科普作者: 陈舟医生 一粒红色粉末,六个诺贝尔医学奖
有一种"化合物",藏在动物的肝脏里,比黄金还难找,却先后把6位科学家推上诺贝尔医学奖的领奖台——它就是维生素B12。
它是维生素家族里的"异类":唯一含金属元素(钴)的维生素,也是唯一必须借助一种肠道分泌物——内因子——才能被吸收的维生素。自然界里的B12,几乎全部出自微生物之手,高等动植物都造不出来。它的两大看家本领:帮骨髓制造红细胞、守护神经系统正常运转。缺了它,人会恶性贫血、神经变性,甚至与阿尔茨海默病挂上钩。
维生素B12的发现,充满了曲折与奇幻,故事还要从170年前说起。
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1.血淋淋的牛肝:绝望里的希望
“渐进性苍白,疲乏,稍加活动即大病一场......”
1849年的深冬,格外寒冷,英国伦敦一位叫阿迪生医生这样记录他的病人,除了上述症状,很有很多人舌头光滑、牛肉色、酸痛,一些手脚麻痹,有时进展到痉挛,站立不穏。这类患者因贫血而备受痛苦折磨,多在2-5年间病情愈演愈烈,最后被死神夺取生命。在阿迪生描述这种恶性贫血病后的70多年间,欧美医学界一直笼罩在恶性贫血的阴霾下,无法弄清病因,找不到良方妙药治疗,医生无计可施,患者处于绝望境地。
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1925年秋天,收获的季节,美国的农民收割庄稼,惠普尔收获的却是学生,因为已过不惑之年的他,刚刚在罗切斯特大学建了自己梦想的医学院,招来了第一批医学生。不要小看这位堂堂的医学院创始人,为了省钱,木匠、石匠他统统干过,可谓含辛茹苦、劳苦功高、啥都会做。有了场地、有了帮手,他把省下来的资金,开始投入到他之前的研究,进行了一系列关于贫血治疗的实验就是:定期给狗放血,保持贫血状态,再喂不同的各种食物,并记录狗狗们的康复变化。这种方法说起来很简单,但实际操作起来,却无异于大海捞针。可他偏偏捞着了,在如此渺茫如此繁琐的劳作中,他发现吃生牛肝的狗贫血恢复最快,第二年的冬天,惠普尔漫不经心公布了他的实验结果。
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1926 年冬天,美国波士顿寒风凛冽。哈佛医学院的乔治·米诺特(George Minot)和威廉·莫菲(William Murphy)一边在病房无奈地面对淹淹一息恶性贫血病人,一边在实验室苦苦的寻找良方。最悲催的是米诺特也是病人--糖尿病患者,靠用加拿大医生刚分离出来的胰岛素延命,一天晚饭过后,绝望中的米诺特手捧着最新的医学杂志,在书房里踱着脚步,这样不会让自己的血糖升高的太快,猛然间当他看到惠普尔的实验结果,那感觉犹如风雨黑夜里的一道电闪,给了米诺特一瞬即逝的亮光,他第一时间给他的小伙伴莫菲打了电话,“惠普尔发现吃生牛肝的狗贫血恢复最快,要不,让我们的病人试试?”治学严谨的米诺特,连夜按着狗与人重量比,算出病人大约每天需吃半斤牛肝。可是,当米诺特和莫菲告知病人这个救命良方后,面对血淋淋的生牛肝,病人想死的心都有了。
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没有办法,生活还得继续,有45个病人在两位医生的若磨硬泡下,接受了生吃牛肝的食疗,一周后病情好转,四周后多数痊愈,奇迹出现了。从此全美恶性贫血病人拿着医生的处方,去菜市场抓牛肝,一时间牛肝供不应求,价格一路飙升、暴涨!搞得买牛肉的商贩都摸不到头脑,好好的牛排不吃,非要吃什么牛肝!
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从左到右分别是惠普尔、迈诺特和莫菲
可血淋淋地生吃终归不是办法。米诺特和莫菲坚信牛肝里藏着"活性物质",于是联合哈佛化学家科恩(Edwin Cohn),从牛肝纯化各种抽提物,并在恶性贫血病人身上逐一检验其药效。后来病人不用生吞牛肝,而是饮用纯化抽提物,恶心指数大幅降低。凭借几位杰出医生和科研工作者不懈努力,美国几万多恶性贫血病人活了下来。1934年,惠普尔、米诺特、莫菲三位医生,因此共同捧起诺贝尔医学奖。
2.不舍的追问:较真的外国人
如果用现在的眼光看,做点吃牛肝的事,却拿了我等小医生梦寐以求的大奖!凭啥?
其实是有原因,不要看着简单,追求真相的医者,其实一刻也没有停歇。
关于吃牛肝这事儿,其实早在东汉末年,我国名医华佗就曾用动物肝脏治疗贫血,比西方早1700多年。元代《日用本草》也有记载“牛肝主治血虚萎黄,虚劳羸瘦”。“血虚萎黄,虚劳羸瘦””这些症状翻译成白话文不就是“恶性贫血”的症状吗?明代的李时珍也看多次引用此书里的内容,国人可能是受限于传统医学的思维和限制,这事就到此结束了。
但国外不同的是:医生会去解剖死去的病人,用显微镜观察血细胞形态,描述统一标准,用生牛肝且剂量奇大并且保留了活性成份,多个病人同时治疗观察对比,统计数字客观真实,然后发表文章及时与人共享开放,火花就产生了。可病治好了,"为什么有效""牛肝里真正救命的成分是什么?",仍是一团迷雾,对于好奇心和探索欲极强而且还较真的外国人来说,那是一种折磨——探索的脚步,一刻也不能停。
老师没走完的路,学生接着走。米诺特凭生牛肝一战成名,很多医生慕名而来,人数已经多大需要在哈佛礼堂开大会的节奏,而就在去礼堂的拥挤电梯中,他的一年级住院医生卡斯特(William Bosworth Castle)灵感忽闪,嘴里嘀咕着:"为什么贫血病人得狂吃生牛肝,大多数人吃牛排却好好的?为什么那些胃黏膜萎缩、胃酸变少、甚至整个胃都被切掉的恶性贫血病人,吃牛肝也不管用?难道牛肝里藏着什么,而这类病人恰好缺了什么?"
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为了验证这个念头,他和老师做了一连串"重口味"试验(注意陈医生还是非常严谨的,在动物细胞是实验,人是试验):先让恶性贫血病人连吃10天牛排——没用,贫血照旧。接着,卡斯特拿自己的身体做试验:吃下同样分量的牛排,一小时后把胃内容物吐出来,再用胃管原封不动地送进病人胃里——6天后,患者的贫血改善了!可要是只喂"没吃牛排的胃液",病人的血红蛋白(诊断贫血的指标)纹丝不动。
3.分离红色粉末:维生素B12(外因子)
虽然他们那个时候,还是不知道外因子和内因子是什么?但是卡斯特已经指明了两个方向,他不知道不要紧,还有聪明勤奋的后来人----Mary来了。
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1933年,从小痴迷科研的玛丽·肖博(Mary Shaw Shorb)终于拿下寄生虫学女博士。可惜生不逢时,美国正闹大萧条,加上她是育龄女性,找工作难如登天。一晃几年,二战爆发,男人上了战场,职位空了出来,玛丽的机会来了——她进了美国农业部乳品工业局,专门养乳酸菌(就是做酸奶那种菌)。有趣的是,当年养乳酸菌的培养基里必须加肝脏提取物;而恶性贫血,恰恰是靠肝脏提取物治好的。一个念头在她心里发芽:能不能用"乳酸菌爱吃肝脏提取物"的特性,去钓出那个神秘的有效成分?想法有了,做研究还得需要一定经费支持和实验条件,不过那个时候乳品工业局没钱没条件。成也萧何、败也萧何,1945年二战结束了,不幸的Mary第二年就失业了,因为她的职位被一名二战归来的老兵替代了。可热爱科研的人总要想办法,她在马里兰大学找到实验室,继续追梦。
这一次,幸运女神终于眷顾了她。默克公司负责恶性贫血研究的卡尔·福克斯(Karl Folkers)来校参观,两人一聊火花四溅。卡尔说服公司高层,给了玛丽区区400美元试验经费。玛丽用超高效率证明了自己——很快建立起"乳酸菌测定有效成分"的方法。1948年,在玛丽研究的基础上,以卡尔为首的默克团队只花短短3个月,就从牛肝里分离出一种红色粉末,正式命名为——维生素B12。
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随着生化分离与合成技术的飞跃,1955年,剑桥大学的何杰金与托德揭开了维生素B12那枚复杂得惊人的分子结构;1973年,哈佛的伍德沃德又创造性地全合成了它。何杰金、托德、伍德沃德三位,也相继捧回诺贝尔奖!
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加上前面的惠普尔、米诺特、莫菲,小小的维生素B12,前前后后竟成就了6位诺贝尔奖得主——它大概是全世界造就诺奖最多的一粒"伯乐化合物"。
4.内外因子的发现,最终解开了恶性贫血的病因
后来内因子也被明确了,内因子(intrinsic factor)是由胃黏膜壁细胞分泌的一种糖蛋白,它像一位"护送员",在胃里接住维生素B12,一路护送到小肠末端,再经肠壁上的受体,把B12安全送进血液。
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恶性贫血病人缺少胃酸与内因子,所以维生素B12不易吸收。牛肝中含有大量的维生素B12,大约1-2%不需内因子帮助也可从肠道中被动吸收,足够治疗恶性贫血。而牛肉中维生素B12要少得多,需要胃酸分离牛肉中的大部分维生素B12,再在内因子帮助下,完成维生素B12高效吸收而治疗贫血。
内因子的发现不仅完美解答了维生素B12精妙的吸收模式,而且也为恶性贫血的自身免疫发病机理提供了关键线索,后来研究发现:90%恶性贫血病人产生了对抗胃壁细胞的抗体——身体把自家"产酸产内因子的工人"当敌人干掉了,于是胃酸减少、内因子告急,贫血随之而来。原来,有些病,是免疫系统"打自己人"打出来的。
医学的进步,离不开科学技术的发展,更离不开无数像卡斯特这样医生的坚持,他们走着“从病床边到实验室再回到病床边”的曲折道路,激励着后来的医生为了改善人类的健康而不断探索、求知!
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科普作者: 陈舟医生 就职于海军军医大学第一附属医院,医学博士,副主任医师
参考来源:
1.曹世敏,维生素B12的故事
2.www.nobelprize.org/
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