实验狗“马乔莉”在没有胰脏的情况下依靠提取液已存活42天时,全场掌声雷动。其中三位与会者是这样说的:

他发明的“饥饿疗法”不久恐将进入历史——艾伦医生

在今后的糖尿病人统计表上,可能要增添“康复”一项——乔斯林医生

作为著名的礼来制药公司研究总监,他今后将更是“英雄大有用武之地”——克鲁斯博士

1922年5月3日,美国生理学会再次召开会议,根据麦克莱德的建议,将这种提取液正式命名为“胰岛素”。

(未完待续)

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