Insulina

Regulação da glicémia pela hormonas glucagina e insulina

Insulina[1] é uma hormona responsável pela redução da glicémia (taxa de glicose no sangue), ao promover a entrada de glicose nas células.[2] Esta é também essencial no metabolismo de sacáridos (hidrato de carbono), na síntese de proteínas e no armazenamento de lípidos (gorduras).[3]

É produzida nas células beta das ilhotas de Langerhans, do pâncreas endócrino. Atua numa grande parte das células do organismo, como nas células presentes no fígado, em músculos e no tecido adiposo, contudo não atua em células específicas cujos transportadores membranares não são sensíveis à insulina, como é o caso das células nervosas.

Quando a produção de insulina é deficiente, a glicose acumula-se no sangue e na urina, destruindo as células por falta de abastecimento: diabetes mellitus. Para doentes nessa condição, a insulina é providenciada através de injeções, ou bombas de insulina. Recentemente foi aprovado o uso de insulina inalada. Porém, ainda existem controvérsias acerca do uso do produto comercializado pela Pfizer. A agência de saúde britânica não recomenda o uso.[4]

A insulina é um polipéptido de estrutura química plenamente conhecida, e pode ser sintetizada a partir de diversos animais. Mais recentemente, surgiram os medicamentos análogos de insulina, que constituem moléculas que, não sendo insulina, possuem as mesmas características químicas e portanto reactivas, são moléculas "de insulina" modificadas em laboratório.

O controlo da produção de insulina pelo corpo é um sistema muito complexo.

Descoberta e caracterização

Cristais de insulina.

Em 1869, Paul Langerhans, um estudante de medicina em Berlim, estudava a estrutura do pâncreas através de um microscópio quando reparou em células, antes desconhecidas, espalhadas pelo tecido exócrino. A função da "pequena porção de células", mais tarde denominada como ilhotas de Langerhans, era desconhecida, mas Edouard Laguesse posteriormente sugeriu que tais células poderiam produzir algum tipo de secreção que participasse no processo de digestão.

Em 1889, o médico germano-polaco Oscar Minkowski em colaboração com Joseph von Mehring removeu o pâncreas de um cão saudável para demonstrar o papel do órgão na digestão de alimentos. Vários dias após a remoção do pâncreas, o guarda do cão reparou que existiam muitas moscas a alimentarem-se da urina do animal. Verificou-se com o teste da urina do cão que havia açúcar nesta, o que demonstrou pela primeira vez a relação entre o pâncreas e a diabetes. Em 1901, outro passo importante foi alcançado por Eugene Opie, quando este estabeleceu claramente a ligação entre as ilhotas de Langerhans e a diabetes: "Diabetes mellitus... é causada pela destruição das ilhotas de Langerhans e ocorre apenas quando tais células são em parte ou totalmente destruídas".

Durante as duas décadas seguintes foram feitas várias tentativas de isolamento da secreção das ilhotas como um tratamento potencial de diabetes. Em 1906, Georg Ludwig Zuelzer foi parcialmente feliz no tratamento de cães com extrato pancreático, mas teve que interromper o seu trabalho. Entre 1911 e 1912, E. L. Scott da Universidade de Chicago usou extratos pancreáticos aquosos e notou uma leve diminuição da glicosúria, mas não conseguiu convencer o director da instituição com os resultados, e a pesquisa teve de ser encerrada. Israel Kleiner demonstrou efeitos semelhantes na Rockfeller University em 1919, mas o seu trabalho foi interrompido pela Primeira Guerra Mundial. Nicolae Paulescu, um professor de fisiologia da Escola Romena de Medicina, publicou um trabalho parecido em 1921 realizado na França e patenteado na Romênia, e discute-se desde então se Paulescu não tenha sido o verdadeiro descobridor da insulina.

Entretanto, o comitê do Prêmio Nobel em 1923 deu crédito pela extração prática da insulina a uma equipa da Universidade de Toronto. Em outubro de 1920, Frederick Banting lia um dos artigos de Minkowski e concluiu que Minkowski estava a estudar as secreções digestivas originalmente, e por isso não se conseguia extrair a insulina com sucesso. Ele redigiu uma nota para si mesmo: "Ligar duto pancreático do cão. Manter cães vivos até que acinos se degenerem, sobrando ilhotas. Tentar isolar secreção interna delas e aliviar glicosúria".

Ele viajou a Toronto para se encontrar com J. J. R. Macleod, que não se impressionou plenamente com a ideia. De qualquer forma, Macleod deixou à disposição de Banting um laboratório da universidade, e um assistente, Charles Best, e dez cães enquanto saía de férias no verão de 1921. O método de Banting e Best era amarrar uma ligadura ao redor do duto pancreático dos cães e, várias semanas depois, examinar que as células digestivas pancreáticas tinham morrido e sido absorvidas pelo sistema imunológico, deixando milhares de ilhotas. Isolava-se a proteína dessas ilhotas para produzir o que vinham chamando de isletina. Banting e Best mantiveram um cão pancreatectomizado vivo durante todo o verão.

Macleod viu o valor da pesquisa no seu regresso da Europa, mas pediu uma contraprova para saber se o método realmente funcionava. Várias semanas depois ficou claro que o segundo ensaio tinha sido um sucesso, e assim Macleod ajudou na publicação dos resultados em novembro daquele ano. Porém, precisavam de seis semanas para extrair a isletina, o que tornava o ensaio dramaticamente demoroso. Banting sugeriu que tentassem usar pâncreas de feto de bezerro, que ainda não teria desenvolvido glândulas digestivas, e ficou alivado pelo sucesso da empreitada.

Com a solução para a fonte de isletina, faltava agora purificar a proteína. Em dezembro de 1921, Macleod convidou o brilhante bioquímico James Collip para ajudar na tarefa, e num mês prepararam-se para um teste.

Em 11 de janeiro de 1922, Leonard Thompson, um diabético de quatorze anos, recebeu a primeira injeção de insulina. Infelizmente, o extrato estava tão impuro que ele acabou sofrendo uma reação alérgica severa, e injeções adicionais foram canceladas. Durante os doze dias seguintes, Collip trabalhou dia e noite para melhorar o extrato, e uma segunda dose foi injetada no dia 23. Desta vez foi um sucesso, não apenas em não apresentar efeitos colaterais, mas também por eliminar completamente os sintomas de diabetes. Entretanto, Banting e Best não se davam bem com Collip, porque aparentemente viam nele um intruso, e então Collip abandonou-os.

Durante a primavera de 1922, Best conseguiu melhorar as técnicas de preparo a ponto de poder extrair grandes quantidades de insulina, embora o extrato ainda permanecesse impuro. Contudo, receberam uma oferta de ajuda de Eli Lilly logo após as suas publicações em 1921, e aceitaram-na em abril. Em novembro, Lilly conseguiu a façanha de produzir grandes quantidades de insulina bastante pura. Depois disso, a insulina foi lançada no mercado.[5]

Por esta descoberta marcante, Macleod e Banting foram premiados com o Prêmio Nobel em Fisiologia em 1923. Banting, aparentemente insultado porque Best não fora mencionado, dividiu seu prêmio com ele, e Macleod imediatamente dividiu o seu com Collip. A patente da insulina foi vendida à Universidade de Toronto por um dólar.

A sequência exata de aminoácidos contida na molécula de insulina, a chamada estrutura primária, foi determinada pelo biólogo britânico Frederick Sanger. Foi a primeira vez que a estrutura de uma proteína fora completamente determinada. Por isso, ele recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1958. Em 1967, após décadas de trabalho, Dorothy Crowfoot Hodgkin determinou a conformação espacial da molécula mediante estudos de difração de raios X. Ela também recebeu um Prêmio Nobel.

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