第六十八章糖尿病人的福音
胰岛素的发明
1965年9月17日，中国科学工作者终于取得了人工合成胰岛素的成功。这是世界上
第一次人工合成的一种具有生物活力的结晶蛋白质，它的发明，为糖尿病患者带来了福音。
认知之路循序渐进
胰岛素是胰脏的一种激素，由朗格汉斯氏岛的内分泌细胞产生，成份为多肽，其中两条氨基
酸链由二硫链连结，它可以降低血糖。胰岛素在肌肉和脂肪组织内促进葡萄糖穿过细胞膜的
转移
，在肝中减少糖原异生作用。胰岛素在细胞中促进葡萄糖转化为糖原，也能促进葡萄糖的降
解以提供细胞所需的能量。它又能增进脂肪的贮藏以及促进氨基酸合成蛋白质。胰岛素的作
用与胰岛血糖素、肾上腺素的作用相拮抗。
此外，产生胰岛素的细胞对血糖量直接产生应答。如果胰岛素分泌不足，便会导致糖尿病。
糖尿病是一种奇怪的疾病，在希腊语中，糖尿病被称为“Diabetes Mellitus”。Diabetes
原意是“流动在弯管中”，比喻病人的尿很多。1675年，英国医生威廉详细介绍道：糖尿病
人不但尿多，而且还有尿甜的特征，于是，人们就又在病名后又加上一个希腊字Mellitus，
意思是“甜蜜”。这样，Diabetes Mellitus便成为糖尿病的名称，沿用至今。
糖尿病的症状是“三多一少”：“三多”即(1)多饮：尿量增多，
体内水分减少，口渴万分，迫不得已要大量饮水。(2)多尿：尿里糖分增加，会促使利尿，
于是尿量增多，一昼夜可以排尿几千毫升。(3)多食：大量糖分随尿液白白流失，如此地浪
费，使身体内能量不够，于是饥饿难忍，十分贪食。“一少”即体重减少：尽管吃得多，饮
得多，但糖分仍源源不断从尿中流失，身体始终处于饥饿状态，人就日渐消瘦。
为什么糖尿病病人的尿液像蜜糖般甜呢?
在很长一段时间里，人们对此一无所知。
19世纪后期，欧洲的一些医学家正热衷于研究人体各脏器的生理功能。他们有的反复地探索
肝、胆、胰的功能，有的仔细地解剖肠胃……1889年，在德国斯特拉堡医院里，医生梅林和
国病理学家明科夫斯基，为了进一步研究人体胰腺的消化功能，从各个动物实验角度探索
。有的实验干脆把狗的胰腺完整地切除掉，从中发现胰腺分泌的消化液的确会给人体的消化
功能带来举足轻重的影响。
同年春天的一个傍晚，梅林医生完成了一天的实验，出去散步。无意之中地发现有许多苍蝇
“嗡嗡”地叮围着一摊狗尿，而旁边还有一摊狗尿上却一个苍蝇也没有。细心的他心生疑问
，立即采样进行测定，惊奇地发现原来这是一摊糖尿。
毫无疑问，肯定有哪条狗得了糖尿病。经过检查，竟然又让他们大吃一惊，恰恰是那条被完
切除掉胰腺的实验狗得了糖尿病。它的尿招聚成群的苍蝇。这个发现使他们欣喜若狂，立即
意识到人类的糖尿病与胰腺之间肯定存在着某种不解之缘。
苍蝇叮尿的启示，揭开了人类研究胰腺功能的新篇章。从此，不少科学家煞费苦心地转入这
项课题的研究。
探析胰腺获得突破
解剖学家告诉人们这样一个事实：胰腺，生长在人体胃的后下方，长约12—15厘米，宽3—4
米，厚15—25厘米，重量约为60—100克，长条形状，正好被十二指肠环抱着。胰腺分
为头部、体部与尾部，主持日常工作的是分布在这三个部分里的两大“部门”：外分泌部和
内分泌部。外分泌部会分泌胰液，通过专门的导管——胰管，将胰液输送到肠腔里去帮助消
化，它每天分泌约1 000—2 000毫升胰液。内分泌部又名胰岛，成年人胰腺内的胰岛数量可
20—180万个，每个都是一组细胞团，分散定居在胰腺的各个部分，好像分散在海洋中的岛
屿，故得名胰岛。这些细胞会分泌内分泌物质，参与人体的新陈代谢。
胰腺与糖尿病有关系，问题的关键必定存在于胰岛中。医学家们一致认为，胰岛中的某种细
胞会分泌一种特殊物质，它可以阻止糖尿病的发生。被切除胰腺的实验狗体内没有了这种物
质，于是，便患上了糖尿病。
科学家在实验的基础上，做出的逻辑推理，有时是非常正确的。
1916年，苏格兰医生沙比—谢弗提出，胰岛产生的抗糖尿病物质，可称其为Insulin，中文
译音是英苏林。这个拉丁文，意思是“岛”，这就成为了后来胰岛素的正式名称。但是，要
从用
显微镜才能看到的胰岛细胞中分离出胰岛素谈何容易。开始，医学家们直接从胰腺组织中提
取胰岛素，结果一事无成，因为胰岛分泌的胰液中有许多酶，会破坏胰岛素，他们想尽办法
把它们分离开来，但还是不行。
1921年，加拿大医生班丁在多伦多大学麦克劳德教授的帮助下，开创了一条新的研究途径。
先将胰腺里的胰管结扎掉，让胰腺的外分泌“部门”停止工作，于是，原先胰液中的许多酶
类物质也就不再生产，在这种情况下，再去提取胰岛素。班丁找到了胰岛素，他称其为Is
letin，即“岛素”。班丁获得了成功。不过，现在医学界仍普遍采用沙比—谢弗所取的名
称——Insulin。
班丁的杰出贡献，使他和麦克劳德教授共同分享了1923年的诺贝尔生理学奖。
从此，胰岛素登入医学界大堂。
胰岛素是一种蛋白质，其分子结构又是怎样的呢?
1945年，英国生物化学家桑格和他的助手塔丕开始进行研究。他们整整花了10年的功夫，直
到1956年，才弄清楚胰岛素的分子结构：它是由两条分子链所组成的，一条叫A链，上面有2
1个氨基酸，另一条叫B链，上面有30个氨基酸。
这是一个重要的突破。广义上讲，为揭示蛋白质分子结构，桑格找到了一个突破口；狭义上
讲，由于知道了胰岛素的分子结构，作为药物使用，不必再直接从动物胰腺组织中去提取，
而可开拓人工合成的途径。这也是一个伟大的发现，为此，桑格荣获了1958年的诺贝尔化学
奖，人称他是“揭示蛋白质分子结构之父”。
联合攻关人工合成
人工合成蛋白质是人们向生物活性、向生命进军的首要方向，是人们向往已久的课题。蛋白
质如果能通过人工合成，那么，它的意义将不
仅仅是找到了无机与有机、无生命与有生命的物质之间的关系，而且，将进一步揭示和证实
关于生命、灵魂等许多重大问题的认识。由于一些多肽和蛋白质的化学结构，特别是胰岛素
的一级结构被陆续认识，通过人工方法合成具有生物学活性的多肽和蛋白质的任务，就摆在
了科学工作者的面前。
在世界各国的科学家目光聚集在蛋白质的人工合成问题的同时，1958年，由中国科学院上海
生物化学研究所、上海有机化学研究所以及北京大学的科学家汪猷、邹承鲁、钮经义、龚岳
亭、刑其毅等领导的众多科学家联合攻关，向科学发起了冲击。
北京大学生物系在国内率先合成了具有生物活性的9肽——催产素。接着中国科学院化学所
、有机化学所和北京大学化学系组织了协作组，经过近10年的艰苦奋斗，终于在1965年获得
了人工合成的牛胰岛素，并制成结晶。这是世界上第一次用人工方法合成一种具有生物活性
的蛋白质，在科学技术和哲学上都具有极其重要的意义。而且为医药工业合成比天然产物更
为有效的多肽抗生素、激素等药物开辟了广阔的前景。
牛胰岛素的合成方式是，分别合成A链21肽和B链30肽，再将A、B两条肽链经还原、氧化连接
成牛胰岛素。A链合成采取途径：先分别获得N端9肽和C端12肽，然后脱去12肽N端的保护基
，与9肽以叠氮法缩合成带有保护基的A链。B链的合成，采取8+22的途径，为了避免大链连
接时发生消旋，特在B8、B20、B23的甘氨酸残基处分段，合成了以甘氨酸为
羧基末端的肽段：B1-8、B17-20、B21-23。在不得不用其他氨基酸为C
末端时，便尽量用叠氮法或者活化酯法接肽，以保证光学纯度。
在合成A、B链的基础上进行全合成。带保护基的21肽和30肽衍生物分别用Na-液NH3处理后
，再用连四硫酸纳和亚硫酸纳进行S-磺酸化，经初步提纯后得到21肽和30肽的SSO-3衍
生物。A链和B链按12∶10分子比混合，以摩尔的疏基乙酸还原，然后在空气中氧化。其
物用小鼠惊厥法测定活力，为天然胰岛素的12%～25%。此粗制品经酸性仲丁醇提取两次
后，纯度达到50%。产物在含锌离子的缓冲液中结晶，得到的人工合成牛胰岛素在结晶形状
、电泳与层析行为、酶解图谱以及生物活性(降低血糖性能与免疫性能)等方面与天然牛胰岛
素完全相同，这充分证明了合成的结晶产物就是胰岛素。
恩格斯指出：“生命的起源必然是通过化学的途径实现”。人工合成牛胰岛素的成功，说
明人类在研究生命起源的历程中又迈进了一大步。人工合成蛋白质的成功，是人类在认识生
命、揭开生命奥秘的征途上向前跨进了重要一步。它标志着人工合成蛋白质的时代已经开始
了。
1958年，在中国历史上是一个特殊的时代。在一个政治上处于困境、技术上缺乏基础的艰苦
条件下，可想而知，中国的科学家以怎样的毅力和拼搏精神攻克了迈向生命禁区的科学堡垒
!因此，可以说人工合成牛胰岛素的成功，不仅反映出了中国科学家的聪明才智
和创造力，
而且也浸透着他们为此付出的心血和汗水。
近年来发展起来的固相多肽合成是控制合成技术上的一个重要进展。整个合成过程可以在程
控制的自动化固相多肽合成仪上进行。完全自动化，加速了多肽合成的步伐，缩短了合成的
时间。
胰岛素的空间结构早已受到人们的重视。我国科学工作者，在1965年人工合成胰岛素以后，
于1966年，在物理所、生物物理所和北京大学又组织了部分科学工作者，成立了胰岛素晶体
结构研究协作组，开始了胰岛素晶体结构测定的研究。当时生物大分子X射线研究在国际上
是一个新兴领域，中国在这方面的研究也是空白。经过几年的努力，于1967年，成功地制备
了几个质量较好的含汞、含铅胰岛素重原子衍生物，解决了测定胰岛素晶体结构的一个关键
问题。1971年得到025纳米分辨率的结构分析结果。随后，1974年又完成了018纳米、0
1
2纳米分辨率的结构分析结果，使中国生物大分子的X射线晶体分析进入了国际先进行列。
科学技术发展史上，每一项新技术、新发明的创造，无不和研究方法的改进及实验室的革新
有着密切的关系。
由人工合成胰岛素派生的活性多肽研究也蓬蓬勃勃地发展起来了。已经人工合成的，除了催
产素、增血压素、加压素类似物外，还有促黄体素释放激素、促甲状腺素释放激素、胰高血
糖素等多肽激素。此外，蛋白质的结构与功能的研究也在深入探索中。
人工合成胰岛素的发明，使糖尿病患者重新看到希望和曙光，它为医学作出了卓越的贡献，
为病人带来了福音。
