Un dosaggio errato di insulina può essere fatale? Discussione scientifica della scena in The Long Season

Nel primo episodio del celebre thriller "The Long Season", il secondo protagonista maschile Gong Biao (Biaozi), affetto da diabete, tira fuori dal frigorifero una siringa per l'insulina e scopre che "la bilancia era sbagliata". Questo piccolo dettaglio attirò molta attenzione a causa della morte di Biaozi alla fine della commedia, e in molti ipotizzarono che Biaozi fosse stato assassinato. Quanto gravi saranno le conseguenze se si assume troppa o troppo poca insulina? Cominciamo con i principi più basilari.

Scritto da Guo Xiaoqiang (Istituto di educazione fisica di Hebei)

Sete, fame, minzione frequente, stanchezza, perdita di peso... Gli esseri umani conoscono i sintomi del diabete da migliaia di anni, che possono essere riassunti con "tre di più e uno di meno", ovvero "bere di più, mangiare di più, urinare di più e perdere peso". In realtà, l'impressione più immediata è che l'urina diventi dolce, da cui deriva anche il nome "diabete". Sebbene il diabete abbia una lunga storia e sia molto diffuso, gli esseri umani sono da tempo impotenti nei suoi confronti. Sebbene nella storia siano esistite numerose cosiddette "prescrizioni miracolose" e "buone prescrizioni", alla fine si è dimostrato che hanno avuto scarsi effetti pratici. Anche alla fine del XIX secolo, la terapia della fame, che si concentrava principalmente sulla riduzione dell'assunzione di zucchero, era ancora la migliore opzione terapeutica. Nella popolare serie TV "The Long Season", il protagonista Biaozi è un diabetico che ama il barbecue. Immaginate quanto crudele sarebbe stata per lui questa terapia. E l'effetto non fu dei migliori.

Solo con l'avvento dell'insulina la terapia del diabete ha subito un cambiamento radicale.

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Scoperta e applicazione dell'insulina

Nel 1889, due ricercatori tedeschi, Oskar Minkowski e Joseph von Mering, eseguirono una pancreatectomia totale su un cane. Dopo l'operazione, il cane sviluppò i sintomi del diabete, come l'aumento della glicemia, e morì poco dopo. Questo fenomeno indica che esiste una stretta relazione tra la distruzione del pancreas e l'insorgenza del diabete. Nel 1910, il fisiologo britannico Sir Edward Albert Sharpey-Schafer diede la sua spiegazione a questo fenomeno. Egli ipotizzò che il pancreas potesse secernere una sostanza che controlla lo zucchero nel sangue e che la mancanza di questa sostanza fosse la causa del diabete. Coniò il termine "insulina" per dare un nome alla sostanza magica che controlla lo zucchero nel sangue. In questo caso, significa che l'integrazione di insulina sarà in grado di risolvere efficacemente il problema del diabete. Sfortunatamente, diversi ricercatori hanno provato, senza successo, a ottenere una certa quantità di insulina dal pancreas.

Nel 1920, il giovane medico canadese Frederick Grant Banting venne a conoscenza dello stato di sviluppo dell'insulina e decise di sfidare la difficoltà di estrazione dell'insulina. Lesse la letteratura pertinente e capì che, chiudendo prima il dotto pancreatico e causando la necrosi del tessuto esocrino pancreatico, avrebbe potuto ridurre la secrezione di tripsina e impedire efficacemente che l'insulina si degradasse prima dell'estrazione con successo! Nonostante l'idea, Banting non aveva le strutture sperimentali necessarie, così cercò di collaborare con John Macleod, uno scienziato nel campo del metabolismo degli zuccheri. Macleod acconsentì al suggerimento, ma in quel momento si stava preparando a partire, così incaricò il suo assistente Charles Herbert Best di assistere Banting.

Dopo molti tentativi e miglioramenti, Banting e Best riuscirono finalmente a ottenere una certa quantità di insulina per cani relativamente purificata. Quando iniettarono queste sostanze purificate in un cane affetto da diabete grave, accadde un miracolo: il livello di zucchero nel sangue del cane scese rapidamente e vari sintomi si alleviarono, fino alla morte dell'animale per mancanza di insulina. Dopo essere tornato dal viaggio e aver appreso questa entusiasmante notizia, McLeod si rese subito conto dell'importanza clinica di questa scoperta e contattò l'ospedale per testare l'efficacia dell'insulina.

Nel gennaio 1922, Thompson, un ragazzo diabetico di 14 anni ricoverato in un ospedale di Toronto, in Canada, divenne il primo paziente a ricevere un trattamento insulinico. Sebbene l'effetto terapeutico sia diverso da quello riscontrato negli esperimenti sugli animali, l'effetto complessivo è comunque soddisfacente. Questo risultato fece molto scalpore e diede a molti diabetici la speranza di una cura. Successivamente, McLeod invitò il biochimico James Collip a migliorare ulteriormente il processo di estrazione dell'insulina, da un lato per aumentare la produzione e soddisfare le esigenze di un maggior numero di pazienti e, dall'altro, per migliorare la purezza dell'insulina, ridurre le reazioni cliniche avverse e migliorare gli effetti clinici. Ben presto, l'insulina venne estratta con successo anche da animali come maiali e mucche, e sempre più diabetici poterono ricorrere alla terapia insulinica. L'insulina artificiale cristallina che il mio Paese ha sintetizzato per la prima volta nel 1965 era ricavata da insulina bovina.

La scoperta e l'applicazione dell'insulina migliorarono notevolmente il trattamento del diabete e rappresentarono un evento fondamentale nella storia della medicina. L'anno successivo (1923) Banting e MacLeod condivisero il premio Nobel per la medicina e la fisiologia per la loro "scoperta dell'insulina", e Banting divenne il più giovane vincitore nella storia del premio (32 anni). La scoperta dell'insulina è di grande importanza e meritevole del premio Nobel. Ma perché queste due persone hanno vinto il premio? Ne nacque una controversia e alla fine Banting diede metà del premio in denaro a Best, mentre MacLeod ne diede l'altra metà a Collip.

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Sviluppo e miglioramento dell'insulina

A partire dagli anni '20, la domanda clinica di insulina è aumentata di giorno in giorno e, inevitabilmente, si sono verificate carenze di fornitura. A quei tempi, per produrre insulina si utilizzava principalmente il pancreas di mucche o maiali, ma il contenuto di insulina nel pancreas era estremamente basso, il che rendeva il processo estremamente costoso. Anche negli anni '80, i pancreas di 23.500 animali erano sufficienti solo per fornire insulina a 750 diabetici per un anno, il che rendeva questa razione proibitiva per i diabetici provenienti da famiglie a basso reddito.

Negli anni '70, l'avvento dell'ingegneria genetica cambiò radicalmente la produzione di molti farmaci, tra cui l'insulina. Nel 1978, i ricercatori della Genentech negli Stati Uniti integrarono il gene dell'insulina umana nel genoma dell'Escherichia coli e utilizzarono l'Escherichia coli per produrre insulina umana. Poiché l'Escherichia coli si riproduce rapidamente ed è facile da gestire, può essere modificato geneticamente per la produzione. Nel corso del tempo, la produzione di insulina aumentò notevolmente, il costo si ridusse notevolmente e il prezzo scese rapidamente. La tecnologia rivoluzionaria ha gradualmente sostituito i metodi di preparazione tradizionali e l'insulina geneticamente modificata è entrata nelle case della gente comune, diventando un farmaco quotidiano per la maggior parte dei pazienti diabetici. (Grazie all'ingegneria genetica, in quale altro modo Biaozi avrebbe potuto permettersi l'insulina?)

L'uso diffuso dell'insulina ha portato a un rapido sviluppo anche sotto molti aspetti. A partire dagli anni '80, i ricercatori non si sono più concentrati esclusivamente sugli effetti terapeutici dell'insulina. Invece, hanno iniziato a considerare aspetti quali la vita quotidiana dei pazienti, lo stile di vita e il comfort, in combinazione con i requisiti della "medicazione a lungo termine", il che ha portato al rapido sviluppo di forme di dosaggio dell'insulina. Uno dopo l'altro sono stati lanciati sul mercato prodotti come le penne per insulina e l'insulina inalabile, che hanno notevolmente agevolato i pazienti.

Due tipi di penne per insulina preriempite. Fonte: Wikipedia

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Come funziona l'insulina

Dopo essere stata secreta nel sangue (o dopo che l'insulina esogena è stata iniettata nel corpo), l'insulina viene trasportata in tutto il corpo. Quando incontra le cellule effettrici (chiamate "cellule bersaglio"), si combina con molecole chiamate "recettori" sulla superficie cellulare, avviando una serie di reazioni metaboliche all'interno della cellula. Una di queste è quella di accelerare la decomposizione del glucosio, aumentare l'immagazzinamento del glucosio o convertire il glucosio in grasso (pertanto l'uso prolungato di insulina può causare un aumento di peso, si dice che Fratello Biao pesi 160 libbre), raggiungendo in ultima analisi l'obiettivo di abbassare la glicemia.

La mancanza di insulina altera l'equilibrio del glucosio nel corpo, provocando alti livelli di zucchero nel sangue e una serie di danni all'organismo. Esistono due tipi di carenza di insulina. Una è la carenza assoluta, in cui l'organismo perde completamente la capacità di produrre insulina. Questo è il cosiddetto diabete di tipo 1, una malattia ereditaria. I pazienti sviluppano la malattia in una fase precoce, per questo motivo viene anche chiamata diabete giovanile. L'altra è la carenza relativa, che significa che il corpo può produrre una certa quantità di insulina, ma l'effetto legante dell'insulina al recettore è ridotto o, per altri motivi, la sua capacità di abbassare la glicemia è indebolita. Questa situazione è chiamata diabete di tipo 2. I pazienti sviluppano la malattia tardivamente e solitamente presentano una certa predisposizione genetica. Viene anche chiamato diabete dell'adulto.

L'effetto terapeutico dell'insulina varia a seconda del tipo di malattia. I pazienti con diabete di tipo 1 sono solitamente insulino-dipendenti per tutta la vita, mentre i pazienti con diabete di tipo 2 hanno principalmente bisogno di aumentare la sensibilità all'insulina.

Esistono molti tipi di insulina attualmente utilizzati in clinica, e il loro tempo di permanenza nel corpo e il momento in cui diventano efficaci variano notevolmente:

L'insulina ad azione rapida inizia a fare effetto entro 15 minuti dall'assunzione, ma i suoi effetti durano solo dalle 2 alle 4 ore.

L'insulina ad azione rapida (detta anche insulina regolare) impiega un po' più di tempo per fare effetto nell'organismo (30 minuti) e dura un po' più a lungo (3-6 ore) rispetto all'insulina ad azione rapida.

L'insulina ad azione prolungata solitamente fa effetto 2-4 ore dopo l'assunzione, ma può durare 24 ore, soddisfacendo così il fabbisogno insulinico dell'intera giornata. L'uso di insulina ad azione prolungata al mattino o prima di andare a letto può tenere sotto controllo i livelli di zucchero nel sangue per tutto il giorno.

L'insulina ad azione ultra-lunga solitamente fa effetto dopo 6 ore e può durare dalle 36 alle 42 ore. Un'altra differenza importante con l'insulina ad azione prolungata è che non presenta picchi di concentrazione (l'efficacia è relativamente stabile), il che può ridurre efficacemente il rischio di ipoglicemia.

Oltre all'insulina iniettabile comunemente utilizzata, esiste anche l'insulina inalata, che rientra nella categoria dell'insulina ad azione rapida o breve (dura circa 3 ore).

L'uso quotidiano solitamente prevede principalmente l'uso di insulina ad azione prolungata o di insulina ad azione ultra-prolungata, con l'uso combinato di insulina ad azione breve.

Per i pazienti affetti da diabete di tipo 1 e alcuni pazienti affetti da diabete di tipo 2 che utilizzano insulina a lungo termine, una piccola pompa per insulina indossabile è una soluzione pratica in grado di fornire dosi continue di insulina ad azione rapida. È stato sviluppato un sistema di somministrazione automatica di insulina che combina una pompa per insulina con un monitoraggio continuo della glicemia. È in grado di rilevare tempestivamente le variazioni dei livelli di glucosio nel sangue e di regolare di conseguenza il dosaggio di insulina, il che favorisce un controllo più preciso della glicemia.

Domande da considerare

Che tipo di diabete ha Biaozi?

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Abuso di insulina

L'insulina è una buona notizia per i pazienti diabetici, ma un uso improprio può avere anche gravi conseguenze.

Lo scopo principale dell'insulina è quello di abbassare la glicemia, cioè il livello di glucosio nel sangue. Il glucosio è una sostanza energetica estremamente importante. Troppo è dannoso, ma anche troppo poco può causare problemi. Quindi due tipi comuni di abuso sono la mancanza di insulina o l'eccesso di insulina.

Quanta insulina dovrebbe assumere una persona? Solitamente adottiamo il metodo "da meno a più, aumentando gradualmente" per testare l'effetto di riduzione della glicemia e ottenere infine un intervallo di concentrazione più adatto.

Perché Biaozi ha preso l'insulina dal frigorifero? Poiché l'insulina è una proteina con scarsa stabilità in vitro, solitamente deve essere conservata in frigorifero. Se non viene conservato correttamente, l'efficacia può facilmente ridursi e l'uso a lungo termine può facilmente ritardare il trattamento della malattia. Inoltre, un dosaggio insufficiente può facilmente portare a un controllo insoddisfacente della glicemia, il che non favorisce il controllo della malattia.

A proposito, l'iniezione di insulina a basse temperature può facilmente causare fastidio, quindi in genere è meglio toglierla dal frigorifero un po' prima e iniettarla lentamente.

Se ne somministri troppo poco, la malattia non guarirà. Va bene se ne dai un po' di più? Giocare troppo è davvero una cosa comune. A causa di errori di calcolo, iniezioni ripetute o forme di dosaggio errate, nell'organismo entra una quantità eccessiva di insulina, che fa scendere i livelli di zucchero nel sangue al di sotto del valore minimo, il che può portare anche a una serie di conseguenze negative. I sintomi lievi includono vertigini, fame, stanchezza, tachicardia, disattenzione, sudorazione, pallore... I sintomi gravi includono coma, perdita di orientamento e crisi epilettiche. In questo momento dovresti reintegrare lo zucchero in tempo per alleviare i sintomi dell'ipoglicemia. Se i sintomi sono gravi, consultare immediatamente un medico. Se l'insulina viene utilizzata per un lungo periodo senza controllarne il dosaggio, può causare l'effetto collaterale dell'ipoglicemia.

Se l'insulina di Biaozi fosse stata manomessa, è possibile che ne abbia somministrata troppo poca o troppa? Ma in entrambi i casi, ci vorrebbe più di una mossa per produrre qualche conseguenza, ed è improbabile che provochi direttamente un incidente stradale.

Riferimenti

[1] Vecchio I, Tornali C, Bragazzi NL, Martini M. La scoperta dell'insulina: una pietra miliare nella storia della medicina. Front Endocrinol (Losanna), 2018,9:613.

[2] Autorità Nazionale per la Sicurezza Alimentare (FDA). 100 anni di insulina (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

[3] Doskicz J. I 6 tipi di insulina: una guida alle insuline regolari, brevi e a lunga durata d'azione (https://www.goodrx.com/classes/insulins/insulin-types-how-to-use)

[4] Sovradosaggio di insulina (https://www.diabetes.co.uk/insulin/insulin-overdosage.html)

[5] Pietro A., ... Meccanismi d'azione dell'insulina e resistenza all'insulina. Rivista di Fisiologia, 2018, 98(4):2133-2223.

Questo articolo è supportato dal Science Popularization China Starry Sky Project

Prodotto da: Associazione cinese per la scienza e la tecnologia Dipartimento di divulgazione scientifica

Produttore: China Science and Technology Press Co., Ltd., Pechino Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

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