發現維生素 B12的故事

dlky · 發表于 2007-7-10 08:23:24

20世紀的前20余年間，在北美和歐州的許多大城市的醫院里，常見到一種神秘的致
死性貧血病，患者多為中年以上的各階層男女，他們血液中的紅細胞數僅及正常人的 l
／3或更少，面容泛黃，神色疲憊，各種治療方法都無效，常在 l一3年內死亡。這種病
被稱為惡性貧血。
　　1929年，美國波士頓哈佛大學的助理教授、血液學家喬治•邁諾特（1885一1950)及其助手威廉•墨菲發表了一篇震驚醫學界的論文。論文宣稱他們對45位患惡性貧血的病人，每人每日給吃半磅生的或輕微煮過的
牛肝，幾個月過后，貧血癥狀大為減輕。這項發現不僅使這些病人結束了死刑的宣判.還對血液病的研究開創了一個新的前沿課題。
偶然得來的啟發,有趣的是，他們用牛肝治療惡性貧血的想法來自于偶然閱讀一篇論文。約在前一年
（1925)的3月間，邁諾特看過一篇在美國生理學雜志上發表的論文，它是由美國病理學家喬治•惠普爾（1878一1976)等寫的。內中報告他們的實驗用狗,由于連續放血而導致慢性貧血，飼以肝臟則能促進血紅蛋白的再生。邁諾特讀過后想：如果肝臟對貧血狗有效，也可能對惡性貧血病人有效。正是由于受了惠普爾等人的啟
發，才有了上述治療惡性貧血病的新發現。
　　實際上，邁諾特的這項新發現，可以說是"歪打正著"的一個絕好例子。因為連續
放血引起的貧血與惡性貧血，其產生機制完全不同。從以后的研究中得知，前者是缺鐵
性貧血，是10年后才闡明的；后者是由于維生素 B12缺乏所致。但在這個發現中，科學
工作者發揮了充分的想象力，這在獲得重大成果中是十分必要的。邁諾特在學生時代，
就對貧血及其他血液病有興趣。他試過用切除脾的辦法治療惡性貧血，但無長久效果：
在與惡性貧血病人的密切接觸中，他了解到這些病人非常厭惡肉食，于是他懷疑這種病
可能是一種營養缺乏病。這里用得著引用巴斯德的名言："在觀察的領域中，機遇只偏
愛那種有準備的頭腦。"
人們早期對惡性貧血病的認識,遠在1872年，瑞士學者比爾默曾報道15例貧血病人，有14例死
亡，他稱之為"進行性惡性貧血"。4年后(1876)在英國一本醫學期刊的社論中，援引了
瑞士學者的稱呼，在英語中第一次用"惡性貧血，一種新病"來描述這種致死性貧血病。
此后，這種病逐漸引起醫學界的注意。
　　惡性貧血的特點是：血液中有不正常的巨型紅細胞，其紅細胞數目僅為 l00萬一
300萬／mm3。骨髓呈巨幼紅細胞生成，還可累及粒細胞及巨核細胞系列。臨床癥狀除貧
血外．常伴有舌痛、舌紅，輕微黃疽，周圍神經炎，還有手足麻木和蟻走感，下肢強直
和行動困難。
　　關于惡性貧血患者的血像，1874-1890年間在歐洲即有所描述。如1874年即記載有
其紅細胞的計數僅為正常人的 l／10；1877年法國即發現其血液中有大量的巨幼大型紅
細胞，提示有細胞成熟障礙。1916年，美國的邁諾特等人發現切除脾臟可使惡性貧血產
生短時期的好轉，但不持久。
　　關于惡性貧血病人胃液缺乏問題，早在19世紀50年代即由英國人喬思斯(H．
Jones)發現。還有報道某些患嚴重貧血的病人的尸體，其胃中的分泌腺大量萎縮。1860
年，一位美國醫生甚至認為，這種致死性貧血病是因胃液缺乏引起的消化不良所致。
　　 1900年，丹麥的法勃和勃拉克檢查了33例這種病人，其胃中只有少量的酸或無酸。1921年，美國的列維因等用小直徑易彎曲的胃管，在6年內完成了150位惡性貧血病人的胃液檢測，發現其中99％的人在進食試餐后
沒有游離酸。坎索的內因子和外因子理論.
　　在邁諾特等發現肝可治療惡性貧血之后，就有人把肝中的這個活性物質稱為"肝因
子"，或"抗惡性貧血因子"。在此后3年，即1929年，坎索首先提出內因子和外因子理論來解釋惡性貧血的發病機理。在1926-1927年間，坎索還是--個從哈佛大學畢業不久的年輕住院醫師。他隨他的主任在波士頓市立醫院研究惡性貧血。在當時，惡性貧血在波士頓血液學界是一個熱門話題。
　　坎索知道惡性貧血病人的胃，分泌酸和胃蛋白酶的細胞都已萎縮；他也知道有人
設想這種病是一種營養缺乏病，如果認真選擇適宜食物，是可以治愈的。因此，他問自
己：為什么正常人不需要每天吃半磅肝來避免產生惡性貧血？正常人的胃是否可從一般
食物中取得相當于惡性貧血病人吃肝所取得的物質？他因此設想：如果我們設法填補了
惡性貧血病人缺乏的正常胃的某些成分，或者就有可能使惡性貧血病人的病情好轉。于
是，坎索開始進行以下實驗：
　　1．在自己身上做試驗。空腹后，他吃了300克幾乎是生的粉碎的瘦牛肉，在 X線觀
察下，一個小時后還有2／3留在胃中。他用刺激自己咽部的方法，把胃內食物都反吐出
來，獲得約200克半消化的牛肉。他向其中加入足量鹽酸，使其 pH達到2.5-3.5，然后
在37℃溫度下孵育；3一4小時，留此混合液備用。
　　 2．設計以下兩組實驗來測定上述半消化的牛肉的效力。每組有惡性貧血患者10
人，實驗約10天，每天測定患者血液內網織紅細胞的數目，作為血細胞再生、病狀好轉
的標志。①第一組患者每日食物中只含200克粉碎的瘦牛肉，作為動物蛋白的唯一來
源，10天后并未見到網織紅細胞有所增加；②第二組患者每日給予上述由健康人消化牛
肉后吐出又經體外孵育的消化混合液。有趣的是，這一組病人在實驗第6天，血液中網
織紅細胞數即開始增加，第10天達到高峰。以后網織紅細胞數下降而正常紅細胞數開始
增加，一直延續到第30天。在這段期間，患者的健康愉快感也大有改善。這項結果與邁
諾特每日給予其惡性貧血病人半磅肝的結果極為相似。
　　 3．每日單獨給予惡性貧血病人150毫升由正常人提供的胃液，不給予動物蛋白，
對病情無效。
　　以上實驗結果是坎索于1929年發表的。簡單地說是：惡性貧血病人，對單獨給予
牛肉無效；單獨給予正常人的胃液也無效；但對牛肉在體外與正常人胃液消化后的混
合液有良好反應。因此，結論是：牛肉提供了一個外因子(extrinsic factor)，而正
常人胃液提供了一個內因子(intrinsic factor)，二者合一，才對惡性貧血病的病情好
轉有效。
外因子和內因子的本質是什么
　　自從發現"肝因子"以及由坎索提出內外因子理論之后，有不少學者進行這方面的研
究。但由于缺乏相似的動物模型以及不易找到復發的惡性貧血病人(此種病人大都已得
到根治)進行提純物質的規定，以致研究工作進展很慢，直到20年后的 l948 年，才成
功地將"肝因子"(也就是坎索所稱的“外因子”)提純，而內因子則一直沒有完全搞清
楚。

dlky · 發表于 2007-7-10 08:24:43

（一) 外因子：氰鈷胺(維生素 B12)
　　
　　外因子被認為是存在于肉類或其他食物中的活性物質。它不被熱所破壞，也存在
于粗制的酪蛋白、雞蛋以及自溶的酵母中。在研究外因子時，也曾稱之為"動物蛋白因
子"。它的提純，是由美國的化學家雷克斯(E. L. Rickes)等和英國的化學家史密斯
(E. L．Smith)等于1948年幾乎是同時各自從肝臟中提取，并精制成結晶品。此后，對
其結構、生理特性、臨床應用等，都進行了詳細的研究。它是一個含鐵化合物，分子量
很大，結構也很復雜，是應用 X射線逐漸明確其結構并得以肯定的。這個因子由于其被
證明是一個營養上需要的物質，所以被稱為維生素B12，也稱為氰鈷胺
(cyanocobalamin)或鈷胺素(cobalamin)。現在維生素 B12的生產以發酵法為主，可大
量工業化生產，這對于進行多方面的研究，提供了有利的條件。

(二) 內因子

　　關于內因子的研究，一直與外因子一同進行。坎索最初認為它是一個蛋白質水解
酶，當加熱至70℃一80℃30分鐘，即被破壞。但已證明它不是胃蛋白酶。

　　在1996年，芬蘭學者由人胃液中分離出的內因子是一個糖蛋白，只用 l毫克就能
和30微克的維生素 B12結合。但從40升的胃液中只能提取出純內因子8毫克。現已知，
內因子含有 15%碳水合化物。由人胃中分離出的內因子含有約340個氨基酸殘基和36個
糖殘基，分子量為44000，它很可能是一個簡單的多肽鏈。

dlky · 發表于 2007-7-10 08:25:24

許多動物都能合成和分泌內因子。它的分泌和胃酸相似。在人體，組胺、五肽胃
泌素以及膽堿能刺激都能引起它的分泌。但它對刺激的反應，很快就達到高峰，持續分
泌的時間遠較胃液分泌為短。

　　關于內因子在胃中的細胞來源問題，荷蘭學者于1966年用放射自顯影技術，利用
同位素鈷 B12與內因子的特殊結合活性，首先指出，人胃分泌鹽酸的壁細胞，也是產生
內因子的細胞。此后又得到其他學者證實。同樣地，在免、猴、貓、牛等動物，內因子
也由壁細胞分泌。但在小鼠和大鼠，內因子卻由主細胞分泌。而豬的內因子卻由幽門部
的粘液細胞分泌。
內因子是怎樣起作用的？
　　坎索當初設想，內因子和外因子結合形成一個血液生成因素，存貯于肝內；而惡性
貧血病人的胃腺萎縮，不能產生必要的內因子，才產生造血障礙。實際上，肝內所含的
維生素B12很少，但它治療惡性貧血的有效劑量也極少。僅每日注射純維生素B12 1微
克，就能有效地治療惡性貧血，這劑量比用5微克維生素B12，加胃液使病人口服，還更
有效。因此，維生素B12本身就是抗惡性貧血的活性物質。那么，內因子起什么作用
呢？直到1950年，有了同位索標記鈷的氰鈷胺后，才有可能完全了解內因子的作用。

　　在1957年有人發現，如果給惡性貧血病人口服大量的維生素B12，如50微克或300微
克，那么，即使沒有加入胃液(內因子)，也能吸收不產生惡性貧血的維持量。這也可以
解釋當初邁諾特等的發現，即只吃半磅肝，沒有加內因子，也能治療惡性貧血。計算起
來，這半磅肝中含有約200余微克的維生素B12，這樣大劑量的純維生素，即使能吸收2
微克，就比注射 l微克即能生效的劑量還要多一倍。因此，內因子的重要性僅僅在于：
它以某種方式幫助正常人在每日的肉類食物中僅含的約2-5微克的那么微量的維生素
B12，得以被腸子吸收入血。

　　許多研究指出，內因子是作為一個轉運蛋白而起作用的。內因子的分子中含有2個
不同功能的受體位點。在胃中，它與維生素B12緊密結合形成一個大分子復合物，它們
的結合有高度親和力，這個復合物對蛋白酶的水解作用具有抵抗力。另一個功能位點只
與回腸吸收細胞上的受體結合，促使維生素B12的吸收。

　　關于吸收維生素B12的地點，英人布思(C．C．Booth)于1959年指出是在人的小腸末
段。回腸最后的 l／3-1／2是最有效的吸收地點。回腸微絨毛膜的外表面上有特異受
體，它與內因子B12復合物接觸得很快，二者的結合有高度親和力。此受體不吸收自由
的維生素B12。

　　回腸上的受體數目非常有限。在倉鼠，每一個回腸的吸收細胞共有300-490個受
體，也就是說，幾乎每一微絨毛只有一個受體位點。人的回腸上的受體含有2個亞單
元，其分子量為900O0一140000。在回腸的受體位點上，內因子B12復合物分離，B12被
吸收后，即進入門靜脈中轉運。

　　總之，內因子的作用有二，一是它與維生素B12緊密結合，保護后者免受蛋白水
解酶的破壞；二是幫助維生素 B12在回腸內的吸收。這樣看來，目前對于內因子和外因
子及其相互關系的認識，已經和坎索原先的設想有所不同了。當然，假說促進了研究的
進展，但真理是建立在實驗結果的基礎上的。這是科學發展的必然規律。

　　 1934年，諾貝爾生理學或醫學獎授予惠普爾(Whipple)、邁諾特(Minot)和墨菲
(Murphy)三人．以表彰他們發現用肝臟治療貧血病的功績。