班廷和麥克勞德因發現胰島素獲得了1923年的諾貝爾生理學或醫學獎,這在諾貝爾獎曆史上是獲獎最快的一次,從發現到獲獎隻有2年的時間。貝斯特因是學生未能獲獎,後來也成為一名著名的生理學家。
班廷和他的合作者們發現的胰島素至今仍是治療糖尿病的主要藥物。班廷被譽為“胰島素之父”,為紀念他為糖尿病治療做出的傑出貢獻,世界衛生組織和國際糖尿病聯盟將他的生日(11月14日)定為世界糖尿病日。
自胰島素發現並用於臨床治療後,胰島素的研究又多次經曆了劃時代的發現。
1955年,英國的化學家弗雷德裏克·桑格確定了胰島素中氨基酸的排列次序,他也因此獲得1958年度諾貝爾化學獎。
1965年,中國科學院上海生物化學研究所王應睞等第一次人工合成具有生物活性的蛋白質——結晶牛胰島素。
1969年,英國生物化學家多蘿西·克勞福特·霍奇金(女)發現了胰島素的三維空間結構。
胰島素的放射性免疫測定,由美國羅薩林·耶洛(女)和所羅門·伯森發明,耶洛因此獲得1977年諾貝爾生理學或醫學獎。
1988年,美國傑拉德·瑞文博士確認了糖尿病是代謝症候群。
胰島素的研究,已經經曆了90多年的發展,取得了顯著的成就。我們期待著不斷的科技進步,引領現代醫學走向與疾病鬥爭的最終勝利。
6.2牛奶中“輔助的食物因子”
維生素是人體生命活動所必需的物質,是六大營養素中發現得最晚的一類,也是19世紀的偉大發現之一。早在3000多年以前,古埃及人就已經發現很多食物有特殊的預防和治療疾病的作用,雖然他們並不清楚到底是哪一種物質在起作用。這就是人類關於維生素最早的認知。中國唐代醫學家孫思邈曾經指出,食用動物肝髒可以防治夜盲症,用稻穀皮熬粥可以防治腳氣病。現在我們終於知道了:起真正作用的物質是維生素。
1906年,英國生物化學家霍普金斯(1861—1947)用純化後的飼料喂食老鼠,飼料中含有蛋白質、脂類、糖類和礦物質微量元素,然而老鼠依然不能存活;而向純化後的飼料中加入哪怕隻有微量的牛奶後,老鼠就可以正常生長了。從而證明食物中除了蛋白質、糖類、脂類、微量元素和水等營養物質外,還要有一種必需的“輔助因子”維生素。
下麵我們簡單介紹幾種維生素的發現曆程。
6.2.1B族維生素與艾克曼的雞
在過去的很長一段時間,人們普遍認為去掉糧食的外皮會使糧食更加好吃、更吸引人。但是這種做法卻導致越來越多的人患上腳氣病。腳氣病不同於真菌感染引起的皮膚病足癬“腳氣”,而是因為缺乏維生素B1引起的全身性疾病,主要累及神經係統、心血管係統和消化係統,常發生在以精白米為主食的地區。其症狀表現為多發性神經炎、食欲缺乏、大便秘結,嚴重時可出現心力衰竭(腳氣性心髒病);還有的有水腫及漿液滲出,常見於足踝部,逐漸發展至膝、大腿至全身,嚴重者可有心包、胸腔及腹腔積液。它分為幹性腳氣病、濕性腳氣病和嬰兒腳氣病三種。
B族維生素的發現要從1630年說起。當時一位叫邦突斯的荷蘭醫生首先發現了腳氣病。按照他的解釋,當時“腳氣”的意思是指綿羊,因為“患這種疾病的人,在走路時像綿羊一樣膝部搖動和腿抬高”。1882年,日本的高木觀察到許多船員發生腳氣病,並注意到食物的質量對此病具有重要的影響。他在給船員每日的白米口糧中添加肉、蔬菜及麵包後,發病者的數量大大減少。
1886年,年輕的荷蘭軍醫艾克曼(1858—1930)開始研究亞洲普遍流行的腳氣病。當時,有很多的致病細菌正在被學者們發現研究,所以他認為腳氣病也是由某一種細菌引起的。他試圖找出細菌,結果沒有成功。但是艾克曼發現了一個有趣的現象:不僅人會得腳氣病,連養的雞也有神經性皮炎,表現與腳氣病極為類似。艾克曼決定用雞來做實驗,探索腳氣病的病理。
一開始,艾克曼仍把著眼點放在對“腳氣病病菌”的搜尋上。他把雞的內髒和腳做成各種切片,在顯微鏡下觀察,又把喂雞的飼料進行嚴格的消毒,還精心設計了環境良好的雞舍。令人沮喪的是,在他的實驗雞群中還是發生了神經性皮炎。在他特意建立的實驗養雞場裏,雞經常一批一批地死去。
一天,養雞場的飼養員生病了,新來了一個臨時飼養員代替他。奇怪的事情發生了:在新來的飼養員飼養下,一群病雞慢慢地恢複了健康。這是怎麼一回事呢?艾克曼百思不得其解。過了3個月,原來的飼養員病好了,回到了飼養場裏。更奇怪的事情發生了,雞又開始發生神經性皮炎。這一下,艾克曼豁然開竅:問題一定出在飼養員身上。
經過調查後,艾克曼明白了其中的奧秘。原來,最初那個飼養員很節儉,總是用食堂裏吃剩的白米飯喂雞;而那個臨時的飼養員可沒耐心去收集剩飯,他用現成的米糠喂雞。弄清楚這些後艾克曼連忙買了一批健康的雞,一部分用白米飯喂養,一部分用糙米飯喂養。結果發現,用白米飯喂養的雞,很快就發生神經性皮炎;而用糙米飯喂養的,卻一直很健康。
“毫無疑問,腳氣病一定和食物有關。”艾克曼恍然大悟。他斷定,米糠中一定有一種物質可以治愈腳氣病。他喝了一些米糠浸泡出來的水,自己的腳氣病竟好了。給其他患者喝,也如仙丹一樣,藥到病除。1906年,艾克曼經過專心研究,終於查明,腳氣病起因於白米。艾克曼的發現,成為之後其他學者確認、研製維生素B1的基礎。
艾克曼醫生是發現維生素的先驅,霍普金斯則實驗證明正常膳食中不可缺少的生命必需物質,即後來被稱為維生素物質的重要性。1929年,他們共同榮獲了諾貝爾生理學或醫學獎。
1911年,波蘭化學家卡西米爾·馮克(1884—1967)發現糙米中能夠防治腳氣病的物質(維生素B1)是一種胺(一類含氮化合物)。他提議將這種化合物叫作Vitamine,其意義取自拉丁文的Vita,即生命,同時又取德文的amine即“胺”的意思。其中文意思就是“致命的胺”,極言它的重要性。這個名詞迅速被普遍應用於所有的這種“輔助因子”。但是隨後發現,許多其他維生素並不含有胺結構,但是由於馮克的叫法已經廣泛采用,所以這種叫法並沒有棄除,而僅僅將amine的最後一個“e”去掉,成為了“Vitamin”(維生素,音譯為“維他命”)。
馮克維生素理論的創立,打開了人們的視野,原來,還有另一類疾病緣於我們少吃了食物中的某些有益成分!他的這種營養理論的出現,標誌著人類對疾病的認識開辟了新的裏程。此後,科學家們又發現了跟維生素B1相似而功用不同的維生素,把它們歸為一類,稱作B族維生素。按發現的先後,又把這一族裏的各個成員用阿拉伯數字做標記,分別稱為B1、B2…。前麵說的治腳氣病的維生素,因它是最先發現的,所以就稱作維生素B1了。
6.2.2維生素C與海員死亡之謎
人類因缺乏維生素C(抗壞血酸)所經受的痛苦和生命威脅在埃及發現的古代象形文字中就有記載。有人認為,以牙齦和皮膚出血為特征的壞血病在3000年以前就有了。壞血病被稱為船上疾病,從15世紀伴隨海上長期航運的發展而成為持續300年以上海員們的災難。
在公元前約400年的文獻資料中,希波克拉底就描述過壞血病,此後壞血病一直陰魂不散,雖有不少土方醫治,但壞血病一直威脅著人類,並被歸之為可怕的瘟疫。而第一次試圖使用科學依據判斷該病病因的是一位英國皇家海軍的外科醫生詹姆斯·林德(1716—1794)。
1747年,林德收集到一份詳細記載了1535年的探險隊的資料:“正是12月,在紐芬蘭靠岸時,遇上很嚴重的疾病,患者先是感到渾身無力,站立不起來,接著雙腿腫脹,肌腱萎縮變為黑色。有的患者皮膚布滿出血點,成為紫色。口腔有惡臭,牙齦腐爛,肌肉消失。這種可怕的病傳播很快,在2個月內,使8人死亡,50餘人失去恢複健康的希望。”
根據人們早期對壞血病的記載和自己的觀察,林德1747年開始在軍艦上對壞血病的治療進行實驗研究。當時,海員們已在船上停留了2個月,其中有12人患了壞血病,病情都比較嚴重。林德讓他們分組進食,比較不同食物的作用,其中兩人每天多吃2個橘子和1個檸檬。實驗結果十分明顯:6天後吃橘子和檸檬的兩人病情好轉,20多天後兩人都完全恢複了健康,其他人病情依然。林德繼續研究,1753年出版了《壞血病大全》一書。林德的研究在當時並沒有得到重視,原因是治壞血病的水果必須是新鮮的,而當時因技術難以使蔬果保鮮。
1928年,在英國進行科學研究的匈牙利科學家聖·喬治成功地從檸檬和動物腎上腺中提取出極少量治療壞血病的物質。1932年,喬治與同伴共同確認,這種物質就是維生素C,並定名為“抗壞血酸”,意思是防治壞血病的酸性物質。喬治因此獲得了1937年諾貝爾生理學或醫學獎,被尊稱為“維生素C之父”。
6.2.3維生素A與“夜盲症”
夜盲症是指人在暗處或者到了晚上就看不清東西,以致不能活動,俗稱雀盲眼、眼幹燥症,醫學上叫夜盲症。夜盲症促使了人類對維生素A的發現。
人類對維生素A的發現和認識可以追溯到3000多年前對夜盲症的認識。當時人們發現夜盲症可被某些食物治愈,雖然他們並不清楚食物中什麼物質起了作用,但是可以肯定夜盲症與這類物質缺乏有關。
1913年,美國科學家用鼠、狗、猴等哺乳動物做實驗,他們發現供以純粹的糖、脂肪、蛋白質、鹽類和豬油,動物仍會得夜盲症,如果加上幾滴魚肝油,患夜盲症的動物很快就會痊愈。魚肝油為何有如此大的效力?這其中必有什麼奧秘!科學家把實驗室變成了提煉魚肝油的“工廠”,經過艱苦努力,反複摸索,終於得到一種精製的黃色黏稠液體。這種提純的物質效力比魚肝油大幾百倍,隻要一丁點兒就能治好夜盲症。自此這種物質的神秘麵紗慢慢被揭開了。1920年,英國科學家曼俄特將其正式命名為維生素A。國際上正式將維生素A看作營養上的必需因素,缺乏後會導致夜盲症。