Защо витамин B има толкова много номера?

Две купички ориз

Историята може да се събере в две купички. В едната има сварен бял ориз – гладък, светъл и еднакъв. В другата зърната са запазили кафеникавите си външни слоеве. Отдалеч разликата изглежда просто като въпрос на цвят.

В лабораторията на Кристиан Айкман в Батавия, на остров Ява, резултатът се разделя точно по тази тънка кафява граница.

През 90-те години на XIX век кокошките, хранени с полиран бял ориз, започват да губят сила в краката си. Походката им се нарушава, а при най-тежките случаи вече не могат да стоят нормално. Птиците, които получават неполиран или частично полиран ориз, остават здрави. Когато външните части на зърното отново се включат в храната, засегнатите животни могат да се възстановят.

Айкман описва състоянието като polyneuritis gallinarum – полиневрит при кокошките. То наподобява бери-бери – заболяване, което по онова време засяга хора в райони, където белият ориз е основна част от всекидневното хранене.

Една връзка вече започва да се очертава: обработката на зърното премахва нещо, което има значение за нервната система и движението.

Но все още няма витамин B1. Няма тиамин. Няма и чисто вещество, което химиците могат да изолират и претеглят.

Има само две купички ориз и една поразителна разлика между тях.

Оризът посочва причината, преди науката да знае името ѝ

Полирането не превръща един сорт ориз в друг. То отстранява триците и част от зародиша, оставяйки предимно бялата, богата на нишесте вътрешна част на зърното. Днес знаем, че при този процес се премахва и голяма част от тиамина – витамин B1.

Организмът превръща тиамина в тиаминдифосфат – активна форма, необходима за работата на няколко важни ензима. Те участват в процеси, чрез които клетките използват хранителните вещества за производство на енергия. При тежък недостиг последствията се проявяват особено ясно в тъкани с високи енергийни потребности, сред които нервната система, мускулите и сърцето.

Айкман обаче все още не разполага с това обяснение. Първоначално той предполага, че полираният ориз може да съдържа или да поражда нещо вредно, а външните слоеве на зърното да осигуряват защита срещу него.

Опитите вече показват връзката между полирането на ориза и нарушенията в движението. Но все още не е ясно какво точно машината отстранява от зърното.

Герит Грайнс, който продължава изследванията в Батавия, обръща въпроса. В публикация от 1901 г. той предполага, че в храните има вещества, които „не могат да отсъстват без вреда“. Не е необходимо белият ориз да внася отрова. Достатъчно е обработката да е отстранила нещо, от което организмът се нуждае.

Същата зависимост излиза от лабораторията и се появява при хората. При проучване в затворите на Ява лекарят Адолф Вордерман сравнява местата, където затворниците получават предимно неполиран ориз, с тези, в които се сервира основно полиран бял ориз. Разликата е огромна: при неполирания ориз случаите на бери-бери са изключително редки, докато сред хората, хранени предимно с бял ориз, заболяването се среща многократно по-често.

Проучването все още не може да назове липсващото вещество, но пренася лабораторното наблюдение при хората. Степента на обработка на една и съща основна храна върви заедно с огромна разлика в риска от заболяване.

Този обрат променя и самия предмет на търсенето. Ако причината е отрова, химикът трябва да търси вредното вещество в белия ориз. Ако причината е липса, необходимото вещество трябва да се търси в отстранените външни слоеве на зърното.

Така оризовите трици – материалът, който машината отделя, за да направи зърното бяло – се превръщат в суровина за следващите експерименти. В тях има нещо, което действа в малки количества и може да предотврати или обърне нарушенията, причинени от храненето с полиран ориз.

Какво точно е то, все още никой не знае.

Буквата B се появява преди веществото

В началото на XX век химиците вече могат да проследят действието на дадена хранителна фракция, много преди да са изолирали чистата молекула, която стои зад него.

Казимир Функ работи именно с активни концентрати от оризови трици. През 1912 г. той предлага думата vitamine – съчетание от vita, „живот“, и amine, защото предполага, че тези жизненоважни хранителни фактори принадлежат към групата на амините. По-късно става ясно, че не всички витамини са амини и последната буква отпада в английското vitamin.

По-важната идея обаче остава: храната съдържа малки органични съединения, които са необходими в малки количества, но чийто недостиг може да доведе до сериозно заболяване.

Името „витамин“ все още не решава какво точно се съдържа в отделните активни фракции. През 1916 г. Елмър Макколъм и Корнелия Кенеди използват две практични обозначения: мастноразтворим фактор A и водоразтворим фактор B.

Тези букви позволяват на различни лаборатории да сравняват храни, екстракти и експериментални диети, още преди да е известна химичната самоличност на веществата, които стоят зад наблюдавания ефект.

„Водоразтворим“ описва къде остава активността след лабораторното разделяне, а не как изглежда конкретната молекула. Храната може да бъде смляна, смесена с вода и филтрирана. В получената течност преминават множество различни съединения.

Ако такъв воден екстракт възстанови растежа на животно или предотврати определени симптоми, изследователите вече знаят, че необходимата активност се намира във водната фракция. Но още не знаят дали тя идва от една молекула, от две или от цяла смес.

Затова буквата B първоначално не обозначава една конкретна молекула. Тя е общо име за водоразтворима хранителна активност, която често се среща в маята, пълнозърнестите храни и животинските тъкани.

Точно тук започва и историята на множеството номера.

Когато учените постепенно успяват да разделят водоразтворимата фракция на отделни части, се оказва, че „витамин B“ всъщност не е едно вещество. Зад него стоят няколко различни хранителни фактора с различна химична структура и различни функции.

Така една буква постепенно се превръща в B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9 и B12.

И оттук вече идва най-интересният въпрос: какво се е случило с липсващите номера?

Номерата идват преди молекулите

През 20-те и 30-те години на XX век учените често откриват първо биологичния ефект, дават му временно име и едва по-късно успяват да изолират и определят молекулата зад него.

Това обяснява и липсващите номера. Различни лаборатории дават обозначения на предполагаеми нови витамини, преди да е ясно дали действително става дума за отделно вещество. По-късно някои от тях се оказват смеси, вече познати съединения или вещества, които организмът може да произвежда сам и следователно не отговарят на определението за витамин.

Имената отпадат, но вече утвърдените витамини не се преномерират. Така в днешната редица остават празни места – B4, B8, B10 и B11.

Затова числата не са скала. B12 не е „по-силен“ или по-важен B1, както B6 не е по-висока доза или по-напреднала версия на B5. Това са различни вещества с различна химична структура и различни функции в организма.

Общата буква B разказва историята на тяхното откриване. Номерът показва мястото им в тази история, а не тяхната сила или значение.

Как лабораторният бележник стигна до етикета

Сега двете купички ориз от Батавия могат да се прочетат по нов начин. Белият ориз показва какво може да се случи, когато обработката отстрани части от зърното, в които се намират важни хранителни вещества.

Днешната редица B1, B2, B3, B5, B6, B7, B9 и B12 носи следите от повече от век открития, грешки, временни имена и постепенно изолирани молекули.

Затова липсващите номера не са пропуск. Те са част от историята.

Онова, което днес четем върху етикета като „витамини от група B“, всъщност е стар лабораторен бележник, запазен в имената им.

Източници

• Кристиан Ейкман, „Eine Beri-Beri-ähnliche Krankheit der Hühner“ , Virchows Archiv 148 (1897), 523–532; публичен скан .
• Gerrit Grijns, „Over polyneuritis gallinarum“ , Geneeskundig Tijdschrift voor Nederlandsch-Indië 41 (1901), 3–110.
• Елмър В. Макколъм и Корнелия Кенеди, „Хранителните фактори, действащи при производството на полиневрит“ , Journal of Biological Chemistry 24 (1916), 491–502.
• Хариет Чик и Маргарет Х. Роско, „Върху съставния характер на водоразтворимия витамин B“ , Biochemical Journal 21 (1927), 698–711; архивен запис в PubMed Central .
• Е. М. Нелсън, „Компонентите на витамин B комплекса“ , JAMA 110 (1938), 645–649.
• NobelPrize.org, „Нобеловата награда и откриването на витамините“ .
• Американско химическо дружество, „Витамин В комплекс“ .
• Фредерик Гоуланд Хопкинс, Нобелова лекция: „Ранната история на изследванията на витамините“ , 1929 г.
• Служба за хранителни добавки към NIH, „Тиамин: Информационен лист за здравни специалисти“ и „Рибофлавин: Информационен лист за здравни специалисти“ .