インスリンの投与量を間違えると致命的になることがありますか? 『長い季節』の場面に関する科学的考察

大ヒットサスペンスドラマ「長い季節」の第1話では、糖尿病を患う2番目の男性主人公ゴン・ピョウ（彪子）が冷蔵庫からインスリン注射器を取り出し、「目盛りが間違っている」ことに気付く。この小さな詳細は、劇の終わりに彪子が死ぬため大きな注目を集め、多くの人が彪子が殺害されたと推測しました。インスリンを多量または少なすぎる量摂取した場合、結果はどの程度深刻になりますか?最も基本的な原則から始めましょう。

著者：郭暁強（河北体育学院）

喉の渇き、空腹、頻尿、疲労、体重減少...人類は何千年も前から糖尿病の症状を知っていましたが、それは「3つ多く、1つ少なく」、つまり「より多く飲む、より多く食べる、より多く排尿する、そして体重が減る」と要約できます。実は、最も直接的な印象は尿が甘くなることで、これが「糖尿病」という名前の由来にもなっています。糖尿病は長い歴史があり、非常に一般的な病気であるにもかかわらず、人類は長い間、糖尿病に対して無力でした。歴史上、いわゆる「奇跡の処方箋」や「良い処方箋」は数多く存在してきましたが、結局のところ、実用的な効果はほとんどないことが証明されています。 19 世紀後半でも、主に糖分の摂取を減らすことに重点を置いた飢餓療法が依然として最良の治療法でした。人気テレビシリーズ「ロング・シーズン」の主人公、彪子はバーベキューが大好きな糖尿病患者です。この治療が彼にとってどれほど残酷なものか想像してみてください。そして、その効果はあまり良くありませんでした。

インスリンの登場によって初めて、糖尿病治療は根本的な変化を遂げました。

01

インスリンの発見と応用

1889年、オスカー・ミンコフスキーとヨーゼフ・フォン・メリングという2人のドイツ人研究者が犬の膵臓全摘出手術を行った。手術後、犬は血糖値の上昇など糖尿病の症状を呈し、その後まもなく死亡した。この現象は、膵臓の破壊と糖尿病の発症との間に密接な関係があることを示しています。 1910 年、イギリスの生理学者エドワード・アルバート・シャーピー・シェーファー卿は、これについて独自の説明をしました。彼は、膵臓は血糖値を制御する物質を分泌することができ、この物質の不足が糖尿病の原因であると提唱した。彼は血糖値を制御する魔法の物質に「インスリン」という造語をつけた。この場合、インスリンを補充することで糖尿病の問題を効果的に解決できるということになります。残念なことに、何人かの研究者が膵臓から一定量のインスリンを得ようと試みましたが、失敗しました。

1920年、カナダの若き医師フレデリック・グラント・バンティングはインスリンの開発状況を知り、インスリン抽出の難しさに挑戦することを決意しました。彼は関連文献を読み、まず膵管を閉じて膵臓外分泌組織を壊死させることで、トリプシンの分泌を減らし、インスリンの分解を効果的に防いでから抽出を成功させることができると痛感しました。バンティングはアイデアを持っていたものの、自身に必要な実験設備がなかったため、糖代謝の分野の科学者であるジョン・マクラウドとの協力を模索しました。マクラウドはその提案に同意したが、当時は旅行の準備をしていたため、助手のチャールズ・ハーバート・ベストをバンティングの補佐に任命した。

何度も試行錯誤を繰り返し、バンティングとベストはようやく、比較的精製された犬用インスリンをある程度入手することができました。精製されたこれらの物質を重度の糖尿病を患う犬に注射したところ、奇跡が起こりました。犬の血糖値は急速に下がり、さまざまな症状が緩和されましたが、最終的にはインスリンの不足により犬は死亡しました。旅行から戻り、この嬉しいニュースを聞いたマクラウド氏は、すぐにこの発見の臨床的重要性に気づき、インスリンの有効性をテストするために病院に連絡しました。

1922年1月、カナダのトロントの病院に入院していた14歳の糖尿病少年トンプソンが、インスリン治療を受けた最初の患者となった。治療効果は動物実験とは異なりますが、全体的な効果は依然として満足のいくものです。この結果は大きな反響を呼び、多くの糖尿病患者に治療への希望を与えました。その後、マクラウドは、インスリンの抽出プロセスをさらに改善するために、生化学者のジェームズ・コリップを招き、一方では生産量を増やしてより多くの患者のニーズを満たすとともに、他方ではインスリンの純度を高め、臨床上の副作用を減らし、臨床効果を改善しました。やがて、豚や牛などの動物からインスリンを抽出することに成功し、ますます多くの糖尿病患者がインスリン治療を受けられるようになりました。 1965 年に我が国で初めて合成された結晶性人工インスリンは、牛のインスリンから作られました。

インスリンの発見と応用は糖尿病の治療を大きく改善し、医学史上画期的な出来事となりました。バンティングとマクラウドは翌年（1923年）に「インスリンの発見」によりノーベル生理学・医学賞を共同受賞し、バンティングは同賞史上最年少の受賞者（32歳）となった。インスリンの発見は非常に意義深く、まさにノーベル賞に値する。しかし、なぜこの二人が受賞したのでしょうか？論争が起こり、最終的にバンティングは賞金の半分をベストに、マクラウドは賞金の半分をコリップに渡した。

02

インスリンの開発と改良

1920 年代以降、インスリンの臨床需要は日々増加し、必然的に供給不足が発生しました。当時、インスリンの製造には主に牛や豚の膵臓が使用されていましたが、膵臓のインスリン含有量は極めて少なく、非常に高価でした。 1980年代でさえ、23,500匹の動物の膵臓は、750人の糖尿病患者に1年間分のインスリンを供給するのに十分であったため、低所得世帯の糖尿病患者にとっては法外な金額であった。

1970 年代に遺伝子工学技術が登場し、インスリンを含む多くの医薬品の生産が根本的に変化しました。 1978年、米国のジェネンテック社の研究者らはヒトインスリン遺伝子を大腸菌のゲノムに組み込み、大腸菌を使ってヒトインスリンを生産した。大腸菌は増殖が早く、操作も簡単なので、生産用に設計することができます。一定期間を経て、インスリンの生産量は大幅に増加し、コストは大幅に削減され、価格は急速に下落しました。革命的な技術が徐々に伝統的な調製方法に取って代わり、遺伝子組み換えインスリンは一般家庭に普及し、ほとんどの糖尿病患者の日常的な薬となった。 （遺伝子工学のおかげで、ビアオジは他にどうやってインスリンを買うことができたのでしょうか？）

インスリンの普及は、多くの面で急速な発展をもたらしました。 1980 年代以降、研究者はインスリンの治療効果だけに焦点を当てることはなくなりました。代わりに、患者の日常生活、ライフスタイル、快適さなどの側面と「長期投薬」の要件を組み合わせて考慮し始め、インスリン投与形態が急速に開発されました。インスリンペンや吸入インスリンなどの製品が次々と発売され、患者の利便性は大きく向上しました。

2 種類のプレフィルドインスリンペン。出典: Wikipedia

03

インスリンの働き

インスリンは血液中に分泌された後（または体外インスリンが体内に注入された後）、体全体に運ばれます。エフェクター細胞（「標的細胞」と呼ばれる）に遭遇すると、細胞表面の「受容体」と呼ばれる分子と結合し、細胞内でさまざまな代謝反応を開始します。その一つは、ブドウ糖の分解を促進し、ブドウ糖の貯蔵量を増やし、ブドウ糖を脂肪に変換することです。そのため、インスリンを長期使用すると体重増加を引き起こす可能性があります（彪兄弟の体重は160ポンドと言われています）。最終的には血糖値を下げるという目的が達成されます。

インスリンが不足すると体内のブドウ糖バランスが崩れ、高血糖を引き起こし、体にさまざまなダメージを与えます。インスリン欠乏症には2つのタイプがあります。 1つは絶対的欠乏症で、体がインスリンを生成する能力を完全に失います。これは1型糖尿病と呼ばれ、遺伝性の病気です。患者は早期に病気を発症するため、若年性糖尿病とも呼ばれます。もう 1 つは相対的欠乏症で、これは体が一定量のインスリンを生成できるものの、インスリンの受容体への結合効果が低下したり、その他の理由により血糖値を下げる能力が弱まったりすることを意味します。この状態は2型糖尿病と呼ばれます。患者は病気を発症するのが遅く、通常は特定の遺伝的傾向があります。成人糖尿病とも呼ばれます。

インスリンの治療効果は病気の種類によって異なります。 1 型糖尿病患者は通常、生涯にわたってインスリンに依存しますが、2 型糖尿病患者は主にインスリン感受性を高める必要があります。

現在臨床で使用されているインスリンには多くの種類があり、体内での生存時間や効果が出る時間には大きなばらつきがあります。

速効型インスリンは使用後 15 分以内に効き始めますが、その効果は 2 ～ 4 時間しか持続しません。

速効型インスリン（レギュラーインスリンとも呼ばれる）は、速効型インスリンに比べて、体内で効果が現れるまでに少し時間がかかり（30 分）、効果の持続時間も少し長くなります（3～6 時間）。

持続型インスリンは通常、使用後 2 ～ 4 時間で効果を発揮しますが、24 時間持続するため、1 日のインスリン需要を満たすことができます。長時間作用型インスリンを朝または就寝前に使用すると、一日を通して血糖値をコントロールできます。

超持続型インスリンは通常 6 時間後に効果を発揮し、36 ～ 42 時間持続します。持続性インスリンとのもう一つの大きな違いは、濃度のピークがないこと（効能が比較的安定していること）であり、これにより低血糖のリスクを効果的に低減できます。

一般的に使用されている注射用インスリンの他に、速効型または短時間作用型インスリン（約 3 時間持続）の範囲に入る吸入用インスリンもあります。

日常的な使用は、通常、主に長時間作用型インスリンまたは超長時間作用型インスリンで構成され、これに短時間作用型インスリンが併用されます。

1 型糖尿病患者およびインスリンを長期にわたって使用する一部の 2 型糖尿病患者にとって、小型のウェアラブル インスリン ポンプは、速効性インスリンを継続的に投与できる便利な選択肢です。インスリンポンプと持続血糖モニターを組み合わせた自動インスリン投与システムが開発されました。血糖値の変化をタイムリーに感知し、それに応じてインスリン投与量を調整できるため、血糖値のより正確なコントロールに役立ちます。

検討すべき質問

ビアオジさんはどんな種類の糖尿病を患っているのですか?

04

インスリンの誤用

インスリンは糖尿病患者にとって朗報ですが、不適切な使用は深刻な結果を招く可能性もあります。

インスリンの主な目的は、血糖値、つまり血液中のブドウ糖のレベルを下げることです。ブドウ糖は非常に重要なエネルギー物質です。多すぎると有害ですが、少なすぎると問題を引き起こすこともあります。したがって、一般的な 2 つの誤用は、インスリンが足りないことと、インスリンが多すぎることです。

人はどれくらいの量のインスリンを摂取すべきでしょうか?通常、血糖値を下げる効果をテストするために「少量から多量へ、徐々に増やす」という方法を採用し、最終的により適切な濃度範囲を取得します。

なぜ彪子は冷蔵庫からインスリンを持ち出したのでしょうか?インスリンは体外での安定性が低いタンパク質であるため、通常は冷蔵庫に保管する必要があります。適切に保管しないと、効力が低下しやすく、長期使用により病気の治療が遅れやすくなります。さらに、投与量が不十分だと血糖コントロールが不十分になりやすく、病気のコントロールに役立ちません。

ちなみに、低温下でインスリンを注射すると不快感が生じやすいので、一般的には少し早めに冷蔵庫から取り出してゆっくりと注射するとよいでしょう。

与えすぎると病気は治りません。もう少しあげても大丈夫でしょうか？確かに遊びすぎるのはよくあることです。計算ミス、注射の繰り返し、または投薬形態の誤りにより、過剰なインスリンが体内に入り、血糖値が最低値を下回り、一連の悪影響を引き起こす可能性があります。軽度の症状には、めまい、空腹感、疲労、心拍数の上昇、注意力の低下、発汗、皮膚の蒼白などがあります。重度の症状には、昏睡、方向感覚の喪失、てんかん発作などがあります。このとき、低血糖の症状を緩和するために、適時に糖分を補給する必要があります。症状が重い場合は、直ちに医師の診察を受けてください。インスリンを投与量をコントロールせずに長期間使用すると、低血糖の副作用を引き起こす可能性があります。

彪子さんのインスリンが改ざんされていたとしたら、投与量が少なすぎたり多すぎたりした可能性はあるだろうか？しかし、どちらの場合も、何らかの結果をもたらすには 1 回以上の動作が必要であり、直接的に自動車事故を引き起こす可能性は低いです。

参考文献

[1] Vecchio I、Tornali C、Bragazzi NL、Martini M. インスリンの発見：医学史上の重要なマイルストーン。 Front Endocrinol（ローザンヌ）、2018、9：613。

[2] FDA。インスリンの 100 年 (https://www.fda.gov/about-fda/fda-history-exhibits/100-years-insulin)

[3] Doskicz J. インスリンの6つのタイプ：レギュラー、ショート、ロングアクションインスリンのガイド(https://www.goodrx.com/classes/insulins/insulin-types-how-to-use)

[4] インスリン過剰摂取（https://www.diabetes.co.uk/insulin/insulin-overdosage.html）

[5] ピーターセンMC、シュルマンGI。インスリン作用とインスリン抵抗性のメカニズム。生理学レビュー、2018、98(4):2133-2223。

この記事は科学普及中国星空プロジェクトの支援を受けています

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司

特別なヒント

1. 「Fanpu」WeChatパブリックアカウントのメニューの下部にある「特集コラム」に移動して、さまざまなトピックに関する人気の科学記事シリーズを読んでください。

2. 「Fanpu」では月別に記事を検索する機能を提供しています。公式アカウントをフォローし、「1903」などの4桁の年+月を返信すると、2019年3月の記事インデックスなどが表示されます。

著作権に関する声明: 個人がこの記事を転送することは歓迎しますが、いかなる形式のメディアや組織も許可なくこの記事を転載または抜粋することは許可されていません。転載許可については、「Fanpu」WeChatパブリックアカウントの舞台裏までお問い合わせください。