发现维生素 B12的故事

dlky · 发表于 2007-7-10 08:23:24

20世纪的前20余年间，在北美和欧州的许多大城市的医院里，常见到一种神秘的致
死性贫血病，患者多为中年以上的各阶层男女，他们血液中的红细胞数仅及正常人的 l
／3或更少，面容泛黄，神色疲惫，各种治疗方法都无效，常在 l一3年内死亡。这种病
被称为恶性贫血。
　　1929年，美国波士顿哈佛大学的助理教授、血液学家乔治•迈诺特（1885一1950)及其助手威廉•墨菲发表了一篇震惊医学界的论文。论文宣称他们对45位患恶性贫血的病人，每人每日给吃半磅生的或轻微煮过的
牛肝，几个月过后，贫血症状大为减轻。这项发现不仅使这些病人结束了死刑的宣判.还对血液病的研究开创了一个新的前沿课题。
偶然得来的启发,有趣的是，他们用牛肝治疗恶性贫血的想法来自于偶然阅读一篇论文。约在前一年
（1925)的3月间，迈诺特看过一篇在美国生理学杂志上发表的论文，它是由美国病理学家乔治•惠普尔（1878一1976)等写的。内中报告他们的实验用狗,由于连续放血而导致慢性贫血，饲以肝脏则能促进血红蛋白的再生。迈诺特读过后想：如果肝脏对贫血狗有效，也可能对恶性贫血病人有效。正是由于受了惠普尔等人的启
发，才有了上述治疗恶性贫血病的新发现。
　　实际上，迈诺特的这项新发现，可以说是"歪打正着"的一个绝好例子。因为连续
放血引起的贫血与恶性贫血，其产生机制完全不同。从以后的研究中得知，前者是缺铁
性贫血，是10年后才阐明的；后者是由于维生素 B12缺乏所致。但在这个发现中，科学
工作者发挥了充分的想象力，这在获得重大成果中是十分必要的。迈诺特在学生时代，
就对贫血及其他血液病有兴趣。他试过用切除脾的办法治疗恶性贫血，但无长久效果：
在与恶性贫血病人的密切接触中，他了解到这些病人非常厌恶肉食，于是他怀疑这种病
可能是一种营养缺乏病。这里用得着引用巴斯德的名言："在观察的领域中，机遇只偏
爱那种有准备的头脑。"
人们早期对恶性贫血病的认识,远在1872年，瑞士学者比尔默曾报道15例贫血病人，有14例死
亡，他称之为"进行性恶性贫血"。4年后(1876)在英国一本医学期刊的社论中，援引了
瑞士学者的称呼，在英语中第一次用"恶性贫血，一种新病"来描述这种致死性贫血病。
此后，这种病逐渐引起医学界的注意。
　　恶性贫血的特点是：血液中有不正常的巨型红细胞，其红细胞数目仅为 l00万一
300万／mm3。骨髓呈巨幼红细胞生成，还可累及粒细胞及巨核细胞系列。临床症状除贫
血外．常伴有舌痛、舌红，轻微黄疽，周围神经炎，还有手足麻木和蚁走感，下肢强直
和行动困难。
　　关于恶性贫血患者的血像，1874-1890年间在欧洲即有所描述。如1874年即记载有
其红细胞的计数仅为正常人的 l／10；1877年法国即发现其血液中有大量的巨幼大型红
细胞，提示有细胞成熟障碍。1916年，美国的迈诺特等人发现切除脾脏可使恶性贫血产
生短时期的好转，但不持久。
　　关于恶性贫血病人胃液缺乏问题，早在19世纪50年代即由英国人乔思斯(H．
Jones)发现。还有报道某些患严重贫血的病人的尸体，其胃中的分泌腺大量萎缩。1860
年，一位美国医生甚至认为，这种致死性贫血病是因胃液缺乏引起的消化不良所致。
　　 1900年，丹麦的法勃和勃拉克检查了33例这种病人，其胃中只有少量的酸或无酸。1921年，美国的列维因等用小直径易弯曲的胃管，在6年内完成了150位恶性贫血病人的胃液检测，发现其中99％的人在进食试餐后
没有游离酸。坎索的内因子和外因子理论.
　　在迈诺特等发现肝可治疗恶性贫血之后，就有人把肝中的这个活性物质称为"肝因
子"，或"抗恶性贫血因子"。在此后3年，即1929年，坎索首先提出内因子和外因子理论来解释恶性贫血的发病机理。在1926-1927年间，坎索还是--个从哈佛大学毕业不久的年轻住院医师。他随他的主任在波士顿市立医院研究恶性贫血。在当时，恶性贫血在波士顿血液学界是一个热门话题。
　　坎索知道恶性贫血病人的胃，分泌酸和胃蛋白酶的细胞都已萎缩；他也知道有人
设想这种病是一种营养缺乏病，如果认真选择适宜食物，是可以治愈的。因此，他问自
己：为什么正常人不需要每天吃半磅肝来避免产生恶性贫血？正常人的胃是否可从一般
食物中取得相当于恶性贫血病人吃肝所取得的物质？他因此设想：如果我们设法填补了
恶性贫血病人缺乏的正常胃的某些成分，或者就有可能使恶性贫血病人的病情好转。于
是，坎索开始进行以下实验：
　　1．在自己身上做试验。空腹后，他吃了300克几乎是生的粉碎的瘦牛肉，在 X线观
察下，一个小时后还有2／3留在胃中。他用刺激自己咽部的方法，把胃内食物都反吐出
来，获得约200克半消化的牛肉。他向其中加入足量盐酸，使其 pH达到2.5-3.5，然后
在37℃温度下孵育；3一4小时，留此混合液备用。
　　 2．设计以下两组实验来测定上述半消化的牛肉的效力。每组有恶性贫血患者10
人，实验约10天，每天测定患者血液内网织红细胞的数目，作为血细胞再生、病状好转
的标志。①第一组患者每日食物中只含200克粉碎的瘦牛肉，作为动物蛋白的唯一来
源，10天后并未见到网织红细胞有所增加；②第二组患者每日给予上述由健康人消化牛
肉后吐出又经体外孵育的消化混合液。有趣的是，这一组病人在实验第6天，血液中网
织红细胞数即开始增加，第10天达到高峰。以后网织红细胞数下降而正常红细胞数开始
增加，一直延续到第30天。在这段期间，患者的健康愉快感也大有改善。这项结果与迈
诺特每日给予其恶性贫血病人半磅肝的结果极为相似。
　　 3．每日单独给予恶性贫血病人150毫升由正常人提供的胃液，不给予动物蛋白，
对病情无效。
　　以上实验结果是坎索于1929年发表的。简单地说是：恶性贫血病人，对单独给予
牛肉无效；单独给予正常人的胃液也无效；但对牛肉在体外与正常人胃液消化后的混
合液有良好反应。因此，结论是：牛肉提供了一个外因子(extrinsic factor)，而正
常人胃液提供了一个内因子(intrinsic factor)，二者合一，才对恶性贫血病的病情好
转有效。
外因子和内因子的本质是什么
　　自从发现"肝因子"以及由坎索提出内外因子理论之后，有不少学者进行这方面的研
究。但由于缺乏相似的动物模型以及不易找到复发的恶性贫血病人(此种病人大都已得
到根治)进行提纯物质的规定，以致研究工作进展很慢，直到20年后的 l948 年，才成
功地将"肝因子"(也就是坎索所称的“外因子”)提纯，而内因子则一直没有完全搞清
楚。

dlky · 发表于 2007-7-10 08:24:43

（一) 外因子：氰钴胺(维生素 B12)
　　
　　外因子被认为是存在于肉类或其他食物中的活性物质。它不被热所破坏，也存在
于粗制的酪蛋白、鸡蛋以及自溶的酵母中。在研究外因子时，也曾称之为"动物蛋白因
子"。它的提纯，是由美国的化学家雷克斯(E. L. Rickes)等和英国的化学家史密斯
(E. L．Smith)等于1948年几乎是同时各自从肝脏中提取，并精制成结晶品。此后，对
其结构、生理特性、临床应用等，都进行了详细的研究。它是一个含铁化合物，分子量
很大，结构也很复杂，是应用 X射线逐渐明确其结构并得以肯定的。这个因子由于其被
证明是一个营养上需要的物质，所以被称为维生素B12，也称为氰钴胺
(cyanocobalamin)或钴胺素(cobalamin)。现在维生素 B12的生产以发酵法为主，可大
量工业化生产，这对于进行多方面的研究，提供了有利的条件。

(二) 内因子

　　关于内因子的研究，一直与外因子一同进行。坎索最初认为它是一个蛋白质水解
酶，当加热至70℃一80℃30分钟，即被破坏。但已证明它不是胃蛋白酶。

　　在1996年，芬兰学者由人胃液中分离出的内因子是一个糖蛋白，只用 l毫克就能
和30微克的维生素 B12结合。但从40升的胃液中只能提取出纯内因子8毫克。现已知，
内因子含有 15%碳水合化物。由人胃中分离出的内因子含有约340个氨基酸残基和36个
糖残基，分子量为44000，它很可能是一个简单的多肽链。

dlky · 发表于 2007-7-10 08:25:24

许多动物都能合成和分泌内因子。它的分泌和胃酸相似。在人体，组胺、五肽胃
泌素以及胆碱能刺激都能引起它的分泌。但它对刺激的反应，很快就达到高峰，持续分
泌的时间远较胃液分泌为短。

　　关于内因子在胃中的细胞来源问题，荷兰学者于1966年用放射自显影技术，利用
同位素钴 B12与内因子的特殊结合活性，首先指出，人胃分泌盐酸的壁细胞，也是产生
内因子的细胞。此后又得到其他学者证实。同样地，在免、猴、猫、牛等动物，内因子
也由壁细胞分泌。但在小鼠和大鼠，内因子却由主细胞分泌。而猪的内因子却由幽门部
的粘液细胞分泌。
内因子是怎样起作用的？
　　坎索当初设想，内因子和外因子结合形成一个血液生成因素，存贮于肝内；而恶性
贫血病人的胃腺萎缩，不能产生必要的内因子，才产生造血障碍。实际上，肝内所含的
维生素B12很少，但它治疗恶性贫血的有效剂量也极少。仅每日注射纯维生素B12 1微
克，就能有效地治疗恶性贫血，这剂量比用5微克维生素B12，加胃液使病人口服，还更
有效。因此，维生素B12本身就是抗恶性贫血的活性物质。那么，内因子起什么作用
呢？直到1950年，有了同位索标记钴的氰钴胺后，才有可能完全了解内因子的作用。

　　在1957年有人发现，如果给恶性贫血病人口服大量的维生素B12，如50微克或300微
克，那么，即使没有加入胃液(内因子)，也能吸收不产生恶性贫血的维持量。这也可以
解释当初迈诺特等的发现，即只吃半磅肝，没有加内因子，也能治疗恶性贫血。计算起
来，这半磅肝中含有约200余微克的维生素B12，这样大剂量的纯维生素，即使能吸收2
微克，就比注射 l微克即能生效的剂量还要多一倍。因此，内因子的重要性仅仅在于：
它以某种方式帮助正常人在每日的肉类食物中仅含的约2-5微克的那么微量的维生素
B12，得以被肠子吸收入血。

　　许多研究指出，内因子是作为一个转运蛋白而起作用的。内因子的分子中含有2个
不同功能的受体位点。在胃中，它与维生素B12紧密结合形成一个大分子复合物，它们
的结合有高度亲和力，这个复合物对蛋白酶的水解作用具有抵抗力。另一个功能位点只
与回肠吸收细胞上的受体结合，促使维生素B12的吸收。

　　关于吸收维生素B12的地点，英人布思(C．C．Booth)于1959年指出是在人的小肠末
段。回肠最后的 l／3-1／2是最有效的吸收地点。回肠微绒毛膜的外表面上有特异受
体，它与内因子B12复合物接触得很快，二者的结合有高度亲和力。此受体不吸收自由
的维生素B12。

　　回肠上的受体数目非常有限。在仓鼠，每一个回肠的吸收细胞共有300-490个受
体，也就是说，几乎每一微绒毛只有一个受体位点。人的回肠上的受体含有2个亚单
元，其分子量为900O0一140000。在回肠的受体位点上，内因子B12复合物分离，B12被
吸收后，即进入门静脉中转运。

　　总之，内因子的作用有二，一是它与维生素B12紧密结合，保护后者免受蛋白水
解酶的破坏；二是帮助维生素 B12在回肠内的吸收。这样看来，目前对于内因子和外因
子及其相互关系的认识，已经和坎索原先的设想有所不同了。当然，假说促进了研究的
进展，但真理是建立在实验结果的基础上的。这是科学发展的必然规律。

　　 1934年，诺贝尔生理学或医学奖授予惠普尔(Whipple)、迈诺特(Minot)和墨菲
(Murphy)三人．以表彰他们发现用肝脏治疗贫血病的功绩。