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最不起眼的营养元素——维生素K的发现史

来源:蝌蚪五线谱 作者:赵言昌 发布时间:2020-05-19 13:23:10 浏览次数: 【字体:

诸多维生素之中,维生素K恐怕算是名气最小的了。维生素A跟视力有关、缺乏维生素B会引起脚气病、维生素C、D、E的名气就更大了,隔三岔五在广告中出现。


富含维生素K的食物,图片来源:pixnio

富含维生素K的食物,图片来源:pixnio

不过,要论与我们的“亲疏”,它们都得靠边站。每个人生下来打得第一针都是维生素K。为何如此,那就要从维生素K的发现经过说起了。

不起眼的主角

故事的主角叫做亨里克·达姆(Henrik Dam),1895年出生,和安徒生是老乡。父亲是一位化学家,业余写点书;母亲则是一位光荣且普通的人民教师。

达姆,图片来源:nndb.com

达姆,图片来源:nndb.com

从小他也没展现出什么特别的地方,和所有同龄人一样上学读书。1920年,考上了哥本哈根理工学院化学专业。毕业后,也就留在了自己的母校,成为了一名光荣,但普通的讲师。

给学生们上了九年课之后,达姆终于迎来了人生的第一次大转折:成功晋身副教授。又为了获取更多的研究资金,他申请了洛克菲勒基金会的援助,用来研究胆固醇。

人生转折走进实验室

提到胆固醇,大家可能会心里咯噔一下,毕竟这个词生活中经常听到。就连一些食物里都有胆固醇,而且人体中胆固醇大多还会自行合成。

胆固醇引起动脉粥样硬化,图片来源:flickr

胆固醇引起动脉粥样硬化,图片来源:flickr

达姆在文献中看到,大鼠、小鼠、狗跟人类一样,都可以自己合成胆固醇,而小鸡似乎不能,它们需要的胆固醇可能都来源于食物。既然不能合成胆固醇,那小鸡是不是就不用做实验了?

当然不是,达姆看到了机会:小鸡和大鼠、人类肯定存在某些差异;找到这些差异,也许就可以找到胆固醇代谢的关键了。

当然,前提是证明小鸡不能合成胆固醇。因为有些食物的胆固醇含量很低,为此,达姆精心设计了一个食谱,用几乎不含胆固醇的食物喂养小鸡。

实验结果怎么样呢?

非常遗憾,研究显示,小鸡也可以自行合成胆固醇。升职加薪的梦会就此破灭吗?

达姆没有就此放弃,反而被另一件事吸引了:在2-3周后,许多小鸡出现了皮下出血。

说到这里,需要补充一点背景知识,健康的血液要满足两个条件:在血管里流动的时,不能凝结成团;遇到创伤,要尽快封堵伤口,血液丢失过多也不是好玩的。所以,血液里既有抗凝血物质,让血液在血管里正常流动。也有凝血物质,必要的时候封堵伤口。

皮肤是人体的第一道防线,也是最容易受到创伤的部位。正常来说,人体有能力通过凝血机制修复皮肤里的血管损伤。皮下出血意味着,实验动物出现了凝血功能障碍。后续研究显示,小鸡们的凝血时间,果然出现了显著的延长。

失败也绝不放弃

达姆很想仔细研究这一现象,可惜,苦哈哈的青年教师,很多事身不由己。他被大学派到鲁道夫·肖恩海默实验室进行进修,待了整整一年。在此期间,他没有闲着,一直在查找相关的文献。

让他眼前一亮的研究有两个。

第一个是安大略农学院的学者们发现,如果用乙醚萃取鱼、肉中的成分,然后用这些成分喂养动物,会出现与小鸡相同的症状,即皮下出血、凝血时间延长。

维生素家族,蓝色为脂溶性,红色为水溶性,作者自制

维生素家族,蓝色为脂溶性,红色为水溶性,作者自制

第二个研究由加州大学的学者进行。他们同样对凝血产生兴趣,并且发现卷心菜可以治疗这种疾病。因为卷心菜含有维生素C,而维生素C缺乏可以引起出血,所以,他们断定“凝血时间延长由维生素C缺乏引起“,补充点维生素C就行了,不值得一提……

达姆则决定“提一提“。通过对两个实验的思考,他得到了三个基本结论:缺乏某些元素会导致凝血障碍;这种元素应该不溶于乙醚;这种元素也许是维生素C,也许不是维生素C,卷心菜里含有的营养元素很多。

1935年,游学归来的达姆终于有时间验证自己的假说。

首先是维生素C。他把维生素C注射到小鸡的胃里,测量凝血时间。结果显示,凝血时间没有改变,还是比正常凝血时间长。这样,就把维生素C排除在外了。

接下来,他搜集了市面上所有能想到的食物,将其分为几类,谷类和种子、蔬菜、动物器官、油脂等,对于动物的内脏,他又用乙醚进行萃取,将其分为可溶于乙醚的与不可溶于乙醚的两类。利用这些食物,制作了形形色色的食谱,对小鸡进行了数百次实验。

部分实验结果,图片来源:达姆的论文

部分实验结果,图片来源:达姆的论文

结果显示,谷物和种子可以治疗疾病,西红柿、甘蓝显示出一定的效果,最有效的是生猪肝中不溶于乙醚的成分;而这种成分,不是任何一种已知的营养元素。

至此,他终于相信,自己发现了一种全新的营养元素,便用“koagulation(丹麦语,凝血)“一词的首字母为其命名,称之为维生素K。

尾声

故事到这里还没有完。

达姆因此得了1943年的诺贝尔生理或医学奖。没过多久,人们发现天然存在的维生素K有两类。K1主要存在于食物,K2可以由肠道里的菌群合成。于是问题来了,谁会缺乏维生素K呢?

答案很显然,刚出生的小孩既不能好好吃饭、又缺乏肠道细菌,维生素K可能会不足。于是,现在的小孩出生之后,都要打一针维生素K;新生儿出血的概率,也因此大为降低。

达姆从失败之中,找到了一条通往成功的道路;而纵观他的研究经过,无非遵循着细心、理性的原则。这正是我们都需要学习的科学精神。
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参考文献

[1]中国营养学会. 中国居民膳食营养素参考摄入量[M/OL]. 科学出版社, 2014[2020–04–28]. https://book.douban.com/subject/26813060/.

[2]MCDOWELL L. Vitamin History, the Early Years[M]. First Edition Design Pub., 2013.

[3]王伟群, 李菁菁. 维生素K的发现和研究[J]. 化学教育, 2006, 27(2): 64–64.

[4]DAM H. The antihaemorrhagic vitamin of the chick[J]. Biochemical Journal, 1935, 29(6): 1273. DOI:10.1042/bj0291273.

[5]SADLER J E. K Is for Koagulation: 6974[J]. Nature, 2004, 427(6974): 493–494. DOI:10.1038/427493a.

[6]SHAMPO M A, KYLE R A. Henrik Dam Discoverer of Vitamin K[J]. Mayo Clinic Proceedings, 1998, 73(1): 46. DOI:10.1016/S0025-6196(11)63617-3.

[7]佚名. The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1943[EB/OL]([日期不详])[2020–05–07]. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1943/dam/lecture/.


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