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维生素百年发展史

2017年03月23日15:51 来源:人民网-人民健康网

自Funk提出vitamine(维生胺)假说至今已有百年的历史,百年来人们对维生素的认识从不知到知之,取得了长足的进步,数以百计的科学家为之作出了卓越的贡献,其中Funk对维生素的发现建立了不朽的功绩。今天,在维生素发现百年之际,回顾维生素的历史,展望维生素的未来,很有意义。

Funk, Casimir生物化学家。1884年2月23日生于波兰华沙;1967年11月20日卒于纽约州的奥尔巴尼。1904年在瑞士伯尔尼大学获博士学位。先后工作于巴黎、柏林和伦敦,1905年赴美国并于1920年入美国籍。1923年回波兰接受华沙国家卫生学研究院院长的职位。

维生素的发现

维生素缺乏病的历史源远流长。早在公元前1150年《爱柏氏纸草记事》(Eber Papyrus)和公元前 420年希波克拉底(Hippocrates)的著作中就曾指出:坏血病普遍存在于古代人群中。事实上,据说已在原始人类的遗骸中发现了该病的痕迹。我国中医古籍即有维生素缺乏的记载,如宋代《圣济总录》(1111-1117)将夜盲定义为“昼而明视,暮不睹物,名为雀目”,而治疗所用的《防风煮肝散方》中,羊肝为主药。又如晋代在岭南、江南地区出现一种当时称之为“脚弱”的疾病,至唐代蔓延至北方,并定名为“脚气”。唐名医孙思邈(581-682)所著《千金方》中专门介绍用赤小豆、乌豆、大豆等治疗脚气病,而长期进食糙米即可预防。但维生素的发现则始于19世纪末,最初由人们对于饮食和疾病关系的认识而萌生,即经验阶段;然后是提出假说和验证假说的阶段,即实验阶段。

在经验阶段,注意到与饮食相关的疾病有三种,即坏血病、脚气病,还可能有佝偻病。大约在二三百年前,即巳发现坏血病可于食物中添加绿色蔬菜或很少量果汁而得到防治。1601年 James Lancaster最早在远洋船只上使用橘子及柠檬或柠檬汁治疗坏血病。1720年,奥地利军医 Kramer指出:“仅三或四两橘子或柠檬汁即可以治愈这种可怕的疾病”。 Lind(1753)在其著名的坏血病论文中指出“最严重的坏血病可以在6天内治愈”。

1882年日本海军医务总监高木兼宽在发现食物中增加蔬菜、鱼和肉,并用大麦代替白米即可治愈此病。他虽然没有正确认识脚气病是维生素缺乏病,而认为是食物中蛋白质(肉,魚等)不足之故。但事实上他巳认识到脚气病是由于饮食不完全所致。

人们到19世纪末才认识到佝偻病是因饮食不当所致。Cheadle(1889)指出“佝偻病产生于佝偻病饮食正如坏血病产生于坏血病饮食”。Vincent(1904),Troussean(1865)认为脂肪不足是佝偻病主要原因,鱼肝油可以治疗。Hland-Sutton(1889)曾用鱼肝油治愈伦敦动物园小狮子的佝偻病。

虽然20世纪初已相继认识到坏血病、脚气病和佝偻病可改变饮食以防治,但误认为乃细菌或细菌毒素所致。预言家Budd 1840年就肯定地表示“坏血病是因为缺少某一种必需物质之故,这种物质可以自信地说在不久的将来当能被有机化学家或生理学家在实验室中发现”。其预言后来得到完全证实。

此后,维生素的发现进入实验阶段。首先是实验性脚气病。1840年 Eijkman用碾过的白米喂鸡,偶然发现了实验性脚气病。1890~1897 Eijkman 经一系列实验发现用未碾白米或碾白米加糠,鸡的病症得以痊愈。1897~1906  Eijkman又发现这种具有疗效物质可用水或乙醇提取,但不认为是正常膳食中不可缺少的物质,而误认为是一种“药理解毒剂”。1901年 Eijkman的同事 Grijns首次认为脚气病的发生是因为食物中“缺少了中枢神经系统新陈代谢所必需的物质”。1906年 Eijkman 采用了Grijns 的见解,认为米糠中有一种物质,在本质上与蛋白质、脂肪或盐类不同,它为健康所必需,缺乏时会引起营养性多发性神经炎。

1907年挪威科学家 Holst Frolich试图用不平衡的谷类食物喂养豚鼠,复制实验坏血病,结果并未出现脚气病症状,而出现了坏血病。Holst Frolich 认为坏血病同样是因为食物中缺乏某些物质所致。此后他们用实验性坏血病模型对食物中的抗坏血病因素进行了深入研究。

1912年許多事实已经确立:①脚气病、坏血病、佝偻病因食物中缺少某些物质所致。②已能复制脚气病和坏血病动物模型。③抗脚气病物质的研究已取得重要进展。④天然食物如牛奶、面包中一定含有微量的尚未查知的健康所必需的物质。这些物质不同于已知的碳水化合物、脂肪、蛋白质和无机盐。

1906年 Hopkins指出:没有动物能依靠一种纯蛋白质、脂肪和碳水化合物组成的混合物而生存,甚至细心供应必需的非有机物的动物仍然不能健康生长。动物既可以依靠植物组织生存,也可以依靠其他动物组织生存,这些食物包含了无数物质,而不仅仅是蛋白质、碳水化合物和脂肪。

1912年Hopkins公布了一些有名的实验。Funk认为他已将Eijkman提出的抗脚气病物质分离为纯品,称之为“抗脚气病维生胺”,因为他有证据说明它属于胺类,故称之为“胺”(amine),又因为它是生命所必需,故称之为“维生”(vit)。Funk确信有抗脚气病、佝偻病、抗坏血病和抗糙皮病四种维生胺。Funk同时声称“我必须承认,当我选择了维他命这个词时我已经意识到这些物质或许后来会被证实不全是胺类,然而,应用此名称对我来说是必需的,因为它听起来很好并且很流行。(Funk,C.[1912].J.State Med.20,341~368)。后来发现此类物质不完全是胺,改为维生素(vitamin)。

此后,从1912至1915年间情况非常混乱。最初大家主张只有一种生长必需因素。有人主张生长因素只存在于奶油中而不存在于酵母中,有人认为只存在于酵母中并不存在于奶油中;有人说它与抗脚气病维生素是同一物质,有人说与抗坏血病维生素为同一物质,有人说与二者是同一物质,还有人说与二者中的哪一个都不是同一物质。直到1915年才真像大白,任何一种因素单独不能维持大鼠健康,而需要两种因素。一种因素存在于某些脂肪,例如奶油中,McCollum称之为“脂溶性A;另一种因素存在于某些食物的水浸提液中,它溶于水而不溶于脂肪,称之为“水溶性B”。

维生素的发现,从1906年Eijkman提出一种抗多发性神经炎因子开始,直到1948年维生素B12有效形式的分离及已知维生素的鉴定,仅仅用了42年时间,其中有11项工作获得了诺贝尔奖。但是,维生素的发现并没没有完结。Wagner和Folkers曾说“所有的维生素都已经被公诸于世了吗?众多最新的关于未确认因子(UGF)的纯化和效应研究的科学文献和出版物都表明,答案显然是否定的。正是从这些研究中,人们认识和了解了新的维生素”。目前将那些在少数物种或特定条件下符合维生素的标准,而不具备维生素所有特征的其他一些因子称之为“类维生素(quasi-vitamin)”。目前认为类维生素包括:某些物种的必需因子,如胆碱、肉毒碱和肌醇;作为必需营养因子证据不足的因子,如吡咯并喹啉醌、泛醌(辅酶Q)、黄酮类、一些非维生素A原类胡萝卜素、乳清酸、对氨苯甲酸(PABA)和硫辛酸等。总之,食物中除碳水化合物、脂质、蛋白质、矿物质和已知维生素以外的成份是个浩瀚的领域,值得人们探索、挖掘。

维生素发现时间表

Vitamins

提出

分离

结构鉴定

合成成功

Thiamin            

1906

1926

1932

1933

Vitamin C         

1907

1926

1932

1933

Vitamin A         

1915

1937

1942

1947

Vitamin D         

1919

1932

1932 (D2)

1932

 

 

 

1936 (D3)

1936

Vitamin E         

1922

1936

1938

1938

Niacin 

1926

1937

1937

(1867)

Vitamin B12        

1926

1948

1955

1970

Biotin

1926

1939

1942

1943

Vitamin K          

1929

1939

1939

1940

Pantothenic ac. 

1931

1939

1939

1940

Folate  

1931

1939

1943

1946

Riboflavin   

1933

1933

1934

1935

Vitamin B6          

1934

1936

1938

1939

我国老一辈营养学家在维生素科学中的贡献

我国众多营养工作者对维生素科学的发展也曾做出重要贡献,仅以几位老一辈营养学家为代表简介如下。

侯祥川教授(1899~1982)。是1924年北京协和医学院第一届3个毕业生之一,获医学博士学位。1927年  赴欧美 、加拿大进修,获生理学硕士学位。后在美国宾夕法尼亚大学、华盛顿大学等任教。回国后历任北京协和医学院副教授、上海雷士德研究院研究员 、中央卫生实验院营养研究所主任。他曾任中华医学会上海分会会长,中华医学会医史学会主任委员,中华医学会英文版总编辑等。他是1938年参与中华医学会制订”中国民众最低限度之营养需要的”营养委员会5名专家之一。解放后任第二军医大学教授兼生物化学教研室主任、科研部部长。1958 年调任军事医学科学院军队卫生研究所研究员 、营养研究室主任、顾问。侯祥川教授是我国著名生化学家和营养学家,自上世纪30年代起即与国际同步,对我国维生素缺乏病的分布、病因、临床表现、防治措施等进行了系统深入的研究。在213篇论文中,有99篇是维生素方面的研究报告,占了近一半。特别在1940-43年间英文版中华医学杂志上连续发表的4篇核黄素缺乏病临床症的论文,被国际上评为经典著作并广泛引用。他收集了大量国内病例,最早编著了我国唯一的《营养缺乏症纲要及图谱》,供营养教学中广为应用至今。1949年,他因对渡江部队防治核黄素缺乏症流行成绩卓著而荣立一等功。

王成发教授(1906~1994)。1931年毕业于沈阳小河沿医学院。1936年至北平协和医学院从事生化研究 ,后在福建医学院生化系任教授。1941年后在中央卫生实验所先后任室主任、所长等职。1943年到印度国立研究所进修,1946 年到美国哈佛大学公共卫生学院营养系任客座教授,获实验营养学最高奖励证书。1948年谢绝美国高薪聘请,毅然回国。新中国成立后任中央卫生研究院营养系主任,此后参与组建军事医学科学院营养系,先后任营养系主任、军队卫生营养研究所所长。王成发教授也是我国著名的生化学家和营养学家。在上世纪50年代初期率领以顾景范教授为代表的军队营养工作者深入部队,开展了维生素营养状况评价和需要量的研究,并创建了我军的营养供给量标准,为军队的现代化建设作出了重要贡献。他先后建立了几种主要维生素营养状况的评价指标和标准,如用血浆维生素A、维生素A耐量实验和生理盲点面积评价维生素A营养状况,用24小时全日尿、空腹2小时尿、负荷4小时尿评价维生素B1、B2和C营养状况,都建立了评价标准。在研究中发现维生素B2摄入量从每日0.5mg到2.5mg之间在1.2mg处存在扭转点,即为需要量。王德凯、赵法伋在不同部队重复实验均得以证实。他为军队培养了许多营养工作者,后来成为各军、兵种、军医大学营养学科的带头人

陈学存教授(1917~)。早年在福建医学院就读 4年后,转学到了江西中正医学院,于1944年毕业并在临床工作了3年。1947年经王成发介绍进入南京中央卫生实验院营养实验所工作,在侯祥川指导下主攻营养缺乏病,1950年随院迁北京,历任中央卫生研究院营养学系助理研究员、副研究员及研究员、博士生导师。同时还兼任美国儿童营养研究中心客座教授,青岛医学院、第二及第三军医大学兼职教授,中国营养学会常务理事等。陈学存教授在上世纪50、60年代对夜盲症、脚气病、核黄素缺乏病和癞皮病等进行了大量研究。其中,陈学存教授及葛可佑等于上世纪60年代,在江西发现了久已罕见的脚气病,并通过多种措施予以有效控制。另外,在上世纪60年代还引进高色氨酸玉米,有效控制了南疆地区癞皮病的流行。

新世纪维生素科学的机遇和挑战

20 世纪是维生素科学发展最快的100年,百年来人们从维生素的发现到维生素缺乏病的防控取得了长足的进步,20世纪可谓征服维生素缺乏病的时代。如今,典型的维生素缺乏病已不多见,但维生素摄入不足或缺乏依然存在“隐性饥饿”。对维生素摄入不足或缺乏的认识因与慢性病有关而受到更多关注。在研究中,特别是维生素补充防控慢性病的作用存在着争议。如JAMA 2002年报道: 某些维生素摄入不足可导致典型的维生素缺乏症,是慢性病发生的危险因素,成人每天补充一片多种维生素,能有效地减低癌症、心脏病、骨质疏松症等多种慢性疾病的发病率。但同为JAMA ,2007年却报道了抗氧化补充剂在慢性病一级和二级预防随机研究中的结论:“使用β胡萝卜素、维生素 A 和维生素E 作为治疗药物可能增加死亡率”(V E 增加 4%,b-car增加 7%,,V A 增加 16%),没有证据表明V C 能延年益寿。有作者对JAMA 2007 Bjelakovic 报道提出以下质疑:混淆了一级和二级预防的差异,如将居家护理老人3个月的研究与 22071名男医生12年调查结果合并分析,所得结论难以令人信服。大多数原始研究并未揭示服用抗氧化者的真正死亡原因;难以排除服用剂量、时间、种类等影响。因此维生素防控慢性病作用的研究并未完结,至今每年仍有大量研究结果问世。

另外,维生素摄入不足或缺乏可引起某些非传染性慢性病,似无争议。抗氧化维生素C、E、b-胡萝卜素等作为体内非酶系统抗氧化物的成员,对氧化应激损伤不可能无所作为。因叶酸、维生素 B6、B12缺乏而导致的高同型半胱氨酸血症是公认的心血管疾病、糖尿病等慢性病的独立危险因素。维生素D预防慢性病的作用可谓异军突起,不仅是维护骨健康的重要维生素,而与相关慢性病的发生发展密切相关。正如2007年美国临床营养杂志一篇(Am J Clin Nutr. 2007 Jan;85(1):325S-7S. )回顾百年维生素文章所述,“人们对维生素在膳食中重要性的理解已经取得了显著并令人兴奋的进展;然而,要把这种认识转化为理解维生素补充对疾病的预防和对健康的有益作用还有很多工作要做”。新世纪维生素科学研究任重而道远。

来源:中国营养学会

(责编:李轶群、许晓华)


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