Otkriće vitamina C: paprika i hemija




Piše: Stribor Marković

Preuzeto uz dozvolu autora.

Sedam gladnih godina, 1845.-1852., milijun mrtvih, dva milijuna raseljenih tijekom „krumpirove gladi“ u Irskoj. Bolest krumpira i njegova nestašica ostavit će trajne posljedice po irsku naciju. Devedeset godina kasnije svijet će čuti za ukrajinski Holodomor, ali moja generacija to nije učila u školi. Na pariškoj djeci slijepoj od gladi upoznali smo manjak vitamina A. Krumpirova glad u Irskoj pomogla je u otkrivanju jednog od najpopularnijih nutrijenata kojeg možda ne bismo očekivali od banalnog krumpira, nutrijenta koji je omogućio pobjedu Engleza nad Francuzima u morskim bitkama za vrijeme Napoleona. Jedini smisao patnje, ako uopće i ima smisla, je znanje i mudrost koje steknemo.

William Stark rođen je 1741. godine u Birminghamu u škotskoj obitelji. Odlučio je studirati medicinu u Leidenu u Nizozemskoj. Diplomirao je 1769. godine i preselio u London. Odlučio je započeti eksperimentirati na sebi samom i kroz trideset i jedan dan jeo samo kruh i vodu. Htio je na taj način, dodavajući polako druge namirnice, eksperimentalno dokazati što nam je potrebno u prehrani. Bio je stava kako umjerena i vrlo raznolika prehrana vrijedi više od striktnih dijeta. U mjesec dana jedenja kruha postao je usporen i umoran. Polako je uvodio jednu po jednu namirnicu: maslinovo ulje, pečenu gusku, kuhanu govedinu, smokve, mast, mlijeko. Nakon dva mjeseca, organizam mu je poslao upozorenje. Desni su mu natekle i počele krvariti. William se našao u nedoumici: hoće li u prehranu uvesti svježe voće i povrće ili će dodati samo puding od meda i sir. Odabrao je ovo posljednje. Umro je 23. veljače 1770. godine od bolesti koja nije bila nepoznata. Bio je u „scruffy condition“, a prethodne generacije koristile su riječ „scorby“. Tek kasnije koristit će se masovnije riječ „scurvy“. Skorbut.
William Stark ostao je u sjeni zaborava imena koje svi pamte. James Lind bio je liječnik kirurg na škotskom brodu 1746 godine. Skorbut je, to mnogi već znaju, bila bolest mornara, njihovo najveće prokletstvo. Krvarenje desni, snažan umor i smrt. No, što je uzrokovalo skorbut? Put do otkrića trajao je jako dugo. James Lind je bio stava da ljudima nedostaje kiseline. Dvanaest oboljelih mornara razvrstao je u skupine po dvoje. To je bila prva primitivna randomizacija koja će kasnije u studijama postati daleko kompleksnija. Dvojica su dobili 25 kapi sumporne kiseline razblažene u vodi koju nisu gutali već grgljali. James je opisao kako su ova dvojica mornara imali „najčišću usnu šupljinu“ ali nisu ozdravili. Nisu ozdravili niti oni koji su imali 18 mililitara octa tri puta dnevno, 3 decilitra morske vode, a ponajmanje oni koji su dobili čudnovatu smjesu češnjaka, gorušice, ječmene vode zakiseljene tamarindom i kalijevom soli vinske kiseline. Dvojica jesu, oni koji su dobili dvije naranče i jedan limun. Rođena je legenda o James Lindu. Od tada nadalje svi problemi skorbuta bili su riješeni jer je Lind otkrio vitamin C koji liječi bolest manjka vitamina C, skorbut.
Ništa nije bilo riješeno.
James Lind nije otkrio vitamin C. Svoje slavno djelo „A Treatise of the Scurvy“ objavio je tek 1753. godine. U tom djelu raspravlja kako se kiseline, premda slične kemijskim svojstvima, razlikuju među sobom prema utjecaju na ljudsko tijelo. I tu se, kako James mudro piše, kiseline znatno razlikuju. Očito je samo kiselina limuna i naranče liječila skorbut. Jamesov zaključak je bio neobičan. Skorbut se navodno javlja samo u toploj i vlažnoj klimi koja začepi pore kože. James je tvrdio kako se skorbut ne javlja u suhim područjima. To nije bilo točno, no Jamesu je ta ideja trebala za razvoj teorije. Tvrdio je kako zbog začepljenih pora ljudsko tijelo ne može kožom izlučiti raspadne animalne produkte, a skorbut je trovanje tim tvarima. Tvrdio je kako jedino kiseline naranče i limuna, a ne ostale kiseline, otvaraju pore kože. James, dakle, nije otkrio vitamin C i ne, to nije riješilo problem skorbuta. Transport lako kvarljivih naranči i limuna u doba prije hladnjači nije bio logistički jednostavan.
No, Jamesu smo zahvalni za prvu mudru randomizaciju (za ono doba), malo sreće u dostupnim materijalima i najmudrijem zaključku kako se kiseline razlikuju u biološkom djelovanju što je istina i danas. Koja je to bila kiselina? Švedski kemičar Carl Wilhelm Scheele 1784. godine izolirao je limunsku kiselinu iz citrusa. Britanski brodski liječnik Thomas Trotter zamolio je nadređene da nabave tu kemijsku novotariju, no njena primjena u liječenju skorbuta bila je fijasko. Očito se u limunu i naranči skrivala neka druga kiselina. Svi kemičari znaju kako je teško u masi jedne kiseline izolirati drugu kiselinu.
Trebala nam je pragmatičnost. Britanska mornarica 1795. godine odlučila je dati svim mornarima svjež limunov sok. U to doba, nije bilo moguće konzervirati sok. Napravljena je logistička operacija bez presedana i svježi limuni sa Sicilije su redovno prevoženi u Ujedinjeno Kraljevstvo. Francuski povjesničari će puno godina kasnije zapisati kako je francusku mornaricu za vrijeme Napoleona pobijedio – limun. Naime, Francuzi nisu imali na raspolaganju lijek protiv skorbuta i to je, uz druge faktore, koštalo gubitka morskih bitaka.
U svibnju 1847. godine sastanak liječnika je zapisan u The Monthly journal of medical science. Dr. Lime potvrdio je učinkovitost soka limuna u liječenju skorbuta, no Dr. Spittal je prvi potvrdio sumnju. Skorbut je u Irskoj postao masovan zbog nedostatka krumpira od 1845. godine. Igrom slučaja američki liječnik dr. Foltz uspješno je tijekom 1846. i 1847. godine liječio skorbut američkih mornara sirovim krumpirima. Bili su to važni pomaci. Naime, autoritet slavnog njemačkog kemičara Justusa von Liebiga skoro je uništio istraživanje nutrijenata. On je tvrdio kako su dušikovi spojevi poput proteina jedini pravi nutrijenti, a kako masti i šećeri nisu bitni. Njegov utjecaj je bio toliko velik da su britanski i njemački liječnici liječili skorbut proteinima. Te plodne 1847. godine dr. Andrew Anderson poziva u pitanje Liebigov autoritet navodeći kako sok limuna koji gotovo ne sadrži dušikove spojeve nedvojbeno liječi skorbut.
Sve je trebalo biti jasno. Sok od limuna i krumpir liječe skorbut, trebalo je samo naći što je to u njima. No, postojale su stranputice. U isto vrijeme u SAD-u se vjerovalo kako je manjak kalija uzrok skorbuta. Kopnena vojska je tipično manje obolijevala od skorbuta, a ona je jela više kalija. To je bilo točno i pogrešno u isto vrijeme. Problem su predstavljali i kanadski radnici. Oni koji su jeli više mesa konzerviranog nitratima imali su češće skorbut. Veliki napredak u francuskoj i njemačkoj mikrobiologiji usmjerio je kola skorbuta na potpuno krivi trag. Medicina je katkad žrtva vlastitih trendova i neki su tvrdili kako je skorbut intoksikacija bakterijama raspadnutog mesa, pa bilo ono i konzervirano.
Kemičari su neprestano tragali za čarobnom tvari limuna i krumpira. Da bi se našla ta tvar morali smo napraviti biološki model skorbuta. To su uspjeli Norvežani. Axel Holst bio je inspiriran modelima istraživanja manjka vitamina skupine B. Odlučio je koristiti zamorce. Imao je sreće. Mnoge životinjske vrste same stvaraju vitamin C same i on za njih nije vitamin. Za nas ljude i zamorce jest. Uspio je napraviti model skorbuta. To veliko otkriće skoro je palo u zaborav jer norveško ministarstvo nije smatralo taj model korisnim već je dalo lovu za nešto drugo. Pomalo podsjeća na hrvatski model znanosti. Model je ostao upamćen i koristit će ga u XX. stoljeću američki istraživači.
Dugo je zatišje vladalo u istraživanju vitamina C. Albert Szent-Györgyi bio je mađarski istraživač koji je potjecao iz obitelji znanstvenika. Bio je pacifist, a neki bi ga smatrali dezerterom. Propucao je samom sebi ruku da ne ratuje u prvom svjetskom ratu, završio studij i radio na nadbubrežnoj žlijezdi. Vitamin C izolirao je i najneobičnijeg mjesta – nadbubrežne žlijezde. Naime, za sintezu adrenalina i noradrenalina, hormona srži nadbubrežne žlijezde, potreban je vitamin C. Utvrdio je kako ta tvar lako daje i prima vodikove atome, odnosno – ona je antioksidans. U početku ju je nazvao „godnoza“, ali engleski naziv „God“ bila jje pretenciozna i nazvao ju je heksuronska kiselina jer je imala 6 ugljikovih atoma kao u glukoza.

Američki istraživači predvođeni Charlesom Glenom Kingom bili su na istom tragu. Albert je imao samo jednu prednost – metodologiju. Kingov tim je koristio biološki model na zamorcima koji daje rezultat tek nakon par tjedana, a Albert je koristio jednostavan test. Testirao je antioksidativnu (bolje reći – reduktivnu) moć pomoću boje benzidina. Benzidin bi mijenjao boju uz vodikov peroksid, no vitamin C bi odgodio nastanak te boje jer je vitamin C reagirao s vodikovim peroksidom. Test traje par minuta. Tako je stekao vremensku prednost. Kingov suradnik, Amerikanac mađarskog podrijetla, dr. Sviberly došao je Albertu i tamo uspostavio model na zamorcima. Nastao je problem. Nadbubrežne žlijezde nisu bile izdašan izvor vitamina C, a limuni su „nakrcani“ limunskom kiselinom koja je otežavala izolaciju. Jedne večeri Albertu je supruga ponudila papriku iz Szegeda. Zagrizao je papriku i pomislio – a što ako ove tvari ima puno u paprici? Paprika se pokazala kao pravi domaći izvor vitamina C i spasila je njegovo otkriće. Ubrzo je dobivena povelika količina. Strukturu je otkrio engleski znanstvenik Sir Walter Norman Haworth 1933. godine. Godine 1937. on je dobio Nobelovu nagradu za kemiju, a Albert von Szent-Györgyi Nagyrápolt za medicinu i obje su bile povezane s vitaminom C. Mnogi zamjeraju Nobelovom komitetu odsustvo nagrade dr. Kinga iz SAD-a.
U svom govoru na dodjeli Nobelove nagrade mudri Albert otvorit će novo poglavlje i anticipirati važnost flavonoidne kemije tvrdeći kako vitamin C nije jedini zanimljivi biokemijski igrač. Puno godina kasnije, flavonoidi će postati lijek kronične venske insuficijencije.

Vitamin C će ostati simbol nerazumijevanja biokemije vitamina i u XXI. stoljeću. Njegova antioksidativna uloga potisnut će najbitnije biokemijske funkcije poput stvaranja kolagena, noradrenalina, adrenalina (prijenosnika signala žičanog sustava i nadbubrežne žlijezde), karnitina (tvari koja transportom masnih kiselina omogućuje dobivanje energije), te nekih peptidnih hormona. Mnogi vitamini i minerali vuku neobičnu dubinu krivih percepcija, od selena do vitamina A, svaki sa svojom pričom.
U borbi za dubinu razumijevanja treba samo zapamtiti kako James Lind nije pronašao vitamin C, samo je usmjerio medicinu na dva stoljeća dugi put. U jednadžbe plitkog marketinga nismo uračunali milijun mrtvih krumpirove gladi u Irskoj, pravi roller coaster istraživanja i papriku iz Szegeda. Nije mi cilj da sve zapamtite, ne pamtim niti ja i sve ove godine uvijek moram iznova pogledati u literaturi, zaborave se imena. Ostaje nešto bitnije. Za nešto tako banalno kao vitamin C postoji cijeli bunar priča i znanja koje je mukotrpno nastajalo. Svaki put kada učim biram što ću zaboraviti. Na tom mjestu dopuštenog zaborava ostaje prostor polica koje znam da postoje. Najteže je kada niti ne znaš da police postoje.

Autor: dr sc. Stribor Marković, preuzeto s

Primjedbe

Popularni tekstovi

Energetski nivoi atoma i konfiguracije

Alkalna voda: porez za one koji nisu pazili na časovima hemije ili su imali loše nastavnike

Studija koja širi paniku: Wakefieldova studija o povezanosti MPR (MMR) vakcine i autizma-mitovi i zablude