弗雷德里克·格兰特·班廷

1923年诺贝尔生理学或医学奖得主

弗雷德里克·格兰特·班廷(Banting,Sir Frederick Grant，1891年11月14日-1941年2月21日)，加拿大生理学家、外科医师。与C.H.贝斯特等一同从动物胰腺中提得可供临床应用的胰岛素，为临床治疗糖尿病作出贡献，因此获1923年诺贝尔生理学或医学奖。1891年11月14日生于加拿大安大略省阿利斯顿，1941年2月21日因飞机失事卒于纽芬兰。1916年毕业于多伦多大学医学院后即应征入伍，任军医上尉，曾到英国和法国前线。复员后在韦仕敦大学舒立克医学院进行研究，兼讲授解剖学与生理学。1921年回加拿大，在多伦多大学医学院任职，1923年升教授。第二次世界大战期间，从事航天医学研究。

生平经历

医学殿堂

班廷在多伦多大学，开初学习作牧师的课程，以后转而学习医学。1916年他获得了医学学位后，在第一次世界大战后两年中，作为一名军医在海外服役。于康布雷受伤，1918年由于他在炮火中表现的英勇精神而荣获陆军十字勋章。

行医后不久，班廷对糖尿病发生了兴趣，糖尿病主要生化症状是出现高血糖，结果尿中出现葡萄糖。在那个时代，糖尿病意味着慢性死亡。

提出质疑

约在这三十年前，曾怀疑胰腺与此病有关系，因为切除实验动物的胰腺后，便产生类似糖尿病的情况。斯塔林和贝利斯提出激素的概念之后，推测胰腺产生一种激素，能控制人体内糖分子的代谢，是合乎逻辑的，此种激素分泌不足则造成糖的积聚而导致糖尿病。

当然胰腺的主要功能是分泌消化液。然而，胰腺内散布有许多细胞团（称为“兰格罕氏岛”，半个世纪前兰格罕氏首先给以描述的），这些细胞团与胰腺的其它部分不同，可能就是产生激素的地方。此种激素称胰岛素。

著名的肯达耳曾经成功地分离出一种激素---甲状腺素，于是许多人都想试图从胰腺中提取胰岛素。倘若能成功，那么提出的激素一定有助于糖尿病的患者，当连续治疗时，他们将可以痊愈。所有分离胰岛素的尝试都失败了。因为一将胰腺研碎，胰腺内的消化酶就将胰岛素分子（蛋白质）破坏。

1920年班廷看到一篇论文中记述如何结扎输送消化液至肠内的胰腺管时，就引起胰腺退化。这给了班廷以关键性的启发。兰格罕氏岛（胰岛）不参与分泌消化液，所以它不退化。假使除了胰岛外胰腺退化了，那么就除去了破坏胰岛素的消化酶，于是胰岛素仍将完整无损。

1921年他怀着这种想法到了多伦多大学，经过一番周折以后，他说服了生理学教授麦克劳德，答应给他几间实验室，并且委派一位合作者，就是贝斯特，以后，麦克劳德离开那里去渡暑假。

著名实验

班廷和贝斯特结扎了几支狗的胰管，待七周后，这些狗的胰腺都萎缩了，并且失去了消化器官的功能，然而胰岛在外观上仍是完好的。他们从这些胰腺中分离出一种液体，给因切除胰腺而患糖尿病的狗。此提取物很快制止了糖尿病的症状。班廷和贝斯特称此激素为isletin，而麦克劳德主张用一有趣味的、比较古老的名称insulin（胰岛素）。

获诺贝尔奖

实验于1922年完成，1923年班廷和麦克劳德获得诺贝尔生理学或医学奖，这是加拿大人首次获得诺贝尔奖。自那时以后，许许多多的糖尿病患者便能够正常生活了，其中有伊斯特曼、迈诺特，还有英国的乔治五世和作家威尔斯。

英年早逝

第二次世界大战爆发后，他又参加了战地医疗工作，为一名少校，在加拿大军队中服役，但此次很不幸。在纽芬兰上空因飞机失事而牺牲。

辉煌人生

19世纪后叶至20世纪初许多学者推测糖尿病与胰腺激素有关系，并称该激素为胰岛素，但口服动物胰脏治疗糖尿病无效。他推想，口服动物胰脏后，其中的激素可能在胃中为胰蛋白酶所破坏，若结扎动物胰管使产生胰蛋白酶的细胞萎缩而产生胰岛素的细胞不受影响，并将胰腺提取物注射应用，当可生效。1921年多伦多大学研究糖代谢的专家麦克劳德教授给他提供实验室，派贝斯特为助手。班廷和贝斯特结扎狗的胰导管6～8周后，摘出胰腺进行提取，将提取物给实验性糖尿病的狗注射，证明其有降低血糖、治疗糖尿病的作用，他们称此物为岛素。继之，擅长生物化学的J.B.科利普也参加改进提取、纯化岛素的工作，他们终于提得较纯的岛素，并将其名称改为胰岛素。1922年利用胰岛素进行第一例临床试验，获得成功。麦克劳德又改进提取方法，使胰岛素能批量生产，挽救了许多糖尿病人的生命。班廷获诺贝尔奖后，将奖金之半分给贝斯特，麦克劳德亦将奖金之半分给科利普。1923年加拿大议会授予班廷终身年金，并建立班廷研究基金，还在多伦多大学建立班廷－贝斯特医学研究所，任命他为所长。后班廷从事癌症、冠心病、硅肺等的研究。

主要著作

代表作有《胰腺提取物用于糖尿病的治疗》、《胰岛素、内分泌与临床》。

突出贡献

产生原因

糖尿病是一种常见的代谢内分泌疾病，是由遗传和环境因素相互作用而引起的临床综合征(慢性、全身性、代谢性疾病)。是由于人体内胰岛素绝对或相对缺乏所至，以高血糖为主要特征，是一种终生疾病。当人体中缺乏胰岛素或者胰岛素不能有效发挥作用或者靶组织细胞对胰岛素敏感性降低时，血液中的葡萄糖不能按正常方式进入细胞内进行代谢，导致血液中的葡萄糖浓度异常增高，发生糖尿病。糖尿病发生后,引起糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱。糖大量从尿中排出，并出现多饮、多尿、多食、消瘦、头晕、乏力等症状。如得不到很好地控制，进一步发展则引起全身各种严重的急、慢性并发症，可导致眼、肾、神经、皮肤、血管和心脏等组织、器官的慢性并发症，以致最终发生失明、下肢坏疽、尿毒症、脑中风或心肌梗死，严重威胁身体健康。班廷的成就无疑为人类战胜糖尿病做出了不可替代的贡献，从此糖尿病便不再是不治之症。

研究成果

胰岛素是一种蛋白质类激素,体内胰岛素是由胰岛β细胞分泌的。在人体十二指肠旁边，有一条长形的器官，叫做胰腺。在胰腺中散布着许许多多的细胞群，叫做胰岛。胰岛素是由胰岛β细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的激动而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素合成的控制基因在第11对染色体短臂上。基因正常则生成的胰岛素结构是正常的；若基因突变则生成的胰岛素结构是不正常的，为变异胰岛素。在β细胞的细胞核中，第11对染色体短臂上胰岛素基因区DNA向mRNA转录，mRNA从细胞核移向细胞浆的内质网，转译成由105个氨基酸残基构成的前胰岛素原。前胰岛素原经过蛋白水解作用除其前肽，生成86个氨基酸组成的长肽链——胰岛素原（Proinsulin）。在肝脏，先将胰岛素分子中的二硫键还原，产生游离的AB链，再在胰岛素酶作用下水解成为氨基酸而灭活。胰岛β细胞中储备胰岛素约200U，每天分泌约40U。胰岛素能促进全身组织对葡萄糖的摄取和利用，并抑制糖原的分解和糖原异生，因此，胰岛素有降低血糖的作用。胰岛素分泌过多时，血糖下降迅速，脑组织受影响最大，可出现惊厥、昏迷，甚至引起胰岛素休克。相反，胰岛素分泌不足或胰岛素受体缺乏常导致血糖升高；若超过肾糖阈，则糖从尿中排出，引起糖尿；同时由于血液成份中改变(含有过量的葡萄糖)，亦导致高血压、冠心病和视网膜血管病等病变。胰岛素降血糖是多方面作用的结果：促进肌肉、脂肪组织等处的靶细胞细胞膜载体将血液中的葡萄糖转运入细胞；通过共价修饰增强磷酸二酯酶活性、降低cAMP水平、升高cGMP浓度，从而使糖原合成酶活性增加、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解；通过激活丙酮酸脱氢酶磷酸酶而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶A，加快糖的有氧氧化；通过抑制PEP羧激酶的合成以及减少糖异生的原料，抑制糖异生；抑制脂肪组织内的激素敏感性脂肪酶，减缓脂肪动员，使组织利用葡萄糖增加。胰岛素一方面促进细胞对氨基酸的摄取和蛋白质的合成，一方面抑制蛋白质的分解，因而有利于生长。腺垂体生长激素的促蛋白质合成作用，必须有胰岛素的存在才能表现出来。因此，对于生长来说，胰岛素也是不可缺少的激素之一。胰岛素还可促进钾离子和镁离子穿过细胞膜进入细胞内；可促进脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷(ATP)的合成。胰岛素于1921年由加拿大人.班廷和贝斯特首先发现。1922年开始用于临床，使过去不治的糖尿病患者得到挽救。用于临床的胰岛素几乎都是从猪、牛胰脏中提取的。不同动物的胰岛素组成均有所差异，猪的与人的胰岛素结构最为相似，只有B链羧基端的一个氨基酸不同。80年代初已成功地运用遗传工程技术由微生物大量生产人的胰岛素，并已用于临床。1955年英国F.桑格小组测定了牛胰岛素的全部氨基酸序列，开辟了人类认识蛋白质分子化学结构的道路。1965年9月17日，中国科学家人工合成了具有全部生物活力的结晶牛胰岛素，它是第一个在实验室中用人工方法合成的蛋白质。稍后美国和联邦德国的科学家也完成了类似的工作。70年代初期，英国和中国的科学家又成功地用X射线衍射方法测定了猪胰岛素的立体结构。这些工作为深入研究胰岛素分子结构与功能关系奠定了基础。人们用化学全合成和半合成方法制备类似物，研究其结构改变对生物功能的影响；进行不同种属胰岛素的比较研究；研究异常胰岛素分子病，即由于胰岛素基因的突变使胰岛素分子中个别氨基酸改变而产生的一种分子病。这些研究对于阐明某些糖尿病的病因也具有重要的实际意义。

糖尿病研究

一个需要详细说明的事实：1921年他和同事一起结扎了几支狗的胰管，待七周后，这些狗的胰腺都萎缩了，并且失去了消化器官的功能。实验于1922年完成。

1923年班廷和麦克劳德获得医学和生理学诺贝尔奖。这是加拿大人首次获得诺贝尔奖。当时，班廷准备放弃诺贝尔奖，因为奖金给了麦克劳德一份，而没给贝斯特，可是麦克劳德仅仅是提供给班廷实验室，而贝斯特和应该承受他劳动应得的一份。很不容易地劝服班廷接受了奖金，当他接受了奖金以后，分给贝斯特一半。1923年加拿大议会通过授给班廷以年金，并给他建立班廷研究基金。在多伦多大学设立了班廷-贝斯特教授职位，1934年授予班廷爵士职位。

Banting发现胰岛素，以及上个世纪中国科学家首次合成人工胰岛素，都可以成为糖尿病史上的里程碑事件。直到1988年，美国内分泌专家Reaven提出多数糖尿病人在发病之初并非胰岛素分泌不足，而常常是高于健康人的水平。由此才开始对胰岛素抵抗的关注。天津医科大学王英博士与聂文涛医生在《糖尿病行为医学技术指南》中指出狗切除胰腺所制造的糖尿病动物模型只是患病比例最少数的一种，可称之为继发性糖尿病或β型糖尿病。

胰岛素的发现和胰岛素的合成，使众多继发性糖尿病患者获得了生存机会。同时，也为胰岛素抵抗等理论的提出奠定了生物学基础，成为永远值得纪念的医学发现。美国糖尿病协会（ADA）为了纪念Banting的贡献，把每年的全美糖尿病最高奖项命名为Banting奖。

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