Centenario insulina 1921/2021

#insulin100 Il diabete e l’insulina spiegati ai bambini

Condivido con voi lettori italiani questa pubblicazione online (in appendice trovate tutti i riferimenti) pubblicata oggi in Frontiers for YOUNG MINDS, che spiega ai bambini e ragazzi il diabete e l’insulina proprio nell’anno del centenario dell’insulina stessa, e lo fa come lo sappiamo fare noi angloamericana, in stlle “edutainement”. Dato che la missione de Il Mio Diabete e AGD Bologna e Ricerca è educativa e formativa, informativa quale modo migliore per avviare le celebrazione del centenario a tutto campo, a cominciare proprio dai nostri bambini che, con diabete tipo 1, hanno salva la vita grazie all’insulina. Buona lettura! Hellen

Zucchero, cani, mucche e insulina: la storia di come il diabete ha smesso di essere mortale

Riassunto

Prima della scoperta dell’insulina, il diabete era una malattia pericolosa per la vita e non curabile. È stato causato da livelli di zucchero nel sangue molto alti e molti bambini sono morti a causa di esso. Nel 1922, due scienziati, Frederick Banting e Charles Best, curarono un ragazzo affetto da diabete con estratti speciali dal pancreas di una mucca. Il pancreas è un organo che si trova vicino allo stomaco. Il trattamento ha abbassato la glicemia del ragazzo a livelli normali a causa di una sostanza chimica del pancreas. Questa sostanza è stata successivamente chiamata insulina. In questo articolo leggerai di diabete e insulina. Vedrai che la scoperta finale dell’insulina si è basata sul lavoro di molti scienziati prima di Banting e Best. È una grande storia che mostra come le capacità e la determinazione di persone diverse insieme abbiano portato a una scoperta rivoluzionaria. Nel 1978,

COS’È IL DIABETE?

Un alto livello di zucchero nel sangue può essere pericoloso ed è il segno principale di una malattia chiamata diabete

Una condizione in cui i livelli di glucosio nel sangue diventano pericolosamente alti. Nel diabete di tipo 1, l’insulina non è prodotta dal pancreas. Nel diabete di tipo 2, il corpo non risponde all’insulina e il pancreas non produce abbastanza insulina. Prima dell’insulina
Una sostanza chimica prodotta dalle cellule degli isolotti di Langerhans. Il ruolo principale dell’insulina è aiutare il corpo a utilizzare il glucosio come fonte di energia.

è stato scoperto, molte persone sono morte a causa di questa malattia. Il diabete è noto da molto tempo. Gli egiziani ne hanno scritto in pergamene mediche più di 3.500 anni fa nel papiro di Ebers [ 1 ], e ci sono registrazioni di trattamenti per il diabete risalenti all’antica India e Cina [ 2 ].

Areteo di Cappadocia, un medico greco nel II secolo d.C., usò per la prima volta la parola “diabete”, che significa “sifone” o “passaggio”. Questa parola è stata scelta perché le persone con diabete non trattato avevano bisogno di urinare molto, come se l’acqua scorresse attraverso i loro corpi. Altri vecchi scrittori medici descrissero come il corpo si deperisse e suggerirono che i “rifiuti” fossero persi nelle urine. Questo si adatta a un altro segno della malattia, la perdita di peso. Altri sintomi includono sete, fame e stanchezza.

Il nome medico completo del diabete è diabete mellito. Mellito significa “addolcito con miele” ed è stato scelto per la presenza di zucchero nelle urine, che è causata da alti livelli di zucchero nel sangue. L’urina zuccherata attira gli insetti. Al giorno d’oggi possiamo misurare direttamente i livelli di zucchero nel sangue, ma prima che fosse possibile, il diabete a volte veniva rilevato testando se le formiche erano attratte o meno dalla dolcezza delle urine.

Il problema con il diabete è che, sebbene ci sia molto zucchero nel sangue, il corpo non può usarlo e invece lo elimina nelle urine. Glucosio

I carboidrati della dieta sono costituiti da unità più piccole. Il glucosio è la più comune e importante di queste unità in quanto è la principale fonte di carburante energetico per il corpo, è il tipo di zucchero più comune nel corpo ed è la principale fonte di energia per le cellule del corpo, comprese le cellule cerebrali. Quando qualcuno ha il diabete, le cellule non possono avere accesso al glucosio e invece muoiono di fame. Per risolvere questo problema, il corpo ricava energia dai grassi invece che dal glucosio. Un effetto collaterale di questo processo è che il sangue diventa molto acido. Questo si chiama chetoacidosi
Una condizione in cui il sangue diventa acido a causa della produzione di alti livelli di corpi chetonici. Quando il glucosio non è disponibile, il fegato produce corpi chetonici dalle molecole di grasso per fornire energia al cervello. e può far entrare una persona in coma o addirittura morire. È quindi estremamente importante aiutare le cellule a utilizzare il glucosio e abbassare i livelli di glucosio nel sangue.

DIVERSI TIPI DI DIABETE

Esistono due tipi principali di diabete, di tipo 1 e 2, ed entrambi sono collegati a una sostanza chiamata insulina. L’insulina è una sostanza chimica normalmente prodotta dall’organismo e controlla i livelli di glucosio nel sangue, principalmente segnalando alle cellule che hanno bisogno di assorbire il glucosio dal sangue. Nel diabete di tipo 1, le persone non possono produrre insulina. Nel diabete di tipo 2, l’insulina viene inizialmente prodotta, ma le cellule non possono rispondere adeguatamente. Questo è indicato come resistenza all’insulina

Una condizione in cui le cellule non rilevano o non rispondono all’insulina. Le cellule resistenti all’insulina non riescono ad assorbire il glucosio dal sangue e quindi non possono utilizzare il glucosio per il loro fabbisogno energetico. In entrambi i casi, il glucosio non viene spostato nelle cellule. Con il tempo, le persone che sviluppano il diabete di tipo 2 diventano anche meno brave a produrre insulina.

COSA CAUSA ALTI LIVELLI DI GLUCOSIO NEL SANGUE?

Il nostro corpo riceve energia dagli alimenti che mangiamo. Le parti principali del cibo sono grassi, carboidrati e proteine. I carboidrati sono una fonte energetica essenziale e si trovano negli alimenti, come il pane, il riso e la pasta, ma anche nella frutta, nella verdura e nei latticini. I carboidrati vengono scomposti nello stomaco e nell’intestino in unità più piccole, compreso il glucosio. Nell’intestino tenue, il glucosio viene trasferito nel flusso sanguigno. Pertanto, i livelli di glucosio nel sangue aumentano dopo un pasto. Normalmente, il sangue trasporta il glucosio alle cellule di tutto il corpo, dove viene assorbito con l’aiuto dell’insulina e utilizzato come fonte di energia.

Alcuni famosi esperimenti nel 1890 di due medici tedeschi, Oskar Minowski e Joseph von Mering, hanno dimostrato che un organo vicino allo stomaco e al fegato chiamato pancreas

Un organo che aiuta la conversione del cibo in energia nel corpo producendo messaggeri chimici (ormoni), come l’insulina. Produce anche enzimi digestivi, che aiutano ad abbattere il cibo nell’intestino tenue.

Figura 1 ) è essenziale anche per controllare i livelli di glucosio nel sangue. Se il pancreas fosse rimosso nei cani, gli animali svilupperebbero molto rapidamente gravi segni di diabete [ 3 ].

Figura 1 - Il pancreas si trova vicino allo stomaco, al fegato e all'intestino tenue.
  • Figura 1 – Il pancreas si trova vicino allo stomaco, al fegato e all’intestino tenue.
  • In questa immagine lo stomaco non è mostrato, quindi puoi vedere il pancreas. Il duodeno, che è la parte superiore dell’intestino tenue, è collegato allo stomaco (figura modificata dalla risorsa di Freepik.com).

COSA C’È DI SPECIALE NEL PANCREAS?

Nel 1869, uno studente di medicina di nome Paul Langerhans stava studiando un pancreas di coniglio al microscopio. Vide qualcosa di interessante: non tutte le cellule pancreatiche erano uguali. C’erano gruppi di cellule dall’aspetto simile sparsi in tutto il pancreas come piccole isole nel mare. Langerhans non sapeva perché le cellule fossero disposte in questo modo o se fossero diverse dal resto del pancreas. Nel 1893, questi piccoli mini-organi furono chiamati isolotti di Langerhans

Gruppi di cellule situate nel pancreas. Sono responsabili della produzione di insulina e altri ormoni dal pancreas. da un altro scienziato, Edouard Laguesse, che ha visto lo stesso schema nel pancreas umano. Ora sappiamo che ci sono circa un milione di queste isole in un pancreas umano ( Figura 2 ). Laguesse ha suggerito che queste isole potrebbero produrre una sostanza chimica che potrebbe regolare i livelli di glucosio nel sangue, ma a quel tempo era solo un’idea.
Figura 2 - Gli isolotti di Langerhans sono piccoli gruppi di cellule sparse in tutto il pancreas, qui mostrati come piccoli gruppi di punti blu.
  • Figura 2 – Gli isolotti di Langerhans sono piccoli gruppi di cellule sparse in tutto il pancreas, qui mostrati come piccoli gruppi di punti blu.
  • Il quadrato in basso a destra mostra una sezione di un vero pancreas al microscopio, dove è possibile vedere un isolotto circondato da pancreas non isolotto. Le cellule beta producono insulina e le cellule alfa producono un altro ormone pancreatico, il glucagone. L’insulina e il glucagone vengono rilasciati nel flusso sanguigno attraverso un tipo di vaso sanguigno, l’arteria splenica (frecce viola pallide). Il rilascio di enzimi digestivi nell’intestino tenue è mostrato con frecce arancioni (vedi glossario) (da: Wikimedia Commons: Il pancreas).

Altre osservazioni hanno aiutato gli scienziati a sviluppare ulteriormente questa idea. Il pancreas è collegato all’intestino tenue tramite un tubo chiamato dotto pancreatico. Se questo tubo è stato bloccato sperimentalmente, tutte le cellule non insulari alla fine sono morte. Tuttavia, le isole hanno mantenuto la loro struttura normale per molto più tempo, il che ha confermato che le isole erano davvero diverse dal resto del pancreas.

Gli scienziati hanno anche notato che i livelli di glucosio nelle urine non aumentavano negli animali che avevano i dotti pancreatici bloccati, perché le loro isole stavano ancora funzionando. Al contrario, i livelli di glucosio erano alti negli animali a cui era stato rimosso l’intero pancreas. Questi tipi di esperimenti furono condotti da molti scienziati diversi da Italia, Germania, Francia e Regno Unito all’inizio del XIX secolo [ 3 ]. Hanno suggerito che solo le isole, e non il resto del pancreas, controllano il glucosio nel sangue. Successivamente è stato scoperto che le isole controllano i livelli di glucosio nel sangue attraverso la produzione di insulina.

L’INSULINA PRODOTTA DALLE ISOLE DI LANGERHANS CONTROLLA I LIVELLI DI GLUCOSIO

Ma come sarebbe possibile procurarsi l’insulina per curare le persone con diabete? Due scienziati, con l’aiuto dei loro colleghi, sono diventati famosi per aver fatto proprio questo. Frederick Banting veniva dal Canada e ha lavorato come ufficiale medico durante la prima guerra mondiale, dove è rimasto ferito. Una volta tornato a casa, lesse degli esperimenti che altri scienziati avevano fatto e decise di isolare le isole dal pancreas ed estrarne l’insulina. Ha iniziato a lavorare nei laboratori di un professore a Toronto, John MacLeod, insieme a un assistente di ricerca, Charles Best. Condussero esperimenti con cani in cui i dotti pancreatici erano bloccati, proprio come aveva letto Banting. Poiché il pancreas non insulare si è rotto durante questo trattamento, sono stati in grado di isolare le isole.

Ottenere l’insulina fuori dalle isole era più difficile e hanno dovuto ripetere i loro esperimenti molte volte per ottenere l’insulina abbastanza pura. Insieme ad un altro membro del team, James Collip, sono stati finalmente in grado di rimuovere le sostanze chimiche indesiderate e concentrare l’insulina dal pancreas. Banting ha anche imparato che potevano usare l’estratto di pancreas dalle mucche piuttosto che dai cani. Questa è stata una scoperta importante, perché i pancreas di mucca erano disponibili da animali già uccisi per il cibo e si poteva estrarre molta più insulina. In modo interessante, gli scienziati hanno scoperto che l’insulina purificata riduceva i livelli di glucosio nel sangue quando veniva iniettata in animali diabetici e quindi erano pronti per testare l’estratto sugli esseri umani [ 4 ].

Banting e Best lavoravano dall’altra parte della strada rispetto a un ospedale dove un ragazzo di 14 anni di nome Leonard Thompson era un paziente, affetto da diabete. L’11 gennaio 1922 a Thompson fu iniettata l’insulina prodotta da Collip, Best e Banting, ma sfortunatamente non funzionò. Collip ha quindi prodotto un estratto ancora più puro, che è stato utilizzato il 23 gennaio 1922 – questa volta ha funzionato! I livelli di glucosio nel sangue di Leonard sono diminuiti, il suo sangue è diventato meno acido e si è sentito molto meglio [ 5 ]. Lo stesso è accaduto quando altre sei persone del reparto hanno ricevuto il trattamento.

Questo è stato il punto di svolta: significava che il diabete non era più mortale. Ma c’era ancora del lavoro da fare. Erano necessarie grandi quantità di insulina, quindi gli scienziati hanno sviluppato metodi per aumentarne la produzione. Hanno anche scoperto il codice genetico dell’insulina umana e organizzato esperimenti intelligenti in cui quel codice è stato inserito nei batteri che avrebbero prodotto grandi quantità di insulina umana. Nel 1978, l’insulina umana è stata prodotta per la prima volta da batteri e oggi continua a salvare milioni di vite.

UNA SCOPERTA, MOLTI SCIENZIATI

Banting e MacLeod ricevettero il premio Nobel nel 1923, ma la scoperta dell’insulina fu dovuta al lavoro di molti scienziati. È iniziato con osservazioni mediche nel mondo antico e ha continuato a coinvolgere persone provenienti da paesi di tutta Europa e America. Scienziati di tutto il mondo conducono ancora ricerche sul diabete. Alcuni scienziati lavorano per migliorare il trattamento del diabete e altri indagano sul motivo per cui le isole smettono di produrre insulina in primo luogo. Alcuni studiano se alcune cellule possono essere modificate per diventare come isolotti, in modo che producano insulina. Ma l’obiettivo finale è trovare un giorno un modo per prevenire o addirittura curare il diabete, che migliorerà e salverà la vita di milioni di persone in tutto il mondo.

Glossario

Diabete : ? Una condizione in cui i livelli di glucosio nel sangue diventano pericolosamente alti. Nel diabete di tipo 1, l’insulina non è prodotta dal pancreas. Nel diabete di tipo 2, il corpo non risponde all’insulina e il pancreas non produce abbastanza insulina.

Insulina : ? Una sostanza chimica prodotta dalle cellule delle isole di Langerhans. Il ruolo principale dell’insulina è aiutare il corpo a utilizzare il glucosio come fonte di energia.

Glucosio : ? I carboidrati della dieta sono costituiti da unità più piccole. Il glucosio è la più comune e importante di queste unità in quanto è la principale fonte di carburante energetico per il corpo.

Chetoacidosi : ? Una condizione in cui il sangue diventa acido a causa della produzione di alti livelli di corpi chetonici. Quando il glucosio non è disponibile, il fegato produce corpi chetonici dalle molecole di grasso per fornire energia al cervello.

Resistenza all’insulina : ? Una condizione in cui le cellule non rilevano o non rispondono all’insulina. Le cellule resistenti all’insulina non riescono ad assorbire il glucosio dal sangue e quindi non possono utilizzare il glucosio per il loro fabbisogno energetico.

Pancreas : ? Un organo che aiuta la conversione del cibo in energia nel corpo producendo messaggeri chimici (ormoni), come l’insulina. Produce anche enzimi digestivi, che aiutano ad abbattere il cibo nell’intestino tenue.

Isole di Langerhans : ? Gruppi di cellule localizzate nel pancreas. Sono responsabili della produzione di insulina e altri ormoni dal pancreas.

CONFLITTO D’INTERESSE

L’autore dichiara che la ricerca è stata condotta in assenza di rapporti commerciali o finanziari che potrebbero essere interpretati come un potenziale conflitto di interessi.

RINGRAZIAMENTI

La Figura 1 è stata progettata utilizzando una risorsa da Freepik.com e la Figura 2 è stata modificata dal deposito di immagini gratuito Wikimedia Commons (File 1820: The Pancreas; OpenStax College / CC BY ( https://creativecommons.org/licenses/by/3.0 ).

Riferimenti

[1] ? Loriaux, DL 2006. Diabetes and the Ebers Papyrus 1552 BC Endocrinologist 16: 55–6. doi: 10.1097 / 01.ten.0000202534.83446.69

[2] ? Oubre, AY, Carlson, TJ, King, SR e Reaven, GM 1997. Dalla pianta al paziente: un approccio etnomedicale all’identificazione di nuovi farmaci per il trattamento della NIDDM. Diabetologia 40: 614–7. doi: 10.1007 / s001250050724

[3] ? Vecchio, I., Tornali, C., Bragazzi, NL e Martini, M. 2018. La scoperta dell’insulina: una tappa importante nella storia della medicina. Davanti. Endocrinol. 9: 613. doi: 10.3389 / fendo.2018.00613

[4] ? Rosenfeld, L. 2002. Scoperta dell’insulina e controversia. Clin. Chem. 48: 2270–88. doi: 10.1093 / clinchem / 48.12.2270

[5] ? Banting, FG, Best, CH, Collip, JB, Campbell, WR e Fletcher, AA 1922. Estratti pancreatici nel trattamento del diabete mellito. Rapporto preliminare. Può. Med. Assoc. J. 12: 141–6.

Rispondi

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.