来自档案:一位医学“边缘人”如何发现胰岛素

1923年9月,《流行科学》杂志报道了弗雷德里克·格兰特·班廷,一位发现胰岛素并帮助了数百万人的年轻加拿大医生。
Images from the September 1923 issue of Popular Science Monthly.
唐纳德·哈里斯撰写的《胰岛素——科学的奇迹》刊登在1923年9月的《流行科学月刊》上。《流行科学》

为纪念我们 150 周年,我们将回顾那些有助于定义科学进步、理解和创新的《Popular Science》故事(包括成功和失败),并增加一些现代背景。探索完整的《档案摘录》系列,并在此处查看我们所有的周年纪念报道。

当时胰岛素被开发成一种救命的血清时,世界仍在从第一次世界大战的4000万伤亡中恢复过来,无声电影正风靡一时,福特T型车销量领先,每10万纽约人中有22人死于糖尿病。这种疾病会杀死胰腺分泌胰岛素的岛状细胞,即郎汉斯岛。

同样在20世纪20年代的美国,医学——那种在大学里教授、在封闭机构里实践的医学——几乎是富裕白人男性的专属领域。在1923年9月,《流行科学》杂志欢呼胰岛素的发现是一项现代医学奇迹时,人们并不惊讶这家(已有一半世纪历史的)杂志选择聚焦胰岛素发现者、年轻的加拿大医生弗雷德里克·格兰特·班廷的农家子弟出身,他被认为是研究界的一位外来者。“‘没人听说过他,’”唐纳德·哈里斯为《流行科学》写道,引用一位纽约市的内科医生的话。“‘这位年轻医生对糖尿病了解不多。他完全是偶然发现了如何获得胰岛素并将其用作治疗方法。’”班廷不仅是外来者,他的早期方法也受到批评。他在多伦多的一位大学朋友家里,在一个不合规的实验室里,在提取动物内脏中的胰岛素方面取得了进展。

胰岛素首次应用于试验已有一个世纪,糖尿病至今仍是致命疾病,在2020年被CDC列为第8位,其致死速度比发现之前更快。这是因为糖尿病,特别是2型糖尿病,在美国激增,而且并非所有人都能负担得起救命的治疗。即使在1923年,医生们也明白胰岛素只是权宜之计,还需要找到治愈方法。哈里斯写道,在如今看来仿佛是对21世纪的预兆:“医学界已发出警告,[胰岛素]不应被视为神奇的或即时的治愈方法。事实上,它根本不是‘治愈’,因为它不能消除疾病的原因。”

即使有了人工胰腺、诱导其他器官生长胰岛素,以及单克隆抗体,治愈方法仍然难以捉摸。通过另一个不合规实验室的努力——一个 使用高度受限的人类胚胎干细胞的实验室——在班廷发现胰岛素疗法一个世纪后,糖尿病的治愈可能比以往任何时候都更近。

“胰岛素——科学的奇迹”(唐纳德·哈里斯,1923年9月)

一位年轻的实验室助理如何赢得世界声誉,发现了能让数百万糖尿病患者得以缓解的血清

几周前,美国六家医院传来了一条令科学界为之振奋的消息。一种从动物内脏中提取的血清,被送往医院进行临床试验,以评估其作为糖尿病治疗方法的疗效,结果在对数百名患者的使用中取得了惊人的成功,进行试验的医生毫不含糊地声称,这似乎是一种控制该疾病的可靠方法。

“胰岛素”的含义

这种新血清是胰岛素,这个名字来源于拉丁语“岛”一词。之所以取这个名字,是因为从中提取血清的特定肠道细胞群在医学上被称为“郎汉斯岛”。

自胰岛素成功试验首次公布以来,著名的医学界人士几乎一致认为,其广泛使用可能会敲响糖尿病的丧钟,这种疾病至今为止一直让医学科学的最佳努力望而却步。洛克菲勒医学研究所所长西蒙·弗莱克斯纳博士曾表示,胰岛素有望成为“世界上伟大的医学贡献之一”。

纽约蒙特菲奥尔医院负责胰岛素试验的A. I.林格博士毫不含糊地表示,“胰岛素无疑是这个时代最伟大的发现之一”,并说,现在它已经问世,“没有人应该死于糖尿病。”

内利斯·B·福斯特博士在《纽约医学杂志》上撰文称,“我认为可以肯定地说,如果能在手术前使用胰岛素,那么患者在死于糖尿病方面是可以合理确定的。”

其他医学权威也同样热情地表示支持这种新血清,约翰·D·洛克菲勒的儿子不久前捐赠了15万美元,允许美国15家医院在其诊所引入胰岛素的使用。

这个了不起发现中最令人惊叹和戏剧性的特点可能是其发现者的个人身份。将胰岛素带给人类的这个人,并非什么著名的医学权威,甚至也不是一位受过研究复杂性训练、拥有丰富医学知识、配备非凡实验室设备和材料的公认科学家。相反,他是一位31岁、刚毕业不到六年的默默无闻的加拿大医生,一个农家子弟,在三年前受伤从战场退役后,以自豪的心情接受了加拿大一所大学实验室助理的卑微职位。

此外,发现者最重要的工作是在一位年轻的多伦多医生(一位学校朋友)简陋的家庭实验室里完成的,这位医生仅仅因为他要外出度假,家里没有使用这些设备,才允许他使用。

胰岛素的发现者是弗雷德里克·格兰特·班廷博士。也许,医学界对他的发现和他本人的态度,没有比弗莱克斯纳博士最近的评论更好的说明了。

专家失败之处

“没人听说过他。事实上,也没人会听说过他。

“这位年轻医生对糖尿病了解不多。他完全是偶然发现了如何获得胰岛素并将其用作治疗方法。他在多伦多证明了他的治疗方法的有效性。我们这些有丰富资料和科学背景的经验丰富的医生,在寻找糖尿病的治愈方法方面却失败了。我们觉得自己应该去自责。

“班廷博士发现胰岛素,使世界今天变得更加富裕。在我看来,人类再也不会像过去那样被这种疾病所困扰了。它的使用仍存在一点危险,但总有一天,我们都会知道如何正确使用它。那时,全世界,每一个角落,都会体会到它的益处。”

当弗莱克斯纳博士谈到“偶然”是班廷博士发现的一个因素时,他无意贬低这项发现或发现者。事实上,班廷博士的成就中,偶然性发挥了重要作用,而他本人最乐于承认这一点。

糖尿病是由郎汉斯岛功能失调引起的。在正常人身上,这些“岛”分泌胰岛素——现在从动物身上提取的胰岛素正是用来对抗糖尿病的。

碳水化合物——淀粉类食物——被转化为糖,然后被肠道吸收。一部分糖被输送到肝脏,在那里储存为糖原,即动物淀粉。其余的糖通过血液输送到肌肉和其他组织,其中一部分被氧化,一部分被储存为糖原。

正常人分泌的胰岛素直接进入血液,在那里与食物形成的糖类发生化学结合,为身体提供健康所需的元素。在糖尿病患者中,胰岛素无法对糖类发挥化学作用。这导致糖类大量循环于血液中,并通过排泄物丢失。因此,身体会失去一个重要的能量来源。该病的症状包括食欲旺盛以及血液和某些体液中异常存在糖分。

糖尿病的成因

医学界长期以来一直知道,从动物身上移除郎汉斯岛会导致糖尿病的症状。此外,在大多数糖尿病患者身上都发现了“岛”的明显破坏性变化。当然得出的结论是,来自“岛”的“分泌物”的紊乱是导致疾病的原因。研究人员已经相信,从动物身上提取的“岛”的分泌物可以提供一种血清,通过向糖尿病患者提供身体未能产生的胰岛素,从而形成一种有效的治疗方法。

以“岛”命名的德国医生兰格汉斯等人曾在著作中表达过这一观点,但试图获得纯胰岛素的尝试均告失败,因为胰岛素在提取过程中会被强大的消化酶分解。

班廷博士开始研究工作

1920年11月,班廷博士偶然发现了兰格汉斯关于糖尿病的研究,开始对开发这种血清的可能性产生了兴趣,并开始在西部大学的实验室进行实验,他曾在那里的实验室担任了几个月的助理。他发现这项工作非常吸引人,于是申请了两个月的休假,并在多伦多F.W.希普韦尔医生家中设立了实验室。希普韦尔医生是他的同学兼好友,当时他正要外出度假。两个月的休假延长到了三个月,在此期间,班廷博士辞去了大学的职务,因为他的实验正在取得令人鼓舞的进展。

在尝试从动物的肠道中提取纯胰岛素时,之前的实验者曾发现,通过捆绑消化液的导管,消化液会比郎汉斯岛更快地退化。经过数月的工作,班廷博士构思了一个想法:如果从肠道组织中制备提取物,在导管捆绑一段时间后,它应该包含胰岛素,因为消化酶不足以将其破坏。

1921年,他的这方面的实验取得了成功;他获得了他所寻找的相对纯净的血清,并设计了进一步提纯的方法,从中去除不适合反复注射到人体中的物质。

此时,他的实验已达到一定阶段,多伦多大学的有关当局允许他在著名的康诺特实验室继续他的工作。在那里,经过几个月紧张的研究,确定胰岛素对正常和糖尿病动物的影响后,宣布班廷血清已准备好供医学界进行临床试验。在大学工作期间,班廷博士得到了J. J. Leod博士、C. H. Best博士等人的协助。

在美国的成功试验

在美国六家医院进行的胰岛素试验结果非常成功。在引入胰岛素之前,公认的糖尿病治疗方法是饮食疗法——限制食物中淀粉和糖的摄入量。这种治疗方法并不令人满意,因为不充分的饮食会导致体力大大下降,而一旦违反严格的饮食规定,糖尿病症状就会复发。

使用胰岛素后,医生现在可以在治疗期间允许患者摄入有益健康的饮食。这种血清通常注射到手臂中,使身体恢复其将淀粉、糖、脂肪和类似食物转化为健康所需化学成分的正常能力。

许多被临床主任宣布通过胰岛素治愈的糖尿病患者,曾处于糖尿病昏迷状态,而在此之前,只有极少数患者能从中苏醒。仅在蒙特菲奥尔医院,就有五名处于疾病最后阶段的患者接受治疗并出院。

罗伯特·兰辛在胰岛素的帮助下

罗伯特·兰辛,前国务卿,长期患有糖尿病,他是胰岛素帮助的杰出人物之一。最近他表示,经过六周的胰岛素治疗,他已基本康复。

美国人口普查局最近公布的死亡统计数据表明,班廷博士的发现对国家健康的重要性。数据显示,20年来,美国的糖尿病死亡人数一直在稳步增加,自1919年以来更是惊人地增长。

纽约州是糖尿病死亡率最高的州——每10万人中有22人。新泽西州、宾夕法尼亚州和俄亥俄州也显示出很高的死亡率,而在西部和南部,该病的死亡人数相对较少。据解释,这些差异并非由于气候差异,而是由于不同人群对糖尿病的易感性存在公认的差异。(编辑注:以下部分措辞已作修改,以示尊重。)例如,老年人比年轻人更容易患病;白人比非白人更容易患病;女性比男性更容易患病。在白人群体中,爱尔兰人和犹太人表现出特别的易感性,因此在这些群体占人口比例较大的州,该病的死亡率也相应较高。据估计,该国糖尿病患者人数在50万到200万之间。

尽管胰岛素取得了毋庸置疑的成功,医学界仍发出警告,不应将其视为神奇的或即时的治愈方法。事实上,它根本不是“治愈”,因为它不能消除疾病的原因。它只是一种补救措施,仅仅是为身体提供疾病所移除的元素。为了成功治疗,每天注射胰岛素需要长期进行。据称,停止治疗会导致疾病复发。

胰岛素的注射需要高度的技巧。注射剂量因患者血液中糖的比例而异,医学权威人士表示,过量注射胰岛素可能导致严重并发症。

与此同时,据班廷博士的亲密朋友说,他突然从默默无闻一跃成为世界名人,但仍然是那个谦虚、严肃、内向的年轻人,就像他三年前受伤、佩戴军事十字勋章回多伦多开始职业生涯时一样。住在安大略省艾利斯顿(Alliston)的父母(都已年过七旬)以及兄弟姐妹们,都为他成为该镇最著名的人物而感到无比自豪。他仍然称艾利斯顿为“家”。

从农家子弟开始

12年前离开艾利斯顿前往多伦多大学就读之前,班廷博士是一名农家子弟,像加拿大乡村地区成百上千的男孩一样,在父亲的农场里做杂活。他的老师说,他学习上并没有特别突出,尽管他勤奋而坚持不懈。在他离开那里学习医学之前,艾利斯顿的大多数人都认为他打算进入教会。

谈及他在军队的这段经历,他母亲最近提供了一个他性格的生动细节。“他曾承诺,离家上大学时,每周日都会给我写信,”她回忆道。“他从未食言。当他的右臂因伤而无法使用时,他学会了用左手写字,这样我仍然能收到他的来信。”

加拿大政府最近授予班廷博士每年7500加元的终身年金,以表彰他发现胰岛素。安大略省议会还拨款每年10000加元,在多伦多大学设立一个研究部门。该部门将被称为班廷-贝斯特研究主席,班廷博士被任命为首任主席,年薪6000加元。

如今,科学界的目光都聚焦在加拿大,渴望一睹这位年轻医生的新动向,他以大多数专业人士还在为立足之地而奋斗的年纪,已经成为世界级人物。

1923年9月的《流行科学》杂志封面,展示了当时非常快的汽车。

部分文本经过编辑,以符合当代标准和风格。

 

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比尔·古尔吉

特约撰稿人

比尔·古尔吉(Bill Gourgey)是《Popular Science》杂志的撰稿人,也是一位非官方的数字考古学家,他喜欢挖掘PopSci庞大的档案库来更新值得关注的旧故事(是的,旋转木马也是值得关注的)。


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