胰島素用量有誤會致命?科學討論《漫長的季節》這一幕

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胰島素用量有誤會致命?科學討論《漫長的季節》這一幕

來源:變廢為寶 釋出時間:2023-05-26 13:52

在熱播懸疑劇《漫長的季節》第一集中,患有糖尿病的男二號龔彪 (彪子) 從冰箱裡拿出胰島素注射器,發現“刻度不對了”。這個小小的細節在劇末時由於彪子的死而備受關注很多人根據推測彪子是被謀殺的。胰島素打多打少,到底會有多嚴峻的後果? 讓我們從最基本的原理說起。

撰文 | 郭曉強(河北體育學院)

口渴、飢餓、尿多、疲憊、消瘦……人類熟悉糖尿病症狀已有上千年了,歸納起來就是“三多一少”,即“多飲,多食,多尿,體重減少”。實在,大家最直接的印象是尿液變甜,這也是“糖尿病”這個名字的由來。儘管糖尿病歷史悠久而且非常普遍,人類卻對它長期束手無策,固然歷史上泛起過很多所謂的“妙方”“良方”,但最後都被證實沒有太大實際療效。即使在十九世紀末,減少糖攝入為主的飢餓療法仍是最佳的治療方案——在熱劇《漫長的季節裡》,主人公彪子就是個愛吃燒烤的糖尿病人,想想這種療法對他該有多殘忍——而且效果也算不上好。

直到胰島素泛起,糖尿病治療才有了根本的轉變。

01

胰島素的發現和應用

1889年,兩位德國科研人員明閔可夫斯基(Oskar Minkowski)和馮·梅林(Joseph von Mering)實施了狗胰腺全切除術,術後的狗泛起血糖升高等糖尿病症狀,並在不久後死亡。這一現象表明,胰腺破壞與糖尿病發生之間存在緊密親密聯絡關係。1910年,英國生理學家夏皮·謝弗爵士(Sir Edward Albert Sharpey-Schafer)對此給出了自己的解釋,他提出,胰腺可以分泌一種控制血糖的物質,缺乏這種物質是造成糖尿病的原因。他發明了“insulin”這個詞,用來命名這種控制血糖的神奇物質,也就是胰島素。既然如此,就意味著增補胰島素將能夠有效解決糖尿病題目。遺憾的是,多位研究職員嘗試從胰腺中獲得一定量的胰島素,都失敗了。

1920年,年青的加拿大醫生班廷(Frederick Grant Banting)瞭解到胰島素的發展現狀,決定挑戰胰島素提取的困難。他閱讀了相關文獻,敏銳地意識到,可以先封閉胰腺導管,使胰腺外分泌組織壞死,就能減少胰蛋白酶分泌,就可有效避免胰島素在提取成功前被降解!設法是有了,但班廷自己缺乏必要的試驗舉措措施,因此他找到糖代謝領域的科學家麥克勞德(John Macleod)尋求合作。麥克勞德認可這一建議,但當時他正預備出去旅行,因此分派自己的助手貝斯特(Charles Herbert Best)協助班廷工作。

經由多次嘗試和改進後,班廷和貝斯特終極得到了一定量較為純化的狗胰島素。當他們將這些提純物打針給一隻患有嚴峻糖尿病的狗之後,奇蹟泛起了——狗的血糖迅速下降,各種症狀得以緩解,直到無胰島素可用才終極死亡。旅行歸來的麥克勞德獲悉這個激動人心的動靜後,立即意識到這一發現的臨床重要性,當即與病院聯絡,檢修胰島素的療效。

1922年1月,加拿大多倫多病院的14歲糖尿病男孩湯普森成為第一位接受胰島素治療的患者。固然治療效果與動物試驗存在差異,但整體效果仍是令人滿意的。這一結果引起了巨大的轟動,讓眾多糖尿病人看到了治療的但願。隨後,麥克勞德邀請生物化學家科利普進一步改進(James Collip)胰島素的提取程式,一方面增加產量,滿意更多患者的需求,另一方面晉升胰島素純度,減少臨床不良反應,晉升臨床效果。不久,豬和牛等動物胰島素被先後提取成功,越來越多糖尿病人可以採用胰島素治療。我國在1965年率先合成的結晶人工胰島素就是選用的牛胰島素。

胰島素的發現和應用極大改善了糖尿病的治療水平,是醫學史上具有里程碑意義的事件,班廷和麥克勞德也憑藉“發現胰島素”而在第二年(1923年)分享了諾貝爾生理學與醫學獎,班廷也成為該獎項的史上最年青獲獎者(32歲)。發現胰島素意義重大,確實值得獲諾獎,不外,憑啥是這兩人拿獎?爭議四起,終極班廷將獎金的一半分給貝斯特,麥克勞德也將一半獎金分給科利普。

02

胰島素的發展和改進

20世紀20年代開始,臨床對胰島素的需求與日俱增,無法避免的泛起了供給短缺。當時胰島素出產主要利用牛或豬的胰腺,而胰腺中的胰島素含量極低,致使價格極為昂貴。即使到80年代,23500只動物的胰腺也僅夠750名糖尿病患者一年的胰島素用量,這讓低收入家庭的糖尿病患者望而生畏。

20世紀70年代,基因工程技術的泛起從根本上改變了胰島素在內的多種藥物出產。1978年,美國基因泰克公司研究職員將人類胰島素基因整合到大腸桿菌基因組,利用大腸桿菌來出產人胰島素。因為大腸桿菌繁殖快,操縱簡便,可實現工程化出產,一時間胰島素的產量極大晉升,本錢極大降低,價格也迅速走低。革命性的技術逐漸代替了傳統制備方法,基因工程胰島素進入尋常百姓家,成為大多數糖尿病患者的日常用藥。(感謝基因工程,不然彪子怎麼用得起胰島素?)

胰島素的普遍應用還帶來多方面的快速發展。從80年代開始,研究職員不再單純關注胰島素治療效果,而是結合“長期用藥”的要求,開始考慮患者起居、生活方式和舒適度等方面,從而推動了胰島素劑型的快速發展,胰島素筆和可吸入胰島素等產品陸續推出,極大利便了患者。

兩種預充胰島素筆。丨來源:wikipedia

03

胰島素的作用機制

胰島素被分泌到血液中後(或外源胰島素打針到體內),會被運輸到全身,當碰到效應細胞(稱為“靶細胞”),就和細胞表面叫做“受體”的分子相結合,啟動細胞內的多種代謝反應。其中之一就是加速葡萄糖分解、增加葡萄糖儲存或將葡萄糖轉換為脂肪——所以長期應用胰島素可能會體重增加(據說彪哥160斤)——終極達到降低血糖的目的。

缺乏胰島素,會破壞體內葡萄糖平衡,造成血糖升高,對機體產生一系列損傷。胰島素缺乏有兩種型別,一種是絕對缺乏,機體完全喪失胰島素產生能力,這種稱為Ⅰ型糖尿病,屬於一種遺傳性疾病,患者發病早,所以也叫青少年糖尿病;另一種為相對缺乏,也就是說身體能產生一定量的胰島素,但胰島素與受體的結合效應降低,或有其他緣故,使其降低血糖的能力減弱,這種情況稱為Ⅱ型糖尿病,患者發病晚,通常具有一定遺傳傾向,也稱成年糖尿病。

根據患病型別不同,胰島素的治療效果也存在一定差異。Ⅰ型糖尿病患者通常為胰島素終身依靠,Ⅱ型患者則主要需要增加胰島素敏感性。

目前臨床應用的胰島素有多種型別,它們在體內的存在時間和發揮作用的時間也有較大的差異:

速效胰島素,使用後15分鐘開始發揮作用,但藥效只持續2到4小時。

短效胰島素(亦稱常規胰島素),體內起效時間(30分鐘)和持續時間(3-6小時)都比速效胰島素稍長。

長效胰島素,使用後通常2-4小時後才發揮作用,但可持續24小時,因此可滿意全天胰島素需求,在早上或睡前使用長效胰島素可控制一整天血糖水平。

超長效胰島素,通常6小時候起效,可持續36到42小時,它與長效胰島素的另一大不同在於沒有濃度峰值(藥效比較平穩),可有效減少低血糖風險。

除常用打針型胰島素外,還有吸入式胰島素,屬速效或短效胰島素範圍(持續3小時左右)。

日常應用通常以長效胰島素或超長效胰島素為主,而短效則聯合使用。

對於長期應用胰島素的Ⅰ型糖尿病患者和部門Ⅱ型糖尿病患者而言,小型可穿著的胰島素泵是一種利便選擇,可提供連續劑量的速效胰島素。目前已開發出自動胰島素輸送系統,將胰島素泵與連續血糖監測儀聯合,可及時感知血糖含量變化,並相應調整胰島素用量,更加有利於精確控制血糖。

思考題:彪子得的是哪種糖尿病?

04

胰島素誤用

胰島素是糖尿病患者的福音,但使用不當也可能帶來嚴峻的後果。

胰島素的主要目的在於降低血糖,也就是血液中的葡萄糖含量,而葡萄糖是一種極為重要的能源物質,多了雖然有害,但太少也會出題目。因此常見的兩類誤用就是胰島素不足或胰島素過量。

一個人到底該打多少胰島素?我們通常採取“從少到多、逐漸增加”的方式檢測降糖效果,終極得到一個較為適合的濃度範圍。

彪子為什麼要從冰箱裡拿胰島素?由於胰島素是一種蛋白質,體外穩定性較差,通常需要在冰箱留存。假如留存不當,很輕易造成療效下降,長期應用輕易貽誤病情。此外,使用劑量不足也輕易造成血糖控制效果不理想,不利於控制病情。

對了,低溫胰島素打針輕易不愜意,所以一般來說要提前一點兒從冰箱掏出來,緩緩再打。

打少了治不好,多打一點點是不是就沒題目了?打多了確實也很常見。因為計算錯誤、重複打針或劑型使用錯誤等緣故,使過量胰島素進入體內,造成血糖含量低於最小值,也可引發一系列不良後果。輕則頭暈、飢餓、疲憊、心跳加快、注意力不集中、出汗、皮膚蒼白……重則昏迷、喪失方向感,以及癲癇發生發火。此時應及時增補糖類,緩解低血糖症狀,嚴峻的話要及時就醫。長期使用胰島素,沒有掌握好量的話,就可能有低血糖的副作用。

如果彪子的胰島素被動了四肢舉動,那是可能打少了,仍是可能打多了?但無論是哪種情況,要產生後果,都需要動不止一次四肢舉動,也不太可能直接引發車禍。

參考文獻

[1] Vecchio I, Tornali C, Bragazzi NL, Martini M. The Discovery of Insulin: An Important Milestone in the History of Medicine. Front Endocrinol (Lausanne), 2018,9:613.

[2] FDA. 100 Years of Insulin (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

[3] Doskicz J. The 6 Types of Insulin: A Guide to Regular, Short, and Long-Acting Insulins(https://www.goodrx.com/classes/insulins/insulin-types-how-to-use)

[4] Insulin Overdose(https://www.diabetes.co.uk/insulin/insulin-overdosage.html?chann=&eid=)

[5] Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev, 2018, 98(4):2133-2223.

本文受科普中國·星空計劃專案攙扶

出品:中國科協科普部

監製:中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

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在熱播懸疑劇《漫長的季節》第一集中,患有糖尿病的男二號龔彪 (彪子) 從冰箱裡拿出胰島素注射器,發現“刻度不對了”。這個小小的細節在劇末時由於彪子的死而備受關注很多人根據推測彪子是被謀殺的。胰島素打多打少,到底會有多嚴峻的後果? 讓我們從最基本的原理說起。

撰文 | 郭曉強(河北體育學院)

口渴、飢餓、尿多、疲憊、消瘦……人類熟悉糖尿病症狀已有上千年了,歸納起來就是“三多一少”,即“多飲,多食,多尿,體重減少”。實在,大家最直接的印象是尿液變甜,這也是“糖尿病”這個名字的由來。儘管糖尿病歷史悠久而且非常普遍,人類卻對它長期束手無策,固然歷史上泛起過很多所謂的“妙方”“良方”,但最後都被證實沒有太大實際療效。即使在十九世紀末,減少糖攝入為主的飢餓療法仍是最佳的治療方案——在熱劇《漫長的季節裡》,主人公彪子就是個愛吃燒烤的糖尿病人,想想這種療法對他該有多殘忍——而且效果也算不上好。

直到胰島素泛起,糖尿病治療才有了根本的轉變。

01

胰島素的發現和應用

1889年,兩位德國科研人員明閔可夫斯基(Oskar Minkowski)和馮·梅林(Joseph von Mering)實施了狗胰腺全切除術,術後的狗泛起血糖升高等糖尿病症狀,並在不久後死亡。這一現象表明,胰腺破壞與糖尿病發生之間存在緊密親密聯絡關係。1910年,英國生理學家夏皮·謝弗爵士(Sir Edward Albert Sharpey-Schafer)對此給出了自己的解釋,他提出,胰腺可以分泌一種控制血糖的物質,缺乏這種物質是造成糖尿病的原因。他發明了“insulin”這個詞,用來命名這種控制血糖的神奇物質,也就是胰島素。既然如此,就意味著增補胰島素將能夠有效解決糖尿病題目。遺憾的是,多位研究職員嘗試從胰腺中獲得一定量的胰島素,都失敗了。

1920年,年青的加拿大醫生班廷(Frederick Grant Banting)瞭解到胰島素的發展現狀,決定挑戰胰島素提取的困難。他閱讀了相關文獻,敏銳地意識到,可以先封閉胰腺導管,使胰腺外分泌組織壞死,就能減少胰蛋白酶分泌,就可有效避免胰島素在提取成功前被降解!設法是有了,但班廷自己缺乏必要的試驗舉措措施,因此他找到糖代謝領域的科學家麥克勞德(John Macleod)尋求合作。麥克勞德認可這一建議,但當時他正預備出去旅行,因此分派自己的助手貝斯特(Charles Herbert Best)協助班廷工作。

經由多次嘗試和改進後,班廷和貝斯特終極得到了一定量較為純化的狗胰島素。當他們將這些提純物打針給一隻患有嚴峻糖尿病的狗之後,奇蹟泛起了——狗的血糖迅速下降,各種症狀得以緩解,直到無胰島素可用才終極死亡。旅行歸來的麥克勞德獲悉這個激動人心的動靜後,立即意識到這一發現的臨床重要性,當即與病院聯絡,檢修胰島素的療效。

1922年1月,加拿大多倫多病院的14歲糖尿病男孩湯普森成為第一位接受胰島素治療的患者。固然治療效果與動物試驗存在差異,但整體效果仍是令人滿意的。這一結果引起了巨大的轟動,讓眾多糖尿病人看到了治療的但願。隨後,麥克勞德邀請生物化學家科利普進一步改進(James Collip)胰島素的提取程式,一方面增加產量,滿意更多患者的需求,另一方面晉升胰島素純度,減少臨床不良反應,晉升臨床效果。不久,豬和牛等動物胰島素被先後提取成功,越來越多糖尿病人可以採用胰島素治療。我國在1965年率先合成的結晶人工胰島素就是選用的牛胰島素。

胰島素的發現和應用極大改善了糖尿病的治療水平,是醫學史上具有里程碑意義的事件,班廷和麥克勞德也憑藉“發現胰島素”而在第二年(1923年)分享了諾貝爾生理學與醫學獎,班廷也成為該獎項的史上最年青獲獎者(32歲)。發現胰島素意義重大,確實值得獲諾獎,不外,憑啥是這兩人拿獎?爭議四起,終極班廷將獎金的一半分給貝斯特,麥克勞德也將一半獎金分給科利普。

02

胰島素的發展和改進

20世紀20年代開始,臨床對胰島素的需求與日俱增,無法避免的泛起了供給短缺。當時胰島素出產主要利用牛或豬的胰腺,而胰腺中的胰島素含量極低,致使價格極為昂貴。即使到80年代,23500只動物的胰腺也僅夠750名糖尿病患者一年的胰島素用量,這讓低收入家庭的糖尿病患者望而生畏。

20世紀70年代,基因工程技術的泛起從根本上改變了胰島素在內的多種藥物出產。1978年,美國基因泰克公司研究職員將人類胰島素基因整合到大腸桿菌基因組,利用大腸桿菌來出產人胰島素。因為大腸桿菌繁殖快,操縱簡便,可實現工程化出產,一時間胰島素的產量極大晉升,本錢極大降低,價格也迅速走低。革命性的技術逐漸代替了傳統制備方法,基因工程胰島素進入尋常百姓家,成為大多數糖尿病患者的日常用藥。(感謝基因工程,不然彪子怎麼用得起胰島素?)

胰島素的普遍應用還帶來多方面的快速發展。從80年代開始,研究職員不再單純關注胰島素治療效果,而是結合“長期用藥”的要求,開始考慮患者起居、生活方式和舒適度等方面,從而推動了胰島素劑型的快速發展,胰島素筆和可吸入胰島素等產品陸續推出,極大利便了患者。

兩種預充胰島素筆。丨來源:wikipedia

03

胰島素的作用機制

胰島素被分泌到血液中後(或外源胰島素打針到體內),會被運輸到全身,當碰到效應細胞(稱為“靶細胞”),就和細胞表面叫做“受體”的分子相結合,啟動細胞內的多種代謝反應。其中之一就是加速葡萄糖分解、增加葡萄糖儲存或將葡萄糖轉換為脂肪——所以長期應用胰島素可能會體重增加(據說彪哥160斤)——終極達到降低血糖的目的。

缺乏胰島素,會破壞體內葡萄糖平衡,造成血糖升高,對機體產生一系列損傷。胰島素缺乏有兩種型別,一種是絕對缺乏,機體完全喪失胰島素產生能力,這種稱為Ⅰ型糖尿病,屬於一種遺傳性疾病,患者發病早,所以也叫青少年糖尿病;另一種為相對缺乏,也就是說身體能產生一定量的胰島素,但胰島素與受體的結合效應降低,或有其他緣故,使其降低血糖的能力減弱,這種情況稱為Ⅱ型糖尿病,患者發病晚,通常具有一定遺傳傾向,也稱成年糖尿病。

根據患病型別不同,胰島素的治療效果也存在一定差異。Ⅰ型糖尿病患者通常為胰島素終身依靠,Ⅱ型患者則主要需要增加胰島素敏感性。

目前臨床應用的胰島素有多種型別,它們在體內的存在時間和發揮作用的時間也有較大的差異:

速效胰島素,使用後15分鐘開始發揮作用,但藥效只持續2到4小時。

短效胰島素(亦稱常規胰島素),體內起效時間(30分鐘)和持續時間(3-6小時)都比速效胰島素稍長。

長效胰島素,使用後通常2-4小時後才發揮作用,但可持續24小時,因此可滿意全天胰島素需求,在早上或睡前使用長效胰島素可控制一整天血糖水平。

超長效胰島素,通常6小時候起效,可持續36到42小時,它與長效胰島素的另一大不同在於沒有濃度峰值(藥效比較平穩),可有效減少低血糖風險。

除常用打針型胰島素外,還有吸入式胰島素,屬速效或短效胰島素範圍(持續3小時左右)。

日常應用通常以長效胰島素或超長效胰島素為主,而短效則聯合使用。

對於長期應用胰島素的Ⅰ型糖尿病患者和部門Ⅱ型糖尿病患者而言,小型可穿著的胰島素泵是一種利便選擇,可提供連續劑量的速效胰島素。目前已開發出自動胰島素輸送系統,將胰島素泵與連續血糖監測儀聯合,可及時感知血糖含量變化,並相應調整胰島素用量,更加有利於精確控制血糖。

思考題:彪子得的是哪種糖尿病?

04

胰島素誤用

胰島素是糖尿病患者的福音,但使用不當也可能帶來嚴峻的後果。

胰島素的主要目的在於降低血糖,也就是血液中的葡萄糖含量,而葡萄糖是一種極為重要的能源物質,多了雖然有害,但太少也會出題目。因此常見的兩類誤用就是胰島素不足或胰島素過量。

一個人到底該打多少胰島素?我們通常採取“從少到多、逐漸增加”的方式檢測降糖效果,終極得到一個較為適合的濃度範圍。

彪子為什麼要從冰箱裡拿胰島素?由於胰島素是一種蛋白質,體外穩定性較差,通常需要在冰箱留存。假如留存不當,很輕易造成療效下降,長期應用輕易貽誤病情。此外,使用劑量不足也輕易造成血糖控制效果不理想,不利於控制病情。

對了,低溫胰島素打針輕易不愜意,所以一般來說要提前一點兒從冰箱掏出來,緩緩再打。

打少了治不好,多打一點點是不是就沒題目了?打多了確實也很常見。因為計算錯誤、重複打針或劑型使用錯誤等緣故,使過量胰島素進入體內,造成血糖含量低於最小值,也可引發一系列不良後果。輕則頭暈、飢餓、疲憊、心跳加快、注意力不集中、出汗、皮膚蒼白……重則昏迷、喪失方向感,以及癲癇發生發火。此時應及時增補糖類,緩解低血糖症狀,嚴峻的話要及時就醫。長期使用胰島素,沒有掌握好量的話,就可能有低血糖的副作用。

如果彪子的胰島素被動了四肢舉動,那是可能打少了,仍是可能打多了?但無論是哪種情況,要產生後果,都需要動不止一次四肢舉動,也不太可能直接引發車禍。

參考文獻

[1] Vecchio I, Tornali C, Bragazzi NL, Martini M. The Discovery of Insulin: An Important Milestone in the History of Medicine. Front Endocrinol (Lausanne), 2018,9:613.

[2] FDA. 100 Years of Insulin (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

[3] Doskicz J. The 6 Types of Insulin: A Guide to Regular, Short, and Long-Acting Insulins(https://www.goodrx.com/classes/insulins/insulin-types-how-to-use)

[4] Insulin Overdose(https://www.diabetes.co.uk/insulin/insulin-overdosage.html?chann=&eid=)

[5] Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev, 2018, 98(4):2133-2223.

本文受科普中國·星空計劃專案攙扶

出品:中國科協科普部

監製:中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

在熱播懸疑劇《漫長的季節》第一集中,患有糖尿病的男二號龔彪 (彪子) 從冰箱裡拿出胰島素注射器,發現“刻度不對了”。這個小小的細節在劇末時由於彪子的死而備受關注很多人根據推測彪子是被謀殺的。胰島素打多打少,到底會有多嚴峻的後果? 讓我們從最基本的原理說起。

撰文 | 郭曉強(河北體育學院)

口渴、飢餓、尿多、疲憊、消瘦……人類熟悉糖尿病症狀已有上千年了,歸納起來就是“三多一少”,即“多飲,多食,多尿,體重減少”。實在,大家最直接的印象是尿液變甜,這也是“糖尿病”這個名字的由來。儘管糖尿病歷史悠久而且非常普遍,人類卻對它長期束手無策,固然歷史上泛起過很多所謂的“妙方”“良方”,但最後都被證實沒有太大實際療效。即使在十九世紀末,減少糖攝入為主的飢餓療法仍是最佳的治療方案——在熱劇《漫長的季節裡》,主人公彪子就是個愛吃燒烤的糖尿病人,想想這種療法對他該有多殘忍——而且效果也算不上好。

直到胰島素泛起,糖尿病治療才有了根本的轉變。

01

胰島素的發現和應用

1889年,兩位德國科研人員明閔可夫斯基(Oskar Minkowski)和馮·梅林(Joseph von Mering)實施了狗胰腺全切除術,術後的狗泛起血糖升高等糖尿病症狀,並在不久後死亡。這一現象表明,胰腺破壞與糖尿病發生之間存在緊密親密聯絡關係。1910年,英國生理學家夏皮·謝弗爵士(Sir Edward Albert Sharpey-Schafer)對此給出了自己的解釋,他提出,胰腺可以分泌一種控制血糖的物質,缺乏這種物質是造成糖尿病的原因。他發明了“insulin”這個詞,用來命名這種控制血糖的神奇物質,也就是胰島素。既然如此,就意味著增補胰島素將能夠有效解決糖尿病題目。遺憾的是,多位研究職員嘗試從胰腺中獲得一定量的胰島素,都失敗了。

1920年,年青的加拿大醫生班廷(Frederick Grant Banting)瞭解到胰島素的發展現狀,決定挑戰胰島素提取的困難。他閱讀了相關文獻,敏銳地意識到,可以先封閉胰腺導管,使胰腺外分泌組織壞死,就能減少胰蛋白酶分泌,就可有效避免胰島素在提取成功前被降解!設法是有了,但班廷自己缺乏必要的試驗舉措措施,因此他找到糖代謝領域的科學家麥克勞德(John Macleod)尋求合作。麥克勞德認可這一建議,但當時他正預備出去旅行,因此分派自己的助手貝斯特(Charles Herbert Best)協助班廷工作。

經由多次嘗試和改進後,班廷和貝斯特終極得到了一定量較為純化的狗胰島素。當他們將這些提純物打針給一隻患有嚴峻糖尿病的狗之後,奇蹟泛起了——狗的血糖迅速下降,各種症狀得以緩解,直到無胰島素可用才終極死亡。旅行歸來的麥克勞德獲悉這個激動人心的動靜後,立即意識到這一發現的臨床重要性,當即與病院聯絡,檢修胰島素的療效。

1922年1月,加拿大多倫多病院的14歲糖尿病男孩湯普森成為第一位接受胰島素治療的患者。固然治療效果與動物試驗存在差異,但整體效果仍是令人滿意的。這一結果引起了巨大的轟動,讓眾多糖尿病人看到了治療的但願。隨後,麥克勞德邀請生物化學家科利普進一步改進(James Collip)胰島素的提取程式,一方面增加產量,滿意更多患者的需求,另一方面晉升胰島素純度,減少臨床不良反應,晉升臨床效果。不久,豬和牛等動物胰島素被先後提取成功,越來越多糖尿病人可以採用胰島素治療。我國在1965年率先合成的結晶人工胰島素就是選用的牛胰島素。

胰島素的發現和應用極大改善了糖尿病的治療水平,是醫學史上具有里程碑意義的事件,班廷和麥克勞德也憑藉“發現胰島素”而在第二年(1923年)分享了諾貝爾生理學與醫學獎,班廷也成為該獎項的史上最年青獲獎者(32歲)。發現胰島素意義重大,確實值得獲諾獎,不外,憑啥是這兩人拿獎?爭議四起,終極班廷將獎金的一半分給貝斯特,麥克勞德也將一半獎金分給科利普。

02

胰島素的發展和改進

20世紀20年代開始,臨床對胰島素的需求與日俱增,無法避免的泛起了供給短缺。當時胰島素出產主要利用牛或豬的胰腺,而胰腺中的胰島素含量極低,致使價格極為昂貴。即使到80年代,23500只動物的胰腺也僅夠750名糖尿病患者一年的胰島素用量,這讓低收入家庭的糖尿病患者望而生畏。

20世紀70年代,基因工程技術的泛起從根本上改變了胰島素在內的多種藥物出產。1978年,美國基因泰克公司研究職員將人類胰島素基因整合到大腸桿菌基因組,利用大腸桿菌來出產人胰島素。因為大腸桿菌繁殖快,操縱簡便,可實現工程化出產,一時間胰島素的產量極大晉升,本錢極大降低,價格也迅速走低。革命性的技術逐漸代替了傳統制備方法,基因工程胰島素進入尋常百姓家,成為大多數糖尿病患者的日常用藥。(感謝基因工程,不然彪子怎麼用得起胰島素?)

胰島素的普遍應用還帶來多方面的快速發展。從80年代開始,研究職員不再單純關注胰島素治療效果,而是結合“長期用藥”的要求,開始考慮患者起居、生活方式和舒適度等方面,從而推動了胰島素劑型的快速發展,胰島素筆和可吸入胰島素等產品陸續推出,極大利便了患者。

兩種預充胰島素筆。丨來源:wikipedia

03

胰島素的作用機制

胰島素被分泌到血液中後(或外源胰島素打針到體內),會被運輸到全身,當碰到效應細胞(稱為“靶細胞”),就和細胞表面叫做“受體”的分子相結合,啟動細胞內的多種代謝反應。其中之一就是加速葡萄糖分解、增加葡萄糖儲存或將葡萄糖轉換為脂肪——所以長期應用胰島素可能會體重增加(據說彪哥160斤)——終極達到降低血糖的目的。

缺乏胰島素,會破壞體內葡萄糖平衡,造成血糖升高,對機體產生一系列損傷。胰島素缺乏有兩種型別,一種是絕對缺乏,機體完全喪失胰島素產生能力,這種稱為Ⅰ型糖尿病,屬於一種遺傳性疾病,患者發病早,所以也叫青少年糖尿病;另一種為相對缺乏,也就是說身體能產生一定量的胰島素,但胰島素與受體的結合效應降低,或有其他緣故,使其降低血糖的能力減弱,這種情況稱為Ⅱ型糖尿病,患者發病晚,通常具有一定遺傳傾向,也稱成年糖尿病。

根據患病型別不同,胰島素的治療效果也存在一定差異。Ⅰ型糖尿病患者通常為胰島素終身依靠,Ⅱ型患者則主要需要增加胰島素敏感性。

目前臨床應用的胰島素有多種型別,它們在體內的存在時間和發揮作用的時間也有較大的差異:

速效胰島素,使用後15分鐘開始發揮作用,但藥效只持續2到4小時。

短效胰島素(亦稱常規胰島素),體內起效時間(30分鐘)和持續時間(3-6小時)都比速效胰島素稍長。

長效胰島素,使用後通常2-4小時後才發揮作用,但可持續24小時,因此可滿意全天胰島素需求,在早上或睡前使用長效胰島素可控制一整天血糖水平。

超長效胰島素,通常6小時候起效,可持續36到42小時,它與長效胰島素的另一大不同在於沒有濃度峰值(藥效比較平穩),可有效減少低血糖風險。

除常用打針型胰島素外,還有吸入式胰島素,屬速效或短效胰島素範圍(持續3小時左右)。

日常應用通常以長效胰島素或超長效胰島素為主,而短效則聯合使用。

對於長期應用胰島素的Ⅰ型糖尿病患者和部門Ⅱ型糖尿病患者而言,小型可穿著的胰島素泵是一種利便選擇,可提供連續劑量的速效胰島素。目前已開發出自動胰島素輸送系統,將胰島素泵與連續血糖監測儀聯合,可及時感知血糖含量變化,並相應調整胰島素用量,更加有利於精確控制血糖。

思考題:彪子得的是哪種糖尿病?

04

胰島素誤用

胰島素是糖尿病患者的福音,但使用不當也可能帶來嚴峻的後果。

胰島素的主要目的在於降低血糖,也就是血液中的葡萄糖含量,而葡萄糖是一種極為重要的能源物質,多了雖然有害,但太少也會出題目。因此常見的兩類誤用就是胰島素不足或胰島素過量。

一個人到底該打多少胰島素?我們通常採取“從少到多、逐漸增加”的方式檢測降糖效果,終極得到一個較為適合的濃度範圍。

彪子為什麼要從冰箱裡拿胰島素?由於胰島素是一種蛋白質,體外穩定性較差,通常需要在冰箱留存。假如留存不當,很輕易造成療效下降,長期應用輕易貽誤病情。此外,使用劑量不足也輕易造成血糖控制效果不理想,不利於控制病情。

對了,低溫胰島素打針輕易不愜意,所以一般來說要提前一點兒從冰箱掏出來,緩緩再打。

打少了治不好,多打一點點是不是就沒題目了?打多了確實也很常見。因為計算錯誤、重複打針或劑型使用錯誤等緣故,使過量胰島素進入體內,造成血糖含量低於最小值,也可引發一系列不良後果。輕則頭暈、飢餓、疲憊、心跳加快、注意力不集中、出汗、皮膚蒼白……重則昏迷、喪失方向感,以及癲癇發生發火。此時應及時增補糖類,緩解低血糖症狀,嚴峻的話要及時就醫。長期使用胰島素,沒有掌握好量的話,就可能有低血糖的副作用。

如果彪子的胰島素被動了四肢舉動,那是可能打少了,仍是可能打多了?但無論是哪種情況,要產生後果,都需要動不止一次四肢舉動,也不太可能直接引發車禍。

參考文獻

[1] Vecchio I, Tornali C, Bragazzi NL, Martini M. The Discovery of Insulin: An Important Milestone in the History of Medicine. Front Endocrinol (Lausanne), 2018,9:613.

[2] FDA. 100 Years of Insulin (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

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本文受科普中國·星空計劃專案攙扶

出品:中國科協科普部

監製:中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

在熱播懸疑劇《漫長的季節》第一集中,患有糖尿病的男二號龔彪 (彪子) 從冰箱裡拿出胰島素注射器,發現“刻度不對了”。這個小小的細節在劇末時由於彪子的死而備受關注很多人根據推測彪子是被謀殺的。胰島素打多打少,到底會有多嚴峻的後果? 讓我們從最基本的原理說起。

撰文 | 郭曉強(河北體育學院)

口渴、飢餓、尿多、疲憊、消瘦……人類熟悉糖尿病症狀已有上千年了,歸納起來就是“三多一少”,即“多飲,多食,多尿,體重減少”。實在,大家最直接的印象是尿液變甜,這也是“糖尿病”這個名字的由來。儘管糖尿病歷史悠久而且非常普遍,人類卻對它長期束手無策,固然歷史上泛起過很多所謂的“妙方”“良方”,但最後都被證實沒有太大實際療效。即使在十九世紀末,減少糖攝入為主的飢餓療法仍是最佳的治療方案——在熱劇《漫長的季節裡》,主人公彪子就是個愛吃燒烤的糖尿病人,想想這種療法對他該有多殘忍——而且效果也算不上好。

直到胰島素泛起,糖尿病治療才有了根本的轉變。

01

胰島素的發現和應用

1889年,兩位德國科研人員明閔可夫斯基(Oskar Minkowski)和馮·梅林(Joseph von Mering)實施了狗胰腺全切除術,術後的狗泛起血糖升高等糖尿病症狀,並在不久後死亡。這一現象表明,胰腺破壞與糖尿病發生之間存在緊密親密聯絡關係。1910年,英國生理學家夏皮·謝弗爵士(Sir Edward Albert Sharpey-Schafer)對此給出了自己的解釋,他提出,胰腺可以分泌一種控制血糖的物質,缺乏這種物質是造成糖尿病的原因。他發明了“insulin”這個詞,用來命名這種控制血糖的神奇物質,也就是胰島素。既然如此,就意味著增補胰島素將能夠有效解決糖尿病題目。遺憾的是,多位研究職員嘗試從胰腺中獲得一定量的胰島素,都失敗了。

1920年,年青的加拿大醫生班廷(Frederick Grant Banting)瞭解到胰島素的發展現狀,決定挑戰胰島素提取的困難。他閱讀了相關文獻,敏銳地意識到,可以先封閉胰腺導管,使胰腺外分泌組織壞死,就能減少胰蛋白酶分泌,就可有效避免胰島素在提取成功前被降解!設法是有了,但班廷自己缺乏必要的試驗舉措措施,因此他找到糖代謝領域的科學家麥克勞德(John Macleod)尋求合作。麥克勞德認可這一建議,但當時他正預備出去旅行,因此分派自己的助手貝斯特(Charles Herbert Best)協助班廷工作。

經由多次嘗試和改進後,班廷和貝斯特終極得到了一定量較為純化的狗胰島素。當他們將這些提純物打針給一隻患有嚴峻糖尿病的狗之後,奇蹟泛起了——狗的血糖迅速下降,各種症狀得以緩解,直到無胰島素可用才終極死亡。旅行歸來的麥克勞德獲悉這個激動人心的動靜後,立即意識到這一發現的臨床重要性,當即與病院聯絡,檢修胰島素的療效。

1922年1月,加拿大多倫多病院的14歲糖尿病男孩湯普森成為第一位接受胰島素治療的患者。固然治療效果與動物試驗存在差異,但整體效果仍是令人滿意的。這一結果引起了巨大的轟動,讓眾多糖尿病人看到了治療的但願。隨後,麥克勞德邀請生物化學家科利普進一步改進(James Collip)胰島素的提取程式,一方面增加產量,滿意更多患者的需求,另一方面晉升胰島素純度,減少臨床不良反應,晉升臨床效果。不久,豬和牛等動物胰島素被先後提取成功,越來越多糖尿病人可以採用胰島素治療。我國在1965年率先合成的結晶人工胰島素就是選用的牛胰島素。

胰島素的發現和應用極大改善了糖尿病的治療水平,是醫學史上具有里程碑意義的事件,班廷和麥克勞德也憑藉“發現胰島素”而在第二年(1923年)分享了諾貝爾生理學與醫學獎,班廷也成為該獎項的史上最年青獲獎者(32歲)。發現胰島素意義重大,確實值得獲諾獎,不外,憑啥是這兩人拿獎?爭議四起,終極班廷將獎金的一半分給貝斯特,麥克勞德也將一半獎金分給科利普。

02

胰島素的發展和改進

20世紀20年代開始,臨床對胰島素的需求與日俱增,無法避免的泛起了供給短缺。當時胰島素出產主要利用牛或豬的胰腺,而胰腺中的胰島素含量極低,致使價格極為昂貴。即使到80年代,23500只動物的胰腺也僅夠750名糖尿病患者一年的胰島素用量,這讓低收入家庭的糖尿病患者望而生畏。

20世紀70年代,基因工程技術的泛起從根本上改變了胰島素在內的多種藥物出產。1978年,美國基因泰克公司研究職員將人類胰島素基因整合到大腸桿菌基因組,利用大腸桿菌來出產人胰島素。因為大腸桿菌繁殖快,操縱簡便,可實現工程化出產,一時間胰島素的產量極大晉升,本錢極大降低,價格也迅速走低。革命性的技術逐漸代替了傳統制備方法,基因工程胰島素進入尋常百姓家,成為大多數糖尿病患者的日常用藥。(感謝基因工程,不然彪子怎麼用得起胰島素?)

胰島素的普遍應用還帶來多方面的快速發展。從80年代開始,研究職員不再單純關注胰島素治療效果,而是結合“長期用藥”的要求,開始考慮患者起居、生活方式和舒適度等方面,從而推動了胰島素劑型的快速發展,胰島素筆和可吸入胰島素等產品陸續推出,極大利便了患者。

兩種預充胰島素筆。丨來源:wikipedia

03

胰島素的作用機制

胰島素被分泌到血液中後(或外源胰島素打針到體內),會被運輸到全身,當碰到效應細胞(稱為“靶細胞”),就和細胞表面叫做“受體”的分子相結合,啟動細胞內的多種代謝反應。其中之一就是加速葡萄糖分解、增加葡萄糖儲存或將葡萄糖轉換為脂肪——所以長期應用胰島素可能會體重增加(據說彪哥160斤)——終極達到降低血糖的目的。

缺乏胰島素,會破壞體內葡萄糖平衡,造成血糖升高,對機體產生一系列損傷。胰島素缺乏有兩種型別,一種是絕對缺乏,機體完全喪失胰島素產生能力,這種稱為Ⅰ型糖尿病,屬於一種遺傳性疾病,患者發病早,所以也叫青少年糖尿病;另一種為相對缺乏,也就是說身體能產生一定量的胰島素,但胰島素與受體的結合效應降低,或有其他緣故,使其降低血糖的能力減弱,這種情況稱為Ⅱ型糖尿病,患者發病晚,通常具有一定遺傳傾向,也稱成年糖尿病。

根據患病型別不同,胰島素的治療效果也存在一定差異。Ⅰ型糖尿病患者通常為胰島素終身依靠,Ⅱ型患者則主要需要增加胰島素敏感性。

目前臨床應用的胰島素有多種型別,它們在體內的存在時間和發揮作用的時間也有較大的差異:

速效胰島素,使用後15分鐘開始發揮作用,但藥效只持續2到4小時。

短效胰島素(亦稱常規胰島素),體內起效時間(30分鐘)和持續時間(3-6小時)都比速效胰島素稍長。

長效胰島素,使用後通常2-4小時後才發揮作用,但可持續24小時,因此可滿意全天胰島素需求,在早上或睡前使用長效胰島素可控制一整天血糖水平。

超長效胰島素,通常6小時候起效,可持續36到42小時,它與長效胰島素的另一大不同在於沒有濃度峰值(藥效比較平穩),可有效減少低血糖風險。

除常用打針型胰島素外,還有吸入式胰島素,屬速效或短效胰島素範圍(持續3小時左右)。

日常應用通常以長效胰島素或超長效胰島素為主,而短效則聯合使用。

對於長期應用胰島素的Ⅰ型糖尿病患者和部門Ⅱ型糖尿病患者而言,小型可穿著的胰島素泵是一種利便選擇,可提供連續劑量的速效胰島素。目前已開發出自動胰島素輸送系統,將胰島素泵與連續血糖監測儀聯合,可及時感知血糖含量變化,並相應調整胰島素用量,更加有利於精確控制血糖。

思考題:彪子得的是哪種糖尿病?

04

胰島素誤用

胰島素是糖尿病患者的福音,但使用不當也可能帶來嚴峻的後果。

胰島素的主要目的在於降低血糖,也就是血液中的葡萄糖含量,而葡萄糖是一種極為重要的能源物質,多了雖然有害,但太少也會出題目。因此常見的兩類誤用就是胰島素不足或胰島素過量。

一個人到底該打多少胰島素?我們通常採取“從少到多、逐漸增加”的方式檢測降糖效果,終極得到一個較為適合的濃度範圍。

彪子為什麼要從冰箱裡拿胰島素?由於胰島素是一種蛋白質,體外穩定性較差,通常需要在冰箱留存。假如留存不當,很輕易造成療效下降,長期應用輕易貽誤病情。此外,使用劑量不足也輕易造成血糖控制效果不理想,不利於控制病情。

對了,低溫胰島素打針輕易不愜意,所以一般來說要提前一點兒從冰箱掏出來,緩緩再打。

打少了治不好,多打一點點是不是就沒題目了?打多了確實也很常見。因為計算錯誤、重複打針或劑型使用錯誤等緣故,使過量胰島素進入體內,造成血糖含量低於最小值,也可引發一系列不良後果。輕則頭暈、飢餓、疲憊、心跳加快、注意力不集中、出汗、皮膚蒼白……重則昏迷、喪失方向感,以及癲癇發生發火。此時應及時增補糖類,緩解低血糖症狀,嚴峻的話要及時就醫。長期使用胰島素,沒有掌握好量的話,就可能有低血糖的副作用。

如果彪子的胰島素被動了四肢舉動,那是可能打少了,仍是可能打多了?但無論是哪種情況,要產生後果,都需要動不止一次四肢舉動,也不太可能直接引發車禍。

參考文獻

[1] Vecchio I, Tornali C, Bragazzi NL, Martini M. The Discovery of Insulin: An Important Milestone in the History of Medicine. Front Endocrinol (Lausanne), 2018,9:613.

[2] FDA. 100 Years of Insulin (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

[3] Doskicz J. The 6 Types of Insulin: A Guide to Regular, Short, and Long-Acting Insulins(https://www.goodrx.com/classes/insulins/insulin-types-how-to-use)

[4] Insulin Overdose(https://www.diabetes.co.uk/insulin/insulin-overdosage.html?chann=&eid=)

[5] Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev, 2018, 98(4):2133-2223.

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