四、各类维生素

艾克曼关于小鸡患多发神经炎的报道以及脚气病的动物模型，激励了奥斯陆克里斯蒂安娜大学的研究人员阿克塞尔·霍尔斯特（Axel Holst）和特奥多尔·弗勒利克（Theodor Frolich），他们对舶来的脚气病很感兴趣，其在挪威海员中很常见。通过用鸽子做实验，他们发现了一种能产生艾克曼描述的脚气病的饮食；然而他们认为此种情况与海员所患的疾病大不相同。1907年，他们试图在另一实验动物（维多利亚王室宠物豚鼠）中制造这一疾病。与预期相反，饲喂导致脚气病的类似谷类的食物没有引起这种疾病；取而代之的是，他们观察到了坏血病的症状。艾克曼的研究启发了他们：脚气病和坏血病或许都是由于某种食物缺陷所致。由于偶然间发现了可产生坏血病的少数动物之一，霍尔斯特和弗勒利克建立了极具价值的坏血病动物模型。

在20世纪最初十年，这一发现导致了亨丽埃特·奇克（Henriettte Chick）和休姆（E.M.Hume）应用豚鼠进行了食物抗坏血病的活性研究，齐尔瓦（Zilva）和李斯特研究所的同事从柠檬中分离出了后来被认为是维生素C的提取物。不久人们发现维生素C能还原染料2，6-双氯靛酚（2，6-dichloroindophenol），但其减少的活性不是总与生物测定的抗坏血病活性相关。随后发现维生素C能逆转氧化，而这种还原和氧化的状态，使其具有抗坏血病活性。

1932年，在剑桥大学霍普金斯实验室工作的一名匈牙利科学家奥尔贝特·圣捷尔吉（Albert Szent Gyorgi）和匹兹堡大学的格伦·金（Glen King）确定了与还原剂维生素C相同的抗坏血病因子，现在称之为抗坏血酸（ascorbicacid）。圣捷尔吉从肾上腺皮质分离出了该物质并得到其晶体形式，金从卷心菜和柑橘汁中也分离出了此物质。在圣捷尔吉返回到匈牙利从事教授之职后，在美国出生的匈牙利人斯维尔贝利（J.Svirbely）加入了他的研究组，斯维尔贝利原工作于金的实验室。圣捷尔吉从黑胡椒中分离出了大约500克维生素C晶体；随后又从肾上腺中分离出25克维生素C，使其他实验室也可能制备该样品。1932年4月1日，金和沃（Waugh）报道了他们获取的晶体状物保护了豚鼠免于患坏血病。两周之后，斯维尔贝利和圣捷尔吉报道了几乎同样的结果。第二年，伯明翰的霍沃思（Haworth）和苏黎世的卡勒（Karrer）团队阐明了抗坏血酸的化学结构，而且实现了其人工合成。

1919年，麦科勒姆的团队和其他研究人员研究脂溶性维生素A的特性时发现，除了支持大鼠生长，此物质还阻止了此类动物的眼干燥症和夜盲症的发生。1920年，德拉蒙德（J.C.Drummond）称此活性脂质为维生素A。此物质存在于鱼肝油中，到世纪之交，已清楚表明该物质可阻止干眼病和夜盲症的发生。而对于这一点，比托（C.Bitot）在大约四十年前已就此下了同样的论断。维生素A预防佝偻病的发生毫无疑问，受维生素A认识的影响，曾与霍普金斯一起工作的爱德华·梅兰比（Edward Mellanby）开始着手建立佝偻病的饮食模型，此实验他用了小狗做模型。苏格兰医生芬德利（Findley）发现，如果把小狗关在屋里就会患佝偻病。梅兰比给关在室内的小狗饲喂了一种燕麦片掺和了少量牛奶的低脂饮食，小狗产生了显著的佝偻病骨骼畸形的体征。当他发现不让小狗在户外而只是饲喂鱼肝油或黄油也能预防骨骼畸形时，他认为佝偻病也是缺乏维生素A造成的，因为麦科勒姆在这些物质中已经发现了维生素A。

然而麦科勒姆猜测鱼肝油中抗佝偻病的物质与维生素A是不同的。调往巴尔的摩的约翰斯·霍普金斯大学后，他主持了一项实验，把鱼肝油风吹和加热（100℃，14小时），用大鼠和小鸡测定了抗眼干燥症和佝偻病活性。他发现加热已经破坏了抗眼干燥症的活性维生素A，但保留了抗佝偻病活性，麦科勒姆把这种热稳定性物质称为维生素D。

大约同时（1919年），威斯康星州的斯廷博克（H.Steenbock）指出，植物中的维生素A的活性看起来与黄颜色的含量有关。他认为植物颜料胡萝卜素是维生素A活性的关键，然而维生素A在肝脏的浓缩物中是无色的，因此，斯廷博克认为胡萝卜素可能不是维生素A，但可能经过代谢转化成了真正的维生素。1929年，这个假说还没有被证实，直到斯德哥尔摩的冯欧拉（Von Euler）和卡勒阐明了饲养缺乏维生素A饮食大鼠的生长与胡萝卜素的关系时才将其证实。此后，英国的摩尔（Moore）阐明了饮食中的β胡萝卜素与肝中浓缩的维生素A的量效关系，这表明β胡萝卜素确实是一种维生素原。

20世纪30年代早期，那时在德国工作的哈佛大学的乔治·沃尔德（George Wald）首次演示了视觉过程的分子机制，他从漂白的视网膜中分离出了载色体维生素A醛。十年后，莫顿（Morton）在利物浦发现载色体是维生素A的乙醛形式，也就是视黄醛。紧接着沃尔德的发现之后，苏黎世的卡勒团队阐明了β胡萝卜素和维生素A的结构。1937年，霍姆斯（Holmes）和科比特（Corbett）成功地从鱼肝中提取了维生素A。1942年，巴克斯特（Baxter）和罗伯逊（Robeson）分离出视黄醇和几个视黄醇酯；1947年，他们分离出了其β-反式异构体。同年艾斯勒（Isler）的团队在巴塞尔获得了视黄醇的合成品，并在三年后获得了β胡萝卜素的合成品。

麦科勒姆发现他称之为维生素D的抗佝偻病因子存在于鱼肝油中，这是通过应用动物模型实现的，实际上是一个再发现，因为此物质作为治疗儿童佝偻病的有效药物早已被认识。一直以来，有关疾病的本质一直存在着争议，尤其是1919年之后，当维也纳的医生胡尔德辛斯基（Huldschinsky）阐明了紫外线治疗佝偻病的功效时。1923年戈德布拉特（Goldblatt）和索姆斯（Soames）通过其发现，澄清了这个混淆认识，他们声称用紫外线照射佝偻病大鼠的肝脏，饲喂给患佝偻病但未经紫外线照射的大鼠时，能够治愈佝偻病。次年，斯廷博克的团队称通过用放射线照射动物或其食物均可预防大鼠佝偻病的发生。此外，照射放射线产生的抗佝偻病因子与食物的脂溶性成分有关。

通过照射脂类以产生维生素D的能力，人们发现通过照射植物类固醇可以产生大量的维生素。这导致了艾斯丘（Askew）和温道斯（Windaus）的团队在20世纪30年代早期分离并鉴定了通过照射麦角固醇产生的维生素。然而斯廷博克的团队发现，尽管佝偻病小鸡的反应合乎应用照射过的鱼肝油或动物胆固醇的情况，但是却对照射麦角固醇产生的维生素D无反应。基于这种不同，1934年，沃德尔（Wadell）指出麦角固醇和胆固醇的照射产物是不同的。随后，温道斯的团队合成了7-脱氢胆固醇，并从其照射产物中分离出一种活性维生素D。1936年，他们报道了其结构，指出此物质为产生于植物类固醇的维生素的侧链异构体。因此，两种形式的维生素D被发现了：麦角钙化醇（ergocalciferol，来自麦角固醇），称为维生素D2；胆钙化醇（cholecalciferol，来自胆固醇），称为维生素D3。随后，较为清楚的是，同效维生素D在钙化中起着重要的作用，但其有关的分子机制依然不清楚。此类维生素在本质上有着代谢活性；每一种物质在其代谢的宿主体内都被转化，参与了钙的动态平衡，后者一直是生理医学领域的一大兴趣点。(www.daowen.com)

到20世纪20年代，人们已清楚意识到，称作水溶性维生素B且存在于酵母中的抗多发性神经炎因子，不是一种单一物质。新鲜酵母能预防脚气病和糙皮病的发生，这一发现就可以证明这一观点。然而酵母中的抗神经炎因子遇热不稳定，但这样处理没有改变酵母预防啮齿动物皮炎的功效。这使得戈德伯格（Goldberger）认为所谓的维生素B实际上至少包括两种维生素：抗多发性神经炎维生素和一种新的抗糙皮病维生素。

1926年，遇热不稳定的抗多发性神经炎/脚气病因子首次由在巴达维亚的艾克曼研究所（此机构替代了艾克曼的简单实验室）工作的扬森（Jansen）和多纳特（Donath）分离出来。他们称其为抗多发性神经炎维生素。通过应用小型的稻谷鸟（munia maja）作为动物模型，他们使其工作简化并产生了一种快速检测抗多发性神经炎活性的生物检测方法。六年后，温道斯团队从酵母中分离出了这种物质，或许酵母是此物质最丰富的来源。同年（1932年），威廉斯（R.R.Williams）阐明了其化学结构，将其称为硫胺（thiamin），即含硫维生素，指出缺乏此种物质可检测出高血浓度的丙酮酸盐和乳酸盐。1936年牛津大学的鲁道夫·彼得斯（Rudolph Peters）首次用“生化损害”（bioehemi-callesion）描述饮食性缺乏的影响。此后不久，数个团队用合成的方法获得了此物质，包括威廉斯团队、安德萨格（Andersag）和韦斯特法尔（Westphal）团队，以及托德（Todd）团队。1937年洛曼（Lohmann）和舒斯特（Schuster）分离出了二磷酸硫胺（硫胺焦磷酸盐），他们指出这与早些时候奥哈根（Auhagen）分离出的焦磷酸硫胺素是同一种物质。由于脚气病广泛流行，引起了全世界的浓厚兴趣，许多研究团队积极参与到抗多发性神经炎和抗脚气病因子的研究中。硫胺的特性揭示了抗脚气病因子拥有不同于抗糙皮病的活性。抗糙皮病因子没有在玉米（谷类）中发现，而玉米中含有大量可测得的硫胺。戈德伯格称此两种物质为A-N（抗神经炎）因子和P-P（预防糙皮病）因子。其他人分别称其为维生素F（为纪念丰克）和维生素G（为纪念戈德伯格），但这不是最终的名称。20世纪20年代中期，这两种物质被广泛称作维生素B1和维生素B2。1927年英国医学研究委员会的食品附加因子委员会为这两个物质定名为维生素B1和维生素B2。

维生素B2复合物中第一个已阐明成分是一种遇热稳定、水溶性的大鼠生长因子，它是在1933年由威廉皇帝研究所（Kaiser Wilhelm Institute）的库恩（Kuhn）、捷尔吉（Gyorgy）和瓦格纳·尧格雷（Wagner Jauregg）分离得到的。这些研究人员发现从高压灭菌的酵母、肝脏或米糠中提取的硫胺，并不能改善饲喂缺乏硫胺饮食的大鼠的生长缺陷。他们还指出，分离出的一种黄绿色荧光物质促进了大鼠的生长，荧光的强度与对生长的影响成正比例。这个观察使他们开发了一种快速化学检验方法，与他们的生物检测结合起来。1933年他们开发出从蛋清中分离此物质的方法，称其为卵黄素（ovoflavin）。随后他们的团队又用同样的程序从乳清（whey）中分离出了一种黄绿色荧光性促生长混合物，他们称之为核黄素（lactoflavin）。这个过程包括用漂白土吸附此种活性物质，可从中洗脱主要成分。同时，杜塞尔多夫（Diisseldorf）大学的埃林格尔（Ellinger）和科沙拉（Koschara）从肝脏、肾脏、肌肉和酵母中分离出了同种的物质，美国的布赫（Booher）也从乳清中分离出了该物质。这种水溶性生长因子被界定为黄素类（flavins）。到1934年，库恩的团队已经确定了所谓黄素类的结构，发现这些物质完全相同，因为每个都包含核糖样（ribotyl）活性部分黏附在异咯嗪核上，术语“核黄素”（riboflavin）被采用。核黄素是1935年由库恩团队（当时在海德堡大学）及苏黎世的卡勒团队合成的。由于它是维生素B2复合物的首个合成物，所以还是沿用了维生素B2这个名字。^［2］

目前我们已逐步地认识到：人体有如一座极为复杂的化工厂，不断地进行着各种生化反应。这些反应与酶的催化作用有密切关系。酶要产生活性，必须有辅酶参加，而有些维生素本身就是辅酶或者是辅酶的一部分。我们可以将维生素定义为“机体维持正常代谢和机能所必需的一类低分子化合物”。大多数维生素是某些酶的辅酶（或辅基）的组成部分，这是人体六大营养要素（脂肪、糖、蛋白、盐类、维生素和水）之一，大多数必须从食物中获得，仅少数可以在体内合成或由肠道细菌产生。迄今被世界公认的维生素有14种，它们可被分成脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。脂溶性维生素有：维生素A、维生素D、维生素E、维生素K；水溶性维生素包括：维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、泛酸、烟酸、生物素、叶酸、胆碱、维生素C。

随着人民生活水平的提高和医学科学对维生素研究的深入，维生素缺乏导致的疾病已有了显著下降，人们通过科学地补充维生素来促进健康、减少疾病。维生素的发现为增进人类健康作出了重大的贡献。

注释：

［1］《诺贝尔奖金获得者传》编委会.诺贝尔奖金获得者传（第二卷）.长沙：湖南科学技术出版社，1983：269

［2］［美］小杰拉德·F·库姆斯编著.维生素：营养与健康基础（第3版）.张丹参，杜冠华等译.北京：科学出版社，2009：15-17