Záznamy o cukrovce máme už ze starověkého Řecka, Říma, Egypta ale i Číny a Indie. Jedná se tedy o chorobu, která tu s námi je pravděpodobně od nepaměti. V té době se léčila převážně modlitbami, staří Řekové potom měli sofistikovanější způsob - nemocnému se dávalo jíst jen tak málo, aby neumřel hlady.

Faktem zůstává, že cukrovka byla ještě před sto deseti lety neléčitelnou nemocí. Pokud by ti v roce 1900 v deseti letech diagnostikovali diabetes, tak tvoje průměrná doba dožití by byla 1,3 roku. V letech mezi 1914—1922 to bylo 2,6 roku života a to jen díky tomu, že se znovu začali používat drastické diety, které měli eliminovat rozvoj ketoacidózy a následného komatu a úmrtí.

V roce 1921 však došlo k objevu, který měnil celé dosavadní paradigma. Objev inzulinu a pochopení jeho funkce při regulaci glykemie se stal bezesporu jedním z největších objevů v oblasti medicíny v minulém století. Pojďme si ten příběh povědět.

---

Jak jsme k inzulínu přišli

Abychom se vrátili až na začátek, musíme ještě o pár století zpět. V roce 1683 se švýcarský anatom Conrad Brunner ujal psa, kterého našel v lese. Tento pes byl zraněný od rozzuřeného kance, měl rozpárané břicho a chyběla mu velká část slinivky. Conrad jej ošetřil, ale pes stále chřadnul - zhubnul, měl neukojitelnou žízeň a hlad (tedy typické příznaky cukrovky). Po několika týdnech si jeho nový pán všiml, že se začíná zotavovat a do svého deníku si poznamenal: “...soudím, že slinivka není životně důležitý orgán, protože z něj stačí jen malá část, cukrovka nevzniká a pokračuje zdravý život.” jak blízko a zároveň daleko byl tehdy od skutečné pravdy.

V polovině 19. století berlínský patolog Rudolf Virchow prohlásil, že slinivka kromě trávicích enzymů produkuje i látku, která přestupuje do krve. A o několik let později pánové George Zülzer a Nicolae Paulesco objevili inzulín, ale nezavedli jej do léčebné praxe. Objev jim tak nebyl připsán.

Za skutečné objevitele inzulinu jsou považování chirurg Frederick Grant Banting a jeho pomocník - tehdy student medicíny - Charles Herbert Best. Když se Banting vrátil z bojišť první světové války dostal se mu do rukou článek o látce ze slinivky, která má ovlivňovat metabolismus cukru v těle. Článek jej zaujal, navrhl experiment a u svého tehdejšího vedoucího si vyžadonil pokusnou místnost a zvířata, na kterých by mohl pokusy provádět - psy. Byl mu přidělen i výše zmíněný pomocník Charles Best. Výzkum to nebyl jednoduchý. V poválečné době byl nedostatek snad všeho. Pánové pracovali tvrdě, dokonce Banting musel prodávat nábytek ze svého domu a nakonec i samotný dům aby měli na jídlo pro sebe i pro své psy. Nakonec se v květnu 1921 dostavil první výsledek. Extrahovaný vodný výtažek ze slinivky vstříkli do krve diabetického psa a zaznamenali pokles glykémie. Banting okamžitě pochopil, že jsou na prahu velkého objevu. Po dalších pokusech se odvážili podat výtažek i člověku - prvním zaznamenaným případem byl doktor Joseph Gilchrist, kterému se stav jeho cukrovky významně zlepšil. Pánové si nechali inzulin patentovat a tento patent následně prodali za symbolický jeden dolar univerzitě v Torontu, na které jejich výzkum probíhal. Za zmínku ještě stojí, že tento objev byl v roce 1923 odměněn Nobelovou cenou za fyziologii a medicínu.

Inzulín bylo z počátku potřeba pro nemocné extrahovat ze slinivek jatečných zvířat - především prasat a hovězího dobytka. Inzulin, který produkují tato zvířata není ten stejný inzulin, který produkujeme my, lidé. Často docházelo k nežádoucím účinkům, ale svůj účel to splnilo. Diabetik mohl být léčen.

V osmdesátých letech za pomocí metod molekulární biologie bylo umožněno vytvářet obrovské množství tzv. rekombinantního inzulinu (znamená, že byl vytvořen pomocí metod genomového inženýrství), který stačil pro všechny. Nápad jistě dobrý, výsledky, alespoň z počátku, nebyly dobré. Vědci vzali gen z lidských buněk, který je jakousi předlohou nebo receptem pro tvorbu inzulinu a vložili jej do bakterie Escherichia coli. Tento malý organismus obývá symbioticky naše střevo a i dnes se hojně využívá pro produkci nejrůznějších doplňků stravy, léčiv a podobně. Takto geneticky modifikovaná bakterie najednou byla schopna tvořit lidský inzulin, který mohl být izolován, skladován a distribuován potřebným. Jednalo se o skutečně lidský inzulin, žádnou podobně příbuznou strukturu jako v případě hovězího, či prasečího inzulinu. Odstranila se tak většina nežádoucích účinků a kvalita života diabetiků opět narostla. Dnes jsme schopni tvořit inzulin s délé, středně, či krátce trvajícím účinkem, který si nemocný může injektovat dle potřeby (více v kapitole 5). Kvalita života diabetiků se tak i nadále zvyšuje a správně léčený diabetik má dnes velmi podobnou délku života jako zdravý člověk. Jaký kus cesty prošla léčba diabetu za posledních sto let! Z prognózy 1,3 roku života od diagnózy až po stejně dlouhou délku dožití jako zdravý jedinec. Tomu říkám úspěch.

---

Kde se inzulin tvoří

V minulé kapitole jsme si řekli, že inzulin se tvoří v tzn. beta buňkách slinivky. Pojďme si o tom nyní říct víc.

Slinivka břišní - neboli pankreas - má dvě zásadní funkce. První z nich je produkce trávicích enzymů, které jsou následně uvolňovány do dvanáctníku a jsou důležité při trávení (viz kapitola 1). Druhou, pro naše povídání důležitější funkcí, je produkce hormonů v tzv. Langerhansových ostrůvcích, které byli pojmenovány po panu Paulu Langerhansovy, který je jako první popsal. Zabírají jen asi 2—3% hmotnosti celé slinivky. Jsou složeny z tzn. alfa, beta a delta buňek. Pro nás nejdůležitější jsou beta buňky. Jsou to buňky schopné tvořit inzulin a je to také jejich hlavní úkol.

Inzulin je protein a vytvořit protein chvíli trvá. Je potřeba najít v DNA ten správný recept a potom podle něj výsledný protein “uvařit” odborně se tomuto procesu říká proteosyntéza. Slinivka však na zvýšenou glykémii musí reagovat okamžitě, rychleji než trvá tento protein vytvořit. Proto si jej beta buňky tvoří do zásoby a uchovávají jej až do doby, kdy je potřeba jej použít. Tím se podstatně zkracuje doba potřebná k reakci a vyplavení inzulinu.

---

Jak tělo ví, že je čas na inzulin?

V minulé kapitole jsme nakousli téma komunikace mezi buňkami. Tato nepřetržitá komunikace je pro správné fungování jakéhokoli mnohobuněčného organismu naprosto klíčová. Schopnost předat sousední, ale i velmi vzdálené buňce v organismu nějakou zprávu nebo informaci a zároveň být schopen si od ní “přečíst” odpověď je zásadní. Říkáme tomu buněčná signalizace a pojďme si o ní nyní říct víc.

Povídali jsme si o hormonech, látkách, které tento signál zprostředkovávají. Jsou tedy samotnou informací pro svoji cílovou buňku. Jak ale každá buňka pozná, jestli ta nebo ona informace byla adresována právě jí nebo sousedovi? A jak na tuto informaci reagovat? Je třeba odpovědět nebo se jednalo jen o zprávu jedním směrem? Podobně jako když ti kamarád pošle zprávu - prostě víš, že na některé zprávy je potřeba odpovědět a část z nich je jen potřeba zaregistrovat a zachovat se podle jejich obsahu.

Buňky, které mají číst konkrétní signál mají na svém povrchu, v cytoplazmatické membráně, vystavený receptor. Jedná se opět o protein, který váže konkrétní signální molekulu (hormon). Tento receptor následně v buňce spouští další kaskádu dějů, které vyústí v odpověď buňky na onu informaci, kterou měl hormon předat. Buňka se buďto přizpůsobí informaci, kterou obdržela, nebo může vyslat odpověď. Jinou signální molekulu, která zprostředkuje informaci do jiné cílové buňky nebo orgánu.

Tato komunikace může probíhat na úrovni endokrinní (sekrece dovnitř), kdy je signální molekula rozeslána krví do celého organismu (například právě inzulin). Reakce může probíhat také na úrovni exokrinní (sekrece ven, většinou na nějaský povrch), příkladem zde může být například tvorba žaludečních šťáv v žaludku po příjmu potravy, kde signálem je sousto v ústech a jeho následné spolknutí. Reakcí, tedy odpovědí na tento podmět je právě sekrece kyseliny chlorovodíkové a peptidáz do žaludku. Dalším významným způsobem komunikace může být parakrinní sekrece (sekrece “k sousedovi”), zde se jedná o signalizace buňky jen svému nejbližšímu okolí. Příkladem může být regulace zánětu v místě infekce.

Kolik inzulínu je potřeba?

Tohle všechno je pěkné, ale pořád nevíme jak beta buňka pozná kolik inzulínu je potřeba uvolnit. Glukóza se dostává do beta buňky a začíná tak její zpracování na využitelnou energii. Právě to množství, které vstoupí do buňky je signálem pro to, kolik inzulínu je potřeba uvolnit do oběhu. Vlastně je to celé velmi jednoduché. Když je glykémie v normě, tak beta buňka přijímá toto “normální” množství glukózy, toto množství je úměrné její sekreci inzulinu. Pokud množství glukózy v krvi poklesne, tak se sníží i množství glukózy vstupující do beta buňky a ta tak utlumí sekreci inzulinu (což je zároveň signál pro játra, že mají začít uvolňovat nashromážděný glykogen). Naopak pokud je glykémie zvýšená, tak do beta buňky vstupuje větší množství glukózy, buňka je schopna to rozpoznat a podle toho patřičně zvýší sekreci inzulinu, který vydá pokyn svalům, játrům případně tukové tkáni, že je potřeba nadbytečnou glukózu uschovat do zásoby. Sekretovaný inzulin se poté v beta buňce dosyntetizuje, aby se doplnili zásoby připravené k okamžitému použití. Tento cyklus se neustále opakuje, nikdy nekončí a díky této nikdy nekončící práci je naše krevní hladina glukózy tak přísně regulována.

Co přesně inzulin v buňce způsobuje?

Jak jsme si už řekli, inzulin je hormon a většina hormonů “komunikuje” s receptorem na povrchu cílově buňky. Inzulin v tomhle není výjimkou. Inzulin nasedá na cílový receptor na cílové buňce (což může být sval, játra, beta buňka pankreatu, tuková buňka...) a způsobuje odezvu. Důsledků takového děje je více - výsledkem signálu “máme nadbytek glukózy” je sled reakcí jejichž důsledkem je zaprvé to, že buňka na svém povrchu vystaví více transportérů pro glukózu, aby se tento energetický zdroj mohl dostat do buňky ke zpracování. Působením inzulinu se na povrch buněk vystaví více GLUT4 transportéru, který je tkáňově specifický a to především pro svaly, tukovou tkáň a játra.

Dalším důsledkem je, že ve svalech a játrech inzulin zastaví tzv. glykogenolýzu - tedy rozpad zásobního glykogenu na jeho základní kameny. Když máte dost energie, tak nepotřebujete brát z rezerv. A také zastaví lipolýzu (využívání tukových zásob jako zdroj energie) A právě naopak, spustí se glykogeneze - tedy tvorba glykogenu a tvorba rezerv. Další skvělou funkcí lidského těla je, že si umí vyrobit glukózu a to konkrétně z některých aminokyselin a nebo z některých částí zásobních tuků. Tento proces - zvaný glukoneogeneze - je v případě zvýšené nabídky glukózy v organismu taky zastaven (působením inzulinu). Proč se namáhat něco vyrábět, když je možné jen šáhnout a dostanete co potřebujete. Je až fascinující co všechno se v buňce může odehrát působením jedné jediné molekuly…

Jednoduše řečeno inzulin v buňce zapíná program pro zpracování a uskladnění glukózy. V případě, že je inzulinu málo je zapnut program pro využití rezerv, které byli vytvořeny v době blahobytu.

V této kapitole jsme si shrnuli jak došlo k objevení inzulinu a jaké důsledky tento významný objev měl. Také jsme si povídali o tom, kde přesně se inzulin v těle tvoří a jak je řízeno jeho uvolňování do krevního oběhu a tím regulován metabolismus glukózy a jakým způsobem ovlivňuje metabolismus glukózy.

I v této kapitole se objevilo spousta nových pojmů. Dokážeš je všechny najít v osmisměrce?

(Pro označení hledaného slova je třeba kliknout na první a poslední písmeno.)