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《科学24小时》

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开启维生素之门

2014-06-18 21:59:28

维生素是人类与动物保持健康机体必不可少的有机化合物,它对机体的新陈代谢、生长、发育和健康有着极其重要的作用。现在已知的维生素有20 多种。你可能无法想象,世界上第一种维生素的发现,竟然源自艾克曼从鸡患脚气病上得到的启发……

 

开启维生素之门

■ 王震元

 

海军官兵染怪病 科学“法官”判“凶手”

 

1878 年的一天,日本海军军部接到一份紧急报告:军中有33%的官兵患上一种怪病。病人全身浮肿,肌肉疼痛,脚肿得像酒瓮一般,重者甚至丧命。人称此病为“脚气病”。当时的医生对此束手无策。到了1806 年,形势更为严峻。日本全国海军官兵中每5 人就有2 人以上患上脚气病,死亡人数也急剧上升,大大影响了军队的战斗力。

面对日本海军官兵的惨状,一位名叫高木谦宽的军医登场了。高木发现,同为海军,但欧美国家的水兵患脚气病的人数极少,于是他决定从调查东西方饮食的差异着手。高木注意到,欧美海军官兵主要吃面食,而日本海军吃的主食却是精制大米。于是高木做了这样的一个对比实验:一艘载有200 名官兵的军舰,按旧食谱以吃精制大米为主;另一艘军舰也载有200 名官兵,则按欧美伙食标准就餐,并外加大麦、蔬菜、鱼肉、牛奶等。两艘军舰的航行路线都是从东京驶向新西兰。结果表明,前一艘军舰上患此病的官兵高达130 人,后一艘军舰上则无一人患此病。根据高木的研究成果,日本政府下令彻底改变海军的饮食标准,仅9 个月的时间,就基本上扫除了官兵们患脚气病的困扰,高木也因此晋升为将军。

高木虽然找到了通过调整饮食结构防治脚气病的有效措施,但由于历史的局限,他未能解释为何以精制大米为主食的海军官兵易患脚气病,只是把病因归咎为蛋白质摄入量不足。

无独有偶。同在19 世纪80 年代,荷兰统治下的东印度群岛上的广大居民同样长期受到脚气病的折磨。为此,1886 年,荷兰政府成立了一个由帕克尔哈林和温克勤两位学者领导的专门委员会,专门研究脚气病的防治。他们的思路与高木迥异。根据脚气病的流行性特点,他们怀疑这可能是一种因病原菌感染的传染病。于是,两位学者专程去德国柏林,向现代细菌学的奠基人柯赫请教,并在他的实验室结识了日后将名垂青史的艾克曼。时年28 岁的艾克曼,本是一位荷兰军医,后来由于爱妻死于传染病而决心专攻细菌学,并拜在柯赫门下。三人志同道合,于同年10 月回到东印度群岛。

经过2 年的研究,从临床观察到显微镜检查,委员会里的科学家和医生们都认为,脚气病是一种多发性的神经炎,并以病人的血液中分离出的一种球菌为依据,判定球菌就是造成脚气病的“元凶”,它还可以在人际间互相传染。

脚气病真的是一种细菌性疾病吗?

 

 

闲聊间听者顿悟 喂糙米真相大白

 

按照当时公认的“柯赫法则”,一种细菌性疾病的判定,必须全部满足四个条件:一、在生物体内发现病原体;二、能将这种病原体分离并进行培养;三、把培养出来的病原体接种给动物,这种动物应该出现同样的症状;四、从出现症状的动物身上能够再一次分离并培养出同一种病原体。但是,当艾克曼从死于脚气病的鸡胃里取出食物,再喂给健康的鸡吃后,这些鸡并未出现同样的症状,也就是说没有受到球菌的感染。显然,这是违反柯赫法则的。但是,艾克曼又提供不了反驳的证据来否定脚气病是一种细菌性疾病的结论。作为柯赫的学生,艾克曼只能持保留态度。当委员会其他成员都“胜利”地班师回国时,他决定一个人留在东印度群岛继续进行研究。艾克曼担任了当地新成立的病理解剖学和细菌学实验室主任,并兼任一所医科学校校长。

艾克曼借用了一家陆军医院的几间房子作实验室。1890 6 10 日,他买到一批实验用的小鸡,并由一名雇员喂养。一个月后,鸡群中突然暴发了一种怪病:它们都变得无精打采,步态不稳,有的更是呼吸困难,鸡冠和皮肤都由青紫变为蓝色,最后大批昏迷死亡。病理解剖表明,这些鸡都患了与人类脚气病症状相同的多发性神经炎。当年11 月初,实验室新来的厨师接替了喂鸡的工作。不知是什么原因,从此,那些尚未死亡的病鸡竟奇迹般地逐渐康复了。这一事件虽引起艾克曼的高度关注,却又令他百思不得其解。事有凑巧,有一天他经过一间病房,偶然听到几个老病号在闲聊。“他怎么好久不来了?”“谁啊?”“就是那个给实验室喂鸡的人啊!他说喂了好多鸡,饲料不够用,所以常来要我们这里的剩饭。现在他不来了,那剩饭倒掉吧。”

“实验室”、“喂鸡”?真是言者无心,听者有意。艾克曼立即警觉起来。他走进病房详细问了个明白,并看到剩下的饭都是精白米饭。这使艾克曼脑海中产生了一连串的问号:那个雇员为什么要到病房来收拾剩饭呢?鸡的饲料不是很充足吗?更何况那时鸡群正在生病,吃不下多少食物,他为何还要这么干呢?

艾克曼立即找到了原先那个饲养员。此人顿时慌了手脚,不得不如实招供。原来,他克扣了饲料,却用病人吃剩下的精白米饭去喂鸡。了解这一情况后,艾克曼又问新来的厨师是用什么食物喂鸡的。对方回答说,全部是实验室提供的饲料。

此刻,艾克曼陷入了沉思:原先那个饲养员用精白米喂鸡,鸡得了脚气病;现在这个厨师用的饲料是由糙米和米糠构成的混和物,鸡的脚气病不治而愈。莫非脚气病与饲料性质有关?于是,艾克曼将一群小鸡随机分成两组:一组小鸡喂给精白米饭;另一组小鸡用饲料喂养。几个星期以后,他发现前一组小鸡都出现了脚气病症状,后一组小鸡却安然无恙。艾克曼进一步把患了脚气病的鸡改喂糙米,不久它们就全部康复了。艾克曼自己出现的神经炎症状,改吃糙米后同样也很快消失了。

这下子艾克曼完全明白了:问题出在精白米饭上!在东印度群岛,居民们习惯以精白米为主食。于是,他把米糠当作“药”,给当地染上脚气病的患者吃,一段时间后,果然收到了明显疗效。

 

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如果从防治脚气病的思路观察,当年日本高木军医和艾克曼采用的是相同的“对照实验”科学方法。他们都不约而同地发现精白米是脚气病的“元凶”。但是他们开出的处方却并不相同:一个是面食、大麦、蔬菜、鱼肉和牛奶,另一个仅是米糠。由于这两种处方都有明显的疗效,因而可以推断为:这些主副食品中都含有某种重要物质,人体如果长期缺乏这种物质,就会患脚气病。而精白米中恰恰没有这种物质。那么这究竟是一种什么重要物质呢?

 

 

维生素横空出世 艾克曼夕照辉煌

 

艾克曼决定进一步研究。他把米糠浸在水里,并经一种薄膜过滤,这种滤液同样能治好脚气病,因而表明这种物质是水溶性的,分子量也不大。1897 年,艾克曼的研究论文公开发表后,在国际上引起了轰动。1912 年,波兰化学家丰克通过分离和沉淀,进一步发现这种物质在自然界是含有氮的有机胺类,按照传统的观点,它是生命的象征,故在论文中将其命名为Vitamine(中文译为“维他命”)。后来他发现这类物质并非全部具有胺结构,故又将其更名为维生素(Vitamin),并正式把它定义为:维持生命的营养素。这种物质经过科学家们进一步纯化后,为了纪念丰克(Funk)开始将其称为维生素F1927 年,英国医学研究委员会又将其统一命名为维生素B1,这也是人类发现的第一种维生素。

实际上,早在1910 年,日本农业化学家铃木梅太郎,就用脱脂剂在米糠中提取出一种命名为“硫胺素”的物质,硫胺素对脚气病患者有很好的疗效。但是,当时的医学权威们却认为铃木是外行,根本不信,还对他进行人身攻击,说这种病“喝尿也能治好”。但数年后科学家们发现,硫胺素就是维生素B1

现代医学进一步研究表明,人体的神经细胞负责传递信息,沟通全身“情报”。而神经细胞的活动需要葡萄糖作能源。葡萄糖来自食物中淀粉的水解,这一过程又离不开催化剂——辅酸酶的参与。维生素B1正是这种辅酸酶的重要组成部分。所以人们如果缺乏这种维生素,神经细胞就将没有能源而使其末梢萎缩。此外,还会造成代谢物——丙酮酸在体内积累,引起神经细胞中毒。在这两种因素的合力作用下,就会引起多发性神经炎,使下肢神经末梢退化、坏死——即患上脚气病,继而发生麻痹,任由发展,将会因心力衰竭而死亡。

1929 年,时逾古稀的艾克曼被授予诺贝尔生理学或医学奖,并度过了短促且辉煌的最后岁月。铃木梅太郎虽然几度获得诺贝尔奖提名,但由于本国学阀的阻挠,始终未能获此殊荣。但是,青山遮不住,毕竟东流去,他的开拓性贡献,仍将流芳百世。

 

 

链接:

脚气与脚气病的区别:

脚气即“足癣”,又称“香港脚”,是指感染真菌或霉菌等微生物导致的一种传染性皮肤病。成人中70%80%的人有脚气,只是程度不同而已。脚气病即维生素B1或硫胺素缺乏病,是以腿脚麻木、酸痛、软弱,或挛急、肿胀,或枯萎等为主要表现的疾病,故称为“脚气病”。它主要累及神经系统、心血管系统和水肿及浆液渗出,常发生在以精白米为主食的地区。

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