Без перебільшення можна сказати, що сьогодні професія дієтолога - одна з найбільш затребуваних. Адже здоровим харчуванням заради продовження повноцінного життя стурбований практично кожен житель нашої планети. Але без вітамінів це неможливо, про що відомо навіть маленьким дітям.

А що ж нам відомо про вітаміни? Звичайно ж, досить багато, і, перш за все, про те, які саме вони існують. Сьогодні список вітамінів виглядає так: A, B1, B2, B3, B5, B6, B9, B12, C, D, E, F, H, K і кілька витаминоподобних з'єднань.

Цікаво, як же з'явився цей вітамінний алфавіт?

На початку 20-го століття дослідження в області харчування і впливу його компонентів на організм людини і тварин велися дуже бурхливо і практично одночасно незалежними групами вчених в різних країнах Європи і Америки.

Томас Берр Осборн
(1859-1929)

Деякі вчені, такі як англієць Фредерік Гоуленд Хопкінс, не надавали великого значення своїм роботам в цій області. Але, як з'ясувалося пізніше, він виявився першим, хто експериментально довів важливу біологічну роль з'єднань, названих згодом вітамінами, і отримав Нобелівську премію з фізіології і медицині в 1929 р

Інші ж, навпаки, наполегливо протягом всього свого життя вивчали вплив факторів їжі на організм тварин і людини, внесли неоціненний вклад в вітамінолог і диетологию, але так і не стали Нобелівськими лауреатами. До таких вченим належить, перш за все, Казимир Функ, про який ми писали раніше, і багато інших європейських фізіологи і біохіміки.

Окремо потрібно сказати про вчених американської школи проблем харчування та здоров'я. Її засновниками вважаються Рассел Генрі Читтенден (1856-1943), перший дослідник в області біохімії травлення і харчування, професор фізіологічної хімії Єльського університету, і його учень Лафайет Мендель (1872-1953). Л. Мендель зі своїм колегою Томасом Б. Осборном (1859-1929) в 1904 році були спрямовані на сільськогосподарську експериментальну станцію Коннектикуту (The Connecticut Agricultural Experiment Station), де почали вивчати білкові компоненти їжі і їх вплив на організм. Тандем цих біохіміків був дуже продуктивним і успішним. Їх дослідження в області незамінних амінокислот (амінокислоти, які не синтезуються в організмі ссавців і можуть надходити тільки з їжею) стали фундаментом для нових відкриттів в дієтології. Завдяки роботам Л. Менделя і Т.Б. Осборна, що звернулися до структурним дослідженням харчових компонентів, цей розділ науки вийшов за межі простих розрахунків енергетичної цінності продуктів харчування.

У 1906 році під керівництвом Л. Менделя і Т.Б. Осборна в тому ж дослідному центрі проходив післядипломну стажування, досліджуючи рослинні білки в харчуванні, ще один випускник Єльського Університету Елмер Вернер Макколум (1879-1967). Через рік після закінчення стажування Макколум переводять працювати в університет штату Вісконсін, де він продовжує займатися також проблемами харчування.

Лафайет Мендель
(1872-1953)

Треба сказати, що на початку XX-го століття над проблемою удосконалення харчування великої рогатої худоби, а саме над створенням «ідеального корми» активно працювали німецькі фізіологи і біохіміки. Чимало американських вчених, які здобули освіту в університетах Німеччини, продовжували втілювати цю ідею у себе на батьківщині в США і детально вивчали вплив різних дієт на організм тварин. І вся експериментальна робота проводилась на коровах і телятах, що було дуже трудомістким і фінансово витратним процесом. Проте, в 1907-1909 рр дослідницька група, до якої входив Е.В. Макколум, провела грунтовний експеримент з вивчення обмеженою (одно-зернової) дієти на зростання, життєздатність і репродуктивну функцію корів. Ефекти від застосування 4-х різних дієт (вівсяної, пшеничної, кукурудзяної і комбінована зі всіх трьох видів зерна) були настільки вражаючими і так відрізнялися один від одного, що Е.В. Макколум прийшов до висновку: він і його колеги перебувають на порозі важливого відкриття. Щоб отримати відповіді на питання про вплив складу їжі на організм, Е.В. Макколум в 1908 році починає використовувати для дослідів лабораторних щурів, ставши першим в Америці, хто проводив дослідження в галузі дієтології та харчування на цих тварин.

Його приклад наслідували Л. Мендель з Т.Б. Осборном, які, також, використовуючи щурів, детально досліджували, які з амінокислот є незамінними для зростання і життєздатності тварин. Для цієї мети вчені розробили спеціальні дієти і ретельно контролювали споживання їжі щурами. В результаті Л. Мендель і Т.Б. Осборн прийшли до висновку, що існують «неповні білки», які необхідно доповнювати амінокислотами (зокрема, на лізин і триптофан), відсутність яких обмежує біологічну цінність корму. Якщо пам'ятаєте, до такого ж висновку прийшов і Ф.Г. Хопкінс після серії дослідів в 1906-1908 рр в Кембриджі. «Неповними» виявилися рослинні білки, а в якості адекватної добавки служили білки молока. А Л. Мендель і Т.Б. Осборн після ретельного аналізу визначили, що білок молока казеїн є «повним», в його склад входять всі незамінні амінокислоти.

Спочатку Е.В. Макколум з помічницею Маргарет Девіс в своїх дослідженнях дотримувалися іншої думки, ніж його перші наукові керівники, вважаючи, що цінність і адекватність їжі визначають її смак і кількість, про що написали в своїй статті в 1911 році. Мендель і Осборн, спираючись на свої результати, виступили з критикою на адресу цієї гіпотези. Макколум взяв до уваги доводи своїх вчителів і колег і в наступних експериментах використовував принципи формування раціону, яких дотримувалися Мендель і Осборн.

Елмер Вернер Макколум
(1879-1967)

По суті, роботи Л. Менделя з Т.Б. Осборном і Е.В. Макколум з М. Девіс повторювали експерименти Н.І Луніна і Ф.Г. Хопкінса. Так само, як Н.І. Лунін і Ф.Г. Хопкінс, дві групи вчених замінювали в харчуванні тварин певні продукти (молоко, яйця, рослинне і вершкове масло) окремими поживними компонентами (казеїн, вуглеводи, агар-агар, мінеральні солі). І незалежно один від одного показали, що дефіцит незамінних компонентів їжі призводить до гальмування і повної зупинки росту, який повністю відновлювався після відповідної корекції раціону введенням екстрактів з яєць і вершкового масла. Л. Мендель і Т. Б. Осборн також з'ясували, що дефіцит цих компонентів їжі викликає у щурів ксерофтальмії (сухість очей, порушення роботи слізних залоз). В результаті обидві групи співавторів практично одночасно в 1913 р подають свої результати для публікації в авторитетне американське видання - Біохімічний Журнал (Journal of Biological Chemistry), але Е.В. Макколум зробив це на три тижні раніше. Правда цей факт нічого не вирішив, обидві статті вийшли в одному липневому номері журналу за 1913 р

І тут необхідно зупинитися, щоб зробити акцент на важливості події. До цього часу Казимир Функ виділив з рисового лушпиння в чистому стані водорозчинне з'єднання, яке першим виявив Х. Ейкман як фактор для лікування захворювання бери-бери. Крім того, польський біохімік з'ясував склад молекули цього з'єднання і дав назву «тіамін». Ця робота стала основою для написання К. Функом в 1912 р книги «Вітаміни», в якій був введений сам термін, сформульована концепція цих речовин як життєво важливих факторів і закладений новий розділ біохімії - вітамінологія.

Американські ж вчені виявили харчової компонент в яйцях і вершковому маслі, від якого залежав ріст тварин. Цей компонент не розчиняються у воді, тобто мав жиророзчинну природу на відміну від речовини, яке отримав К. Функ. Е.В. Макколум разом з М. Девіс змогли екстрагувати відкритий ними харчовий фактор також з листя люцерни (alfalfa) і м'яса. Чи то від того, що цей вельми важливий для біологічних функцій організму компонент їжі був виявлений авторами дослідження першим серед подібних з'єднань, чи то від того, що назва люцерни починається з букви «А», так чи інакше, Е.В. Макколум і М. Девіс назвали виявлене ними речовина - фактор А.

Джек Сесіль Драммонд
(1891-1952)

Чому «фактор», а не «вітамін», як запропонував К. Функ, запитаєте Ви? Треба сказати, що Е.В. Макколум був категорично проти терміна «vitamine», який вважав невдалим, оскільки не всі з цих сполук містять аміногрупу ( «amine»), хоча всі вони важливі для життя ( «vita»).

Більш того, трохи пізніше, вже в співавторстві з іншою своєю колегою, Корнелією Кеннеді, Е.В. Макколум з'ясував, що речовина, виявлена ​​Х. Ейкманом в лушпинні рису, не тільки викликає поліневрит у курчат, але також впливає на ріст організму щурів (ми вже писали, що вітамін В1, або тіамін, бере участь у багатьох біохімічних процесах). Тому в 1916 р Е.В. Макколум і К. Кеннеді пропонують назвати ці невідомі сполуки з однаковим ефектом, але різної природи літерами алфавіту: жирорастворимое - «А» і водорозчинне - «В». Так, що цей рік можна вважати роком народження алфавітній номенклатури (класифікації) вітамінів. Було вирішено, що в міру відкриття нових компонентів їжі, дефіцит яких викликає певні фізіологічні ефекти або захворювання, привласнювати цим з'єднанням буквені позначення, оскільки дуже складно в назві відобразити і хімічну природу речовини, і його фізіологічну роль, не кажучи вже про те, що їх структура ще залишалася невідомою.

Суперечки навколо терміна «vitamine» велися ще кілька років, поки в 1920 р британський біохімік Джек Сесіль Драммонд (1891-1952) не знайшов досить оригінальний і розумний вихід із скрутного становища. Дж.С. Драммонд зацікавився дієтологією і проблемами харчування, а потім і став вивчати їх, після того як в 1914 р почав працювати в Дослідницькому Інституті онкології при Лондонському Університеті під керівництвом самого Казимира Функа! Зрозуміло, що Дж.С. Драммонд був досконально знайомий з роботами свого шефа і повністю приймав його концепцію вітамінів. Проте, доводи Е.В. Макколум він теж вважав вагомими, адже закінчення «amine» було некоректним по відношенню до всіх цих сполук.

Що ж робити?

Як завжди, вихід знайшовся і виявився дуже простим. Дж.C. Драммонд пропонує в слові «amine» (в українській транскрипції читається «амайн») прибрати глуху «е», тим самим залишити частину слова «amin», яке вимовляється інакше ( «амін») і, строго кажучи, вже не означає наявність аміногрупи в складі речовини, але при цьому зберігає первісну ідею терміна. При цьому вчений повністю підтримує буквенную класифікацію і називає фактор А, виявлений Л. Менделем, Т. Б. Осборном, Е. В. Маккалума і М. Девіс, і фактор В, виділений К. Функом, відповідно, вітаміном А і вітаміном В. Більш того, Дж.С. Драммонд пішов далі і запропонував відомий, чи не ідентифікований на той момент, компонент свіжих овочів і фруктів з антицинготну властивостями назвати вітаміном С.

Незабаром після цих подій, на початку 20-х років, Е.В. Макколум, активно займаючись вивченням проблем рахіту і пошуками шляхів його лікування, а також спираючись на роботи Едварда Меланбі в цій області, пропонує присвоїти компоненту риб'ячого жиру з антірахітічнимі властивостями, новому вітаміну, наступну букву алфавіту - «D».

Пауль Каррер
(1889-1971)

Ну, і так далі ...

За великий внесок у розвиток в біохімії харчування і вітамінів, створення так званої Британської дієти, специфічного раціону британських військовослужбовців під час Другої світової війни, Джек Сесіль Драммонд був удостоєний рицарського титулу. А внесок Елмера Вернера Макколум в дослідження вітамінів настільки великий, що на батьківщині в США його називають «Доктор Вітамін». Але імена обох вчених, так само, як і Лафайєта Менделя, Томаса Осборна і багатьох інших, жодного разу не внесли до списку Нобелівських лауреатів.

Алфавітна номенклатура вітамінів зберігалася до тих пір, поки кожен з них не був ідентифікований. Тим вченим, яким вдалося виділити ці нові чинники їжі з певними фізіологічними ефектами в чистому вигляді, визначити їх хімічну структуру і синтезувати, і були присуджені Нобелівські премії.

Цієї честі першими удостоїлися Християн Ейкман і Фредерік Гоуленд Хопкінс в 1929 році за відкриття вітаміну В1, а ось за відкриття вітаміну А і В2 Нобелівську премію з хімії в 1937 році отримав швейцарський хімік-органік і біохімік Пауль Каррер (1889-1971).

Тому про Пауля Карерре ми зобов'язані розповісти більш докладно.

П. Каррер, як і багато Нобелівські Лауреати, був неординарною особистістю і блискучим вченим у своїй області. Очевидно, він є яскравим прикладом, що підтверджує той факт, що маючи талант, працьовитість і завзятість ще й важливо опинитися в потрібний час в потрібному місці. І першим таким місцем для Пауля була гімназія старших класів в Арау (Швейцарія). Адже навчальний заклад з девізом «Вивчай, думай, потім говори!» Не могло не накласти відбиток на формування інтересів і відповідальності своїх учнів. Тут Пауль серйозно зацікавився наукою і назавжди залишився їй вірний.

Альфред Вернер
(1866-1919)

Другим знаковим місцем став, безумовно, Цюріхський університет, де в 1908 р П. Каррер почав вивчати хімію, і ні в кого-небудь, а у самого Альфреда Вернера, творця координаційної хімії та майбутнього Нобелівського Лауреата з хімії (1913 р). Це була ще одна величезна удача на шляху нашого героя. Всього за шість семестрів (3 курсу!), Займаючись хімією комплексних сполук кобальту під керівництвом А. Вернера, П. Каррер отримує докторську ступінь і диплом про закінчення Університету. Успіхи в роботі і видатні здібності підопічного настільки вразили А. Вернера, що він бере молодого доктора своїм асистентом в Хімічному інституті Університету і доручає самостійну ділянку досліджень за комплексними органічних сполук миш'яку.

П. Каррер в новій для себе області, органічної хімії, домагається більших успіхів, синтезує нові мишьякосодержащіе барвники і патентує їх. Публікація цих результатів принесла її автору нову знакову удачу у вигляді уваги знаменитого хіміка-мишьякоорганіка того часу - Пауля Ерліха, досягнення якого в хімії були відзначені Нобелівською премією в 1908 році! Да уж, молодий талановитий учений явно народився під щасливою зіркою, але своєю працьовитістю і завзятістю примножив всі випали на його шляху бонуси. Наступним місцем, де 26- річний П. Каррер блискуче себе проявив, був Науково-дослідний хіміко-терапевтичний інститут у Франкфурті-на-Майні (Німеччина), куди його запросив на посаду свого асистента і керівника хімічного напрямку засновник і директор цього інституту, сам П. Ерліх. Обидва фахівці-мишьякоорганіка об'єднали свої зусилля для всебічного вивчення потужного терапевтичного кошти на основі миш'яку (сальварсан), яке розробив і успішно впровадив П. Ерліх для лікування сифілісу.

Два великі етапи роботи з великими і визнаними вченими стали фундаментом подальших досягнень П. Каррера. А їх в кар'єрі вченого було чимало, розповідь про це займе багато часу, але тут в нашому оповіданні ми розповімо тільки про тих, які привели до відкриття та ідентифікації з'єднання, фактора їжі, що впливає на зростання ссавців - вітаміну А, розповіді про нього на початку нашій історії приділено багато уваги.

У 1927 р П. Каррер приступає до вивчення хімічного складу пігментів, що відповідають за забарвлення квітів і рослин в червоний і синій колір - антоціанів, виділення і визначення структури яких до цього часу вже виконав ще один Нобелівський Лауреат по хімії німецький вчений Ріхард Вильштеттер. Внесок П. Каррера і тут був помітним, йому належить розробка аналітичних методів визначення структури антоціанів.

Ріхард Кун
(1900-1967)

Працюючий в цьом напрямку, ВІН ставши вівчаті кроцин - жовтий рослинний пігмент, что підштовхнуло вченого зайнятості Досліджень каротиноїдів, такоже фарбувально квіти и плоди рослин в жовтий колір. Одну групу Речовини-каротиноїдів складають каротин, зокрема β-каротин є пігментом моркви. У 1930 р П. Каррер визначили будову молекули β-каротину одночасно з учнем и послідовніком Р Вильштеттера Ріхардом Куном, но зумів дерло Показати, что ця Сполука в організмі ссавців превращается в Вітамін А. А роком пізніше П. Каррер віділяє цею харчовий фактор з жиру печінкі риб (про прісутність в печінці риб вітаміну А тоді ж Зробив припущені и Р. Кун), візначає склад и будова его молекули. Виявило, что вона складається з 20 атомів вуглецю, 30 атомів водних и одного атома кисня, и разом ЦІ атоми утворюють шестичленное замкнуте кільце, на двох кінцях которого прієднуються три метильних групи, а до третього - довга звівіста ланцюг. Речовини получила Назву ретинол, віходячі з хімічної Будови его молекули, Пожалуйста є сінонімом терміна «Вітамін А». Молекула β-каротину складається з двох молекул ретинолу, Які є дзеркальний відображенням один одного. Тобто вітамін А по суті є половина молекули β-каротину з приєднаною до неї молекулою води.

Такий несподіваний поворот на шляху вивчення рослинних пігментів до вітамінології, надихнув П. Каррера на продовження роботи в цьому напрямку. Він виділяє з декількох тонн сироватки ще одні жовтий пігмент, але цей, на відміну від ретинолу, був водорозчинних та азотовмісних. Вчений назвав його лактофлавін, а пізніше перейменував в рибофлавін, або вітамін В2.

B-каротин і вітамін A (ретинол)

Вітамін В2 входить до складу молекул декількох ферментів, які беруть участь в окисно-відновних реакціях клітинного дихання. Ця речовина необхідно в процесах утворення еритроцитів, регуляції росту і репродуктивної функції організму, а також в роботі щитовидної залози. Від змісту рибофлавіну в організмі залежить здоров'я нігтів, волосся та шкіри. Головними проявами авітамінозу В2 є анемія і нервові розлади, які проявляються у вигляді м'язових болів, печіння і сильні болі в ногах.

Виділення, визначення складу і структури молекули лактофлавін П. Каррер виконує знову одночасно з групою німецьких біохіміків під керівництвом Р. Куна. Вони навіть разом в 1935 році успішно синтезували цей вітамін! Але визнання і Нобелівську премію з хімії першим із суперників отримує все ж Пауль Каррер в 1937 році з формулюванням «за дослідження каротиноїдів, флавинов і вітамінів А і В2».

Досягнення в вітамінології обох вчених були настільки явними, незаперечними, отримані незалежно один від одного і практично одночасно, що Нобелівський комітет в наступному 1938 році віддає цю престижну премію з хімії Ріхарда Куну «в знак визнання виконаної ним роботи по каротиноїдів і вітамінів». На жаль, Р. Кун зміг отримати премію тільки після закінчення Другої світової війни, а в 1939 році про це не могло бути й мови, нацистський уряд заборонив своїм підданим приймати нагороду Нобелівського комітету.

Вітамін В2 (рибофлавін)

На цих досягненнях обидва великих хіміка не зупинилися і доповнили своїми відкриттями вітамінний алфавіт: в 1938 році П. Каррер синтезував вітамін Е, після війни - вітамін К1, а Р. Кун до 1939 року виділив адермін, речовина, нестача якого викликає захворювання шкіри (дерматити ), відомий сьогодні як вітамін В6. Р.Куні також визначив хімічний склад і молекулярну структуру цієї речовини, що бере участь у функціонуванні нервової системи.

Очевидно, друзі, ви звернули увагу, що крім літерних позначень для вітамінів, з'явилися ще й цифри у вигляді індексів, в основному у літери «В». Справа в те, що з часом, у міру відкриття нових факторів і їх виділення та ідентифікації, стало ясно - все вони діляться на два великі класи: водорозчинні та жиророзчинні, а частина водорозчинних вітамінів є азотовмісними, як і тіамін, з якого і почалася вся історія вітамінології і, власне, сам термін «вітамін». Тому таких сполук не стали привласнювати окремі літери, а об'єднали в одну групу «В» з різними цифрами-індексами, які відповідають хронологічним порядком відкриття і ідентифікації. Їх відомо на сьогоднішній день 20, але тільки частина з'єднань визнані вітамінами (В1, В2, В3, В5, В6, В9, В12), решта - називаються вітаміноподібні речовини.

Згодом була вивчена хімічна структура всіх відкритих вітамінів, і в сучасних назвах цих з'єднань відображена їх хімічна природа, а в деяких випадках і основний біологічний ефект з приставкою «анти». Наприклад, вітамін В1 і його синоніми: тіамін (відображає хімічну будову молекули) і антіберійний фактор (фактор, що запобігає захворювання бери-бери).

Ну, що ж, з вітамінним алфавітом ми розібралися, тепер наступна зупинка: історія вітаміну С. Про неї читайте в продовженні .

Р.П. Виноградова, доктор біологічних наук, професор,
О.А. Гудкова, провідний інженер відділу регуляції обміну речовин,
Інститут біохімії ім. А.В. Палладіна НАН України, м Київ.