История открытия витаминов

Витамины. Основные сведения

Витамины — органические соединения, необходимые для нормальной работы всех органов и систем. Учёные выделяют несколько свойств, которыми должны обладать такие вещества, чтобы их причислили к витаминам:

• специфичность: вещество выполняет в организме определённые функции, а не просто служит источником энергии или строительным материалом;
• необходимость для жизни: дефицит этого вещества приводит к болезни;
• незаменимость: организм не производит это вещество вообще или вырабатывает его недостаточно, поэтому должен получать его извне;
• минимальные дозы: человеку требуется менее 0,1 г такого вещества в сутки.

Считается, что всем этим критериям соответствуют 13 основных витаминов, без которых человек не может быть здоровым: A, D, E, K, С и витамины группы В (B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9, B12). Другие органические соединения, обладающие похожими свойствами (например, органические или полиненасыщенные жирные кислоты), принято называть витаминоподобными веществами.

Предпосылки открытия витаминов

Витамины открыли только в начале XX века, но уже в древности люди интуитивно старались добавлять в пищу продукты, которые восполняют потребность в этих веществах. Например, древнеегипетские врачи рекомендовали есть бычью печень, содержащую витамин А, для лечения «куриной слепоты». А китайский врач и диетолог Ху Сыхуэй, живший в начале XIV века, в своём труде «Важнейшие принципы пищи и напитков» первым в истории науки заявил, что некоторые болезни связаны с дефицитом полезных веществ, содержащихся в пище.

Египетский медицинский папирус — исторический документ, в котором описано лечение «куриной слепоты» с помощью печени

В эпоху Великих географических открытий Европа столкнулась с цингой — болезнью, которую вызывает дефицит витамина С. Во время длительных морских походов матросы, вынужденные довольствоваться скудным рационом, сотнями умирали от этого заболевания. По некоторым данным, между XVI и XVIII веком цинга унесла жизни более 2 млн моряков.

В 1747 году шотландский военный хирург Джеймс Линд провёл эксперимент на борту королевского военно-морского судна «Солсбери». После двух месяцев в море матросы начали болеть цингой. Линд разделил 12 моряков на пары и каждой из них назначил к обычному рациону различные добавки — морскую воду, уксус, разбавленную серную кислоту, пасту из растительных экстрактов. Больше всего повезло тем матросам, которым велели ежедневно есть лимоны и апельсины: они быстро и полностью оправились от цинги.

Джеймс Линд написал «Трактат о цинге», в котором рекомендовал изменить рацион моряков. Но его идеи не поддержали

История открытия витаминов

В XIX веке в научном сообществе всё чаще стали выдвигаться предположения о том, что в пище есть некие вещества, которые нужны для сохранения здоровья. Известный российский педиатр Николай Лунин выдвинул эту гипотезу в 1880 году на защите своей докторской диссертации. В 1895 году российский патофизиолог Виктор Пашутин пришёл к выводу, что цинга развивается при дефиците вещества, которое не вырабатывается в организме человека, но присутствует в растениях.

Витамин А — ретинол

В 1913 году американские учёные провели эксперимент, в ходе которого подопытных крыс держали на диете из жиров, белков, крахмала и соли. Через несколько недель животные, придерживающиеся этого рациона, слабели и умирали. Но если в еду крысам добавляли яйца и масло, они выздоравливали.

Исследователям удалось выделить из продуктов вещества, влияющие на здоровье подопытных животных. Один из учёных, биохимик Эльмер Макколлум, разделил их на две группы — жирорастворимый фактор А (в эту группу входил витамин, который теперь известен как ретинол) и водорастворимый фактор В. В 1937 году витамин А удалось кристаллизовать, а в 1947-м голландский химик Йозеф Аренс разработал промышленный способ его синтеза.

Витамины группы В

Вклад в открытие витамина В1 (тиамина) внесли сразу несколько исследователей: голландский врач Христиан Эйкман, англичане Уильям Флетчер и Фредерик Хопкинс и польский учёный Казимир Функ. Все они исследовали причины развития болезни бери-бери, которой часто страдают жители Юго-Восточной Азии, питающиеся преимущественно белым шлифованным рисом.

Христиан Эйкман заметил, что у кур, которые едят только очищенный рис, снижается аппетит и возникают запоры. Такое нарушение пищеварения — характерный симптом бери-бери. Эйкман начал добавлять в рацион пернатых отруби, и их самочувствие улучшилось.

В 1911 году Функу, знавшему об экспериментах своих предшественников, удалось выделить из отрубей вещество, которое помогает справиться с бери-бери. Впоследствии оно стало известно как витамин В1 (тиамин).

Казимир Функ первым ввёл термин «витамин» (от лат. vita — «жизнь»)

Открытие остальных витаминов группы В растянулось на несколько десятилетий. Химическую структуру B2 (рибофлавина) выделили в 1935 году. Учёные установили, что он необходим для клеточного дыхания и нормального обмена веществ.

Витамин В3 (ниацин, витамин РР) открыли в 1937 году, когда искали лекарство от пеллагры — кожного заболевания, развивающегося из-за однообразного рациона. Годом позже выделили витамины В5 (пантотеновую кислоту) и В6 (пиридоксин).

Витамин В9 (фолиевую кислоту) обнаружили в 1941 году. Учёные установили, что она необходима для синтеза ДНК и РНК и играет важную роль в развитии плода. Поэтому её назначают всем беременным женщинам. В 1948 году во время поисков лекарства от анемии открыли последний из известных на сегодняшний день витаминов — В12.

Витамин C — аскорбиновая кислота

В 1928 году венгерский биохимик Альберт Сент-Дьёрдьи выделил из надпочечников животных и из нескольких растений вещество, которое позднее получило название витамина C.

Аскорбиновая кислота стала первым витамином, который удалось синтезировать. Это сделал английский биохимик Уолтер Хоуорс. В этом же году веществу официально присвоили латинскую букву C и название «аскорбиновая кислота» (от anti-scorbutic, что означает «против цинги»). В 1937 году и Сент-Дьёрдьи, и Хоуорс удостоились Нобелевской премии за свои открытия.

Витамин D

Казимир Функ, изучая свойства тиамина (витамина B1), предположил, что и другие болезни — цинга, пеллагра, рахит — тоже могут вызываться недостатком каких-то веществ. В то время рахит был серьёзной проблемой, особенно среди городского населения: из-за недостатка солнца и скудного рациона у детей неправильно формировались кости, искривлялись конечности, деформировалась форма черепа, они росли медленнее здоровых сверстников.

В начале XX века исследователи обнаружили, что рыбий жир обладает антирахитическим эффектом. Биохимик Элмер Макколлум, открывший витамин А, в 1922 году выделил из рыбьего жира вещество, помогающее бороться с рахитом, и назвал его витамином D. В то же время американский педиатр Альфред Гесс и немецкий педиатр Курт Хульчинский независимо друг от друга доказали, что развитие рахита можно предотвратить с помощью ультрафиолетового излучения, которое тоже способствует выработке витамина D.

Витамин Е — токоферол

В начале 1920-х годов учёные из Калифорнийского университета Герберт Маклин Эванс и Кэтрин Скотт Бишоп исследовали влияние диеты на репродуктивную функцию. Они обнаружили, что крысы, которые получали только смесь белков, жиров и углеводов, становились бесплодными. Репродуктивную функцию можно было восстановить, добавив в рацион животных листья салата и масло зародышей пшеницы.

В 1936 году Эванс с коллегами выделили из масла зародышей пшеницы вещество, которое обладало высокой активностью в восстановлении репродуктивной функции. Это вещество назвали витамином Е или токоферолом. Название происходит от греческих слов τόκος («потомство») и φέρω («несу»). Позже было обнаружено, что витамин Е — мощный антиоксидант, защищающий клетки от повреждения свободными радикалами.

Витамин К

Витамин К открыли почти случайно. В 1929 году датский учёный Хенрик Дам изучал, как влияет на здоровье дефицит холестерина. Он в течение нескольких недель кормил цыплят пищей, не содержащей холестерина, в результате у подопытных птиц начались кровоизлияния в подкожную клетчатку и мышцы. Добавление очищенного холестерина в рацион пернатых не помогло. Оказалось, что свёртыванию крови способствует другое вещество, содержащееся в злаках и растениях. За ним закрепилось название «витамин К» — от немецкого Koagulationsvitamin («витамины коагуляции»). Химическую структуру витамина открыл американский биохимик Эдуард Дойзи. В 1943 году Дам и Дойзи получили Нобелевскую премию за свою работу.

Победное шествие витаминов

Ошеломляющие открытия учёных в корне перевернули существующие подходы к питанию. Если до 1930-х годов в еде ценили исключительно калорийность и количество белка, то теперь продукты начали выбирать, учитывая пользу и содержание витаминов.

Растущим интересом к витаминам немедленно воспользовались маркетологи. Производители рыбьего жира в рекламных проспектах именовали свою продукцию «разлитым в бутылки солнечным светом», чтобы подчеркнуть высокое содержание витамина D. А на бутылках пива Schlitz Sunshine Vitamin D Beer с 1936 года красовалась надпись: «Пиво вам полезно, но SCHLITZ, с его Sunshine Vitamin D, полезно вдвойне!».

Прессованные дрожжи превратились в уникальный препарат, содержащий витамины группы В и помогающий укрепить организм, справиться с раздражением кожи и расстройством желудка. В результате продажи дрожжей Fleischmann’s с 1917 по 1924 год возросли втрое. Пресса представляла В1 как «витамин морали», который не только помогает справиться с физическими недугами, но и укрепляет дух.

Плакат времён Второй мировой войны призывал употреблять рыбий жир и апельсиновый сок в качестве пищевых добавок

Когда витамины начали активно синтезировать, на рынке появилось множество биологически активных добавок. При этом научных исследований о влиянии витаминов на организм в то время практически не проводили, не были установлены дозировки этих веществ. Между тем избыток витаминов может быть не менее опасен, чем дефицит. Например, большое количество витамина D приводит к отложению кальция во внутренних органах, а витамин А может вызвать отравление, интоксикацию.

Именно поэтому перед началом приёма любых биологически активных добавок рекомендуется обратиться к врачу и сдать анализы, которые помогут выявить дефицит полезных веществ. Основываясь на этих данных, врач сможет назначить витамины в нужной дозировке.

Источники

1. Semba R. D. The discovery of the vitamins // International Journal of Vitamin and Nutrition Research. 2012. Vol. 82(5). P. 310–315. doi:10.1024/0300-9831/a000124
2. Прайс К. Витамания. История нашей одержимости витаминами. М., 2015.
3. Громова О. А. Исторические и современные аспекты отечественной педиатрической витаминологии // Педиатрическая фармакология. 2008. №1. С. 57–61.