Витамины. А, В, С, D и другие целители
О том, что некоторые продукты растительного и животного происхождения способствуют предотвращению или даже избавлению от ряда болезней, людям известно очень давно. Например, древние египтяне, разумеется, не могли предполагать, что такая болезнь, как куриная слепота, связана с нехваткой витамина А, но они знали: от этого недуга помогает печень. Запеченную или жареную, ее рекомендовали давать больным. Этот метод лечения отмечен и в трудах Гиппократа. То, что именно печень богата этим витамином, стало известно только в XX веке.
В 1330 году Ху Сыхуэй, главный лекарь китайского императора, отвечавший также за питание и напитки, представил книгу «Важнейшие принципы пищи и напитков». Ху Сыхуэй появился при дворе около 1315 года в качестве врача вдовствующей императрицы-матери, а затем и императрицы-супруги. Однако своей блестящей карьерой он обязан успешному лечению императора Жэньцзун Буянту-хана, страдавшего от острых болей в почках. Принимая овощной отвар, который изготовил Ху Сыхуэй, император вылечился за три месяца.
В своей трехтомной книге автор отмечал важность умеренности и разнообразия в еде, подчеркивал важность диет (в том числе для больных и детей), информировал о несовместимых продуктах и подробно описывал, как болезни связаны с дефицитом полезных веществ. При этом он настаивал на том, что многие недуги связаны с неправильным питанием и от них можно избавиться благодаря правильному выбору еды. Рецепты (94 блюда, 35 супов, 29 советов от старения) и ингредиенты (список включает 230 статей с комментарием об их питательности и воздействии) в этой иллюстрированной книге описаны в соответствии с их терапевтическим действием.
Серьезный вклад в копилку знаний о пользе тех или иных продуктов для здоровья человека внесли первооткрыватели новых земель. В 1536 году мореплаватель Жак Картье, положивший начало французской колонизации Северной Америки, был вынужден остановиться на зиму в Канаде, поскольку 100 членов его команды заболели цингой. Их спасли индейцы, которые предложили больным отвар из сосновой хвои.
Век спустя военный врач Британской Ост-Индской компании Джон Вудалл рекомендовал морякам есть цитрусовые, которые, как было известно с давних времен, обладают антицинговым эффектом. Однако этот совет не получил широкого распространения.
В 1747 году шотландский морской врач и основоположник морской гигиены в Великобритании Джеймс Линд, находясь в длительном плавании, провел эксперимент на больных цингой матросах. Он предполагал, что в борьбе с болезнью может помочь кислота. Разделив 12 человек на шесть групп, в стандартный рацион моряков он добавил первой группе сидр, второй – несколько капель эликсира на основе серной кислоты, третьей – уксус, четвертой – морской воды, пятой – два апельсина и один лимон, шестой – ячменный отвар с пастой из пряностей. Через шесть дней прогресс в лечении был отмечен только у пятой группы: один моряк смог нести службу, второй почти выздоровел. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лаймы для профилактики цинги. Однако этот труд остался мало кем заметен. Тем не менее Джеймс Кук во время первого кругосветного путешествия ввел в рацион своих моряков солодовое сусло, кислую капусту и подобие сиропа из апельсинов и лимонов. Эффект был потрясающим: Кук не потерял от цинги ни одного матроса. Но понадобилось еще почти 50 лет, чтобы цитрусовые стали стандартной добавкой в рацион британских моряков. Правда, после этого матросы получили обидную кличку «лимонники». Время от времени вспыхивали и «лимонные бунты», когда матросы выбрасывали за борт бочки с лимонным соком.
Следующие 150 лет прошли под знаком накапливания знаний о питательных веществах, содержащихся в различных продуктах. В частности, ко второй половине XIX века считалось общепризнанным, что их пищевая ценность главным образом определяется содержанием белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды. И если все эти составляющие есть в пище, то она полностью отвечает биологическим потребностям человеческого организма. Однако эти выводы вступали в противоречия с многовековым опытом и знаниями, и прежде всего – наблюдениями врачей, отмечавших болезни, которые связаны с неправильным питанием, даже когда оно полностью соответствовало общепризнанным на тот момент времени требованиям.
Опыты продолжались. Выпускник Дерптского (ныне Тартуского) университета Николай Лунин проводил опыты на мышах, которых он кормил специально приготовленной пищей, состоявшей из хорошо очищенных элементов молока: казеина (белка), жира, сахара, солей и воды. Эти мыши не только плохо росли и теряли в весе, но и умирали. При этом мыши, которым давали натуральное молоко, чувствовали себя превосходно. В 1880 году 27-летний Лунин защитил докторскую диссертацию, в которой сделал следующий вывод: «… если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания. Представляет большой интерес исследовать эти вещества и изучить их значение для питания».
Несмотря на безусловную значимость этого открытия, научное сообщество, как это часто бывало в истории, встретило его с большим недоверием. К тому же последовавшие «по горячим следам» попытки других ученых получить те же результаты не увенчались успехом, что, скорее всего, было связано с некорректным проведением опытов – недостаточной чистотой ингредиентов.
Лунин переехал в Петербург, где вскоре стал авторитетным врачом-педиатром. В 1929 году журнал «Педиатрия» посвятил 50-летнему юбилею врачебной, общественной, научной и преподавательской деятельности Лунина отдельный номер, целиком составленный из статей его учеников. Кстати, из этих материалов следует, что в среде педиатров было хорошо известно, какое выдающееся открытие сделал их коллега. А вот организаторы I Всесоюзной конференции по витаминам, проходившей в Ленинграде в 1934 году, даже не пригласили его принять участие в работе форума. Впрочем, справедливость восторжествовала в родном для Николая Лунина городе Тарту, где его именем назвали улицу и переулок. Причем продолжением улицы Николая Лунина стала улица Витамийни.
«… если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания». – Николай Лунин, русский ученый.
В конце 1880-х голландский врач Христиан Эйкман, работавший в лаборатории военного госпиталя на острове Ява, обнаружил, что у подопытных цыплят развивались параличи, похожие на те, которыми страдают заболевшие бери-бери. Эта болезнь, нередко заканчивавшаяся смертью, очень часто встречалась у жителей Японии, Индии и других азиатских стран. При вскрытии цыплят стало понятно, что причиной параличей служит одновременное воспаление многих нервов. Эйкман назвал это состояние полиневритом и предположил, что болезнь может быть вызвана какой-то бактерией, которую он, впрочем, так и не обнаружил. Зато в ходе дальнейших экспериментов цыплята выздоровели. Тогда врач предположил, что причина – в рационе питания. Позднее он писал: «Работник вивария, как я впоследствии обнаружил, в целях экономии кормил цыплят рисом из больничной кухни. Затем на его место пришел другой сотрудник, который отказался кормить “гражданских” цыплят “военным” рисом». Под «военным» подразумевался очищенный рис, а цыплята, которые выздоровели, клевали неочищенный. Позднее Эйкман выяснил, что заключенные на острове Ява, которые питались очищенным рисом, заболевали бери-бери в 300 раз чаще тех, которые ели неочищенный рис. Он предположил, что в очищенный рис в процессе обработки может попадать какой-либо яд. Зато ассистент Эйкмана Герри Грийнс, который продолжал исследование бери-бери, в 1901 году предположил, что болезнь связана с нехваткой какого-то специфического питательного вещества. Пройдет еще пять лет, и Фредерик Гоуленд Хопкинс назовет эти необходимые вещества «добавочными факторами».
В 1912 году Казимиру Функу, польскому химику, который был знаком с работой Эйкмана, удалось выделить из рисовой шелухи вещество, препятствующее развитию бери-бери. Сегодня оно называется тиамином, или витамином В1. Но в свое время Функ предложил название vitamine – от латинских слов vita (жизнь) и amine (амин, азотосодержащее соединение).
Как ни странно, ни усилия первооткрывателя витамина Функа, ни работа Лунина не были по достоинству оценены Нобелевским комитетом. Самую престижную в научных кругах премию за открытие витаминов получили в 1929 году Фредерик Хопкинс и Христиан Эйкман.
Открытие витамина А произошло в 1913 году, когда две группы ученых – Элмер Макколлум и Маргарет Дэвис из Висконсинского университета, а также Томас Осборн и Лафайет Мендель из Йельского – независимо друг от друга пришли к выводу, что сливочное масло и желток куриного яйца содержат необходимое для нормальной жизнедеятельности вещество. Причем Макколлум обратил внимание, что оно хорошо растворялось в жирах и плохо – в воде. Ученый назвал это вещество «жирорастворимым фактором А», а «витамин» Функа – «водорастворимым фактором В». Позднее он также доказал, что витамин В – это не однокомпонентное вещество и за ним может стоять целая группа витаминов. Кстати, Макколлум выступал против придуманного Функом термина vitamine, поскольку считал, что это вещество не более важно для «жизни», чем другие питательные вещества, и не является «настоящим» амином.
В 1920 году английский биохимик Джек Сесиль Драммонд предложил переименовать «жирорастворимый фактор А» в витамин А, «водорастворимый фактор В» – в витамин В, а антицинговый фактор – в витамин С. При этом в слове vitamine он убрал букву «e», поскольку не все витамины содержали аминовый компонент. Таким образом, Драммонду удалось не только внести важную содержательную правку в это слово, но и весьма элегантно разрешить «заочный терминологический спор» между Макколлумом и Функом. В 1930-е годы английский биохимик внес личный вклад в изучение витамина А, выделив его в чистом виде.
Обнаружение четвертого по счету витамина (D) произошло в 1922 году. И вновь отличился Макколлум. Правда, произошло это «с подачи» английского ветеринара Эдварда Мелленби, который во второй половине 1910-х обратил внимание, что у собак, которых кормят рыбьим жиром, не бывает рахита. Это натолкнуло его на мысль, что рахит предотвращает либо витамин А, либо какое-то связанное с ним вещество. Новый эксперимент Макколлума заключался в том, что он кормил собак рыбьим жиром, в котором витамин А был предварительно нейтрализован. Тем не менее четвероногие быстро вылечились от рахита. Это позволило сделать вывод, что излечиться от рахита помогает какой-то другой витамин, который Макколлум назвал четвертой буквой латинского алфавита.
В 1923 году американский биохимик Гарри Стенбок продемонстрировал, что облучение пищи ультрафиолетом увеличивает содержание в ней витамина D. Годом позже американский физиолог Альфред Фабиан Гесс вывел формулу «свет = витамин D».
В последующие довоенные годы научная мысль шла по пути открытия новых и более глубокого изучения уже известных витаминов.
В 1922 году был открыт витамин Е. Это произошло после того, как Герберт Эванс и Кэтрин Скотт Бишоп экспериментальным путем установили, что крысы, которые питались лишь смесью казеина, сала, молочного жира, соли и дрожжей, были бесплодными. Репродуктивную функцию можно было восстановить, добавив листья салата или масло из зародышей пшеницы. Витамин Е, а точнее α-токоферол (наиболее активное из восьми веществ, которые в совокупности называются витамином Е), был выделен Эвансом в 1936 году. Через два года химическая структура α-токоферола была описана, и швейцарский химик Пауль Каррер смог его синтезировать.
В 1929 году датский биохимик Хенрик Дам выделил жирорастворимый витамин, который в 1935 году назвали витамином К из-за его роли в свертываемости крови. В 1939 году в лаборатории Пауля Каррера впервые был выделен из люцерны витамин К, его назвали филлохиноном. В том же году американские биохимики Дойзи и Бинклей получили из гниющей рыбной муки вещество с антигеморрагическим действием, но с иными свойствами, чем препарат, выделенный из люцерны. Это вещество получило название витамин К2, в отличие от витамина из люцерны, названного витамином К1. В 1943 году за открытие и установление химической структуры витамина K Хенрик Дам и Эдвард Дойзи получили Нобелевскую премию.
К 1930 году ученые выяснили, что витамин В включает в себя целый ряд веществ, каждый из которых имеет свои свойства и функции (например, витамины В1, В2, В3).
Активно продолжалось и изучение витамина А. В 1931 году его химическую структуру описал Каррер, за что шесть лет спустя был отмечен Нобелевской премией по химии. В 1937 году Гарри Холмс и Рут Корбет этот витамин кристаллизовали, в 1946-м Давид Адриан ван Дорп и Йозеф Фердинанд Аренс его синтезировали, а в 1947 году Отто Ислер разработал промышленный метод его синтеза. Роль витамина A в зрении была открыта биохимиком Джорджем Уолдом, который в 1967 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Последнее предвоенное десятилетие ознаменовалось прорывом в изучении витамина С. Несмотря на то что антицинговый фактор уже был известен к этому времени, пальма первенства в открытии витамина С отдана венгерскому биохимику Альберту Сент-Дьёрди. Работая в 1927 году в Кембриджском университете в лаборатории физиолога Фредерика Гоуленда Хопкинса, он получил из апельсинов, лимонов, капусты, а также надпочечников животных и изолировал кристаллы восстанавливающего вещества. Сент-Дьёрди не знал точно, что это за вещество, но предположил, что, вероятнее всего, это вещество – разновидность сахарной кислоты. Хопкинс настоял, чтобы Сент-Дьёрди опубликовал результаты в биохимическом журнале. Для этого требовалось придумать название вещества. Сент-Дьёрди в шутку предложил назвать его Ignose (от ignosco – «я не знаю» – и -ose для обозначения сахара). Редактор журнала отверг и это название, и следующее, которое предложил Сент-Дьёрди. В конце концов остановились на названии «гексуроновая кислота» (по аналогии с глюкуроновой кислотой).
В 1929 году Сент-Дьёрди впервые выехал в США – на Международный физиологический конгресс в Бостоне. Во время поездки его пригласили работать над гексуроновой кислотой в госпитале Мейо. Поскольку недалеко от госпиталя находилось несколько скотобоен, проблем с поставками надпочечников не было, и Сент-Дьёрди сумел очистить почти унцию гексуроновой кислоты. 10 граммов вещества он послал Уолтеру Хоуорсу, одному из самых известных химиков, занимавшихся изучением сахаров. Однако Хоуорс не сумел определить химическую структуру вещества, поскольку присланного количества было слишком мало.
В 1931 году Сент-Дьёрди принял приглашение министра образования Венгрии возглавить факультет медицинской химии в университете Сегеда, где вскоре завоевал уважение студентов за великолепные лекции и неформальный стиль руководства. Осенью того же года к группе Сент-Дьёрди присоединился приехавший из США Джозеф Свирбели, который работал с Чарльзом Кингом в университете Питтсбурга над выделением витамина С. Свирбели рассказал Сент-Дьёрди, что может определить, содержится ли в каком-нибудь веществе витамин С. Тогда Сент-Дьёрди достал остатки выделенного в госпитале Мейо кристаллического вещества и отдал их Свирбели со словами: «Протестируйте это. Я думаю, это витамин С». Серия экспериментов доказала, что это действительно так.
В 1932 году случилось еще два важных события, начинавшиеся для Сент-Дьёрди проблематично, но закончившиеся в его пользу. Во-первых, он не мог продолжать эксперименты с витамином С, так как у него закончилось выделенное вещество. Но пришло озарение. «Однажды у нас на ужин был красный перец, – вспоминал он позже. – У меня не было желания его есть, и я подумывал уйти. Внезапно мне пришла в голову мысль, что это единственное растение, которое я никогда не изучал. Я взял его в лабораторию, а к середине ночи уже знал, что это настоящая сокровищница витамина С, в которой содержится до 2 миллиграммов этого витамина на 1 грамм вещества». Если учесть, что Сегед называют венгерской столицей красного перца, за одну неделю команда Сент-Дьёрди получила свыше килограмма кристаллического витамина С. Он немедленно выслал необходимое количество Хоуорсу, который вскоре описал его структуру. Они вместе переименовали вещество в аскорбиновую кислоту, так как оно предотвращало заболевание цингой (scorbutus).
Вторым важным событием стало решение патентного бюро в США, которое пришло к заключению, что Кинг не был первооткрывателем витамина С, и отказало ему в выдаче патента.
Сент-Дьёрди провел несколько последующих лет, как он сам говорил, «проповедуя культ витамина С» по всей Европе, предполагая, что тот может быть полезен для профилактики обыкновенной простуды и других заболеваний. Однако аскорбиновая кислота не оправдала себя в качестве панацеи от всех болезней, и Сент-Дьёрди вернулся к другим исследованиям.
В 1936 году он также обнаружил, что флавоноиды, растительные пигменты, присутствующие в неочищенных препаратах аскорбиновой кислоты, уменьшают хрупкость капилляров, которая ведет к кровотечениям у больных с геморрагическим васкулитом. Сент-Дьёрди назвал эти вещества витамином Р (от англ. permeability – проницаемость).
А в следующем году Сент-Дьёрди был награжден Нобелевской премией по физиологии и медицине «за открытия в области процессов биологического окисления, связанные в особенности с изучением витамина С и катализа фумаровой кислоты». В том же году лауреатом Нобелевской премии по химии стал Уолтер Хоуорс «за исследования углеводов и витамина С».
История изучения витамина С нашла эффектное продолжение в конце 1960-х годов, когда американский химик, лауреат двух Нобелевских премий (по химии – в 1954 году и премии мира – в 1962-м) Лайнус Карл Полинг начал публично рекламировать его употребление для предотвращения простудных заболеваний. В монографии «Витамин С и простуда», которая вышла в 1971 году, он обобщил личный опыт, практические свидетельства и теоретические выкладки в поддержку терапевтических свойств витамина С. В начале 1970-х Полинг также сформулировал теорию ортомолекулярной медицины, в которой подчеркивалось значение витаминов и аминокислот в поддержании оптимальной молекулярной среды для мозга. Эти теории, получившие в то время широкую известность, не нашли подтверждения в результатах последующих исследований и в значительной мере были отвергнуты специалистами по медицине и психиатрии. Однако Полинг считал, что их контраргументы не безупречны. В 1973 году он основал Научный медицинский институт Лайнуса Полинга в Пало-Альто, где вместе с коллегами продолжал проводить исследования терапевтических свойств витаминов, в частности возможности применения витамина С для лечения раковых заболеваний. В 1979 году Полинг опубликовал книгу «Рак и витамин С», в которой утверждает, что прием в значительных дозах витамина С способствует продлению жизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Однако авторитетные исследователи раковых заболеваний не нашли его аргументы убедительными. Как бы то ни было, аскорбиновая кислота остается одним из самых известных и популярных витаминов. Исследовано и описано свыше 300 его биологических функций.
Сегодня на фармацевтическом рынке великое множество так называемых поливитаминов. Удобная формула «все витамины в одной пилюле» пользуется большой популярностью. Компании-производители не скупятся на продвижение своих таблеток, названия поливитаминов у всех на слуху: «Центрум» (Pfizer), «Мульти-табс» (компания Ferrosan, которую купила Pfizer), «Супрадин» (Bayer), «Алфавит» (ЗАО «Актион»), «Витрум» (Unipharm).
Однако при бесконтрольном приеме подобных многокомпонентных препаратов нельзя исключить появление проблем. Одна из наиболее серьезных – человек может страдать от недостатка одних витаминов, но уровень других остается в норме. Хотя большинство витаминов, как правило, нормально переносятся даже в избыточных количествах, их значительная передозировка (как однократная, так и при длительном приеме) не только не пойдет на пользу, но и может привести к гипервитаминозу, который проявляется в различных расстройствах и дисфункциях организма. Чаще всего речь может идти об аллергических реакциях вплоть до анафилактического шока.
По мере изучения витаминов их окончательный список претерпел немало изменений. Одни витамины, как, например, G (рибофлавин), H (биотин), PP (ниацин), были переименованы и стали В2, В7, В3 соответственно, другие, в частности P (биофлавоноиды), и вовсе перестали называться витаминами (биофлавоноиды отнесены к группе так называемых витаминоподобных веществ).
В настоящее время витаминами признаны 13 веществ или групп веществ. Это витамины A1 (ретинол), А2 (дегидроретинол); В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (ниацин, включающий никотиновую кислоту, и никотинамид), В5 (пантотеновая кислота), В6 (пиридоксин), В7 (биотин), В9 (фолиевая кислота), В12 (цианокобаламин); С (аскорбиновая кислота); D1 (ламистерол), D2 (эргокальциферол), D3 (холекальциферол), D4 (дигидротахистерол), D5 (7-дегидротахистерол); Е (токоферол); К1 (филлохинон), К2 (менахинон). Все они достаточно хорошо изучены. Однако думать, что витаминология постепенно сходит на нет, было бы совершенно неверно. Это научное направление активно развивается и наверняка еще принесет немало удивительных и очень полезных открытий. Как говорил великий Эйнштейн, наука не является и никогда не будет являться законченной книгой.
