新药发现史话（三十）维生素A的发现(Brief History of Drug Discovery 30 )

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40、维生素C的发现

一、海上的不治之症——坏血病

坏血病在以前被称为不治之症，死亡率很高。开始的时候患者四肢无力，烦躁不安，皮肤易红肿、肌肉疼痛。然后会出现在脸部肿胀，牙龈出血，牙齿脱落，口臭等症状。皮肤下大片出血（看来像是严重的打伤）。最后是严重疲惫﹑腹泻呼吸困难，最后因器官肾衰竭而致死亡。

坏血病主要发生于航海船员、海盗等人群。这种病率首先被古希腊医学家希波克拉底描述。从15世纪中国的郑和多次率领长期航海的记载来看地，并无发现有大量船员因长期航行而染上坏血病而死，这说明东方已经知道多备蔬菜和水果预防本病，并用于实践。然而长期以来，西方也有多人积极推荐水果、蔬菜，如柠檬等在航海中预防坏血病的作用，但并没有推广应用，客观原因是当时缺乏保存新鲜蔬菜、水果的方法，因而在地理大发现的年代，西方探险家及航海家们备受此病的困扰。

1536年，发现圣劳伦斯河的法国探险家Jacques Cartier，从印地安人那里学到利用当地柏树叶（松针）煮茶饮用，成功地救治许多船员。后来发现，每100克这种柏树叶中含有50mg维生素C，但这一应用没有推广。1740年，英国的George Anson率领1854人的舰队进行环球探险，结果只剩下188船员，其余大多数死于坏血病。

18世纪中叶，苏格兰海军军医James Lind 发现此病与饮食有关，他以12位患有坏血病的船员为对象，设计并实施了历史上第一个饮食与坏血病的临床试验，结果发现柠檬对坏血病的预防作用。1753年，Lind发表了自己的实验结果。并且他还提取橘子汁，作为治疗坏血病的药物出售。但他自制的“药”因为氧化，使得其中维生素C失活，而效果甚微。所以英国海军部门也就没有对他的实验在意。

1768–1971年间，的英格兰探险家James Cook在环球探险中对船员下达了严格的命令，包括保持严格的干净，禁止用铜锅煮食物（产生的一种铜的化合物可以加速食品中的维生素氧化），尽可能地更换新鲜食品。结果他的船员没有发生过坏血病。但他的办法对其它英国舰队的效果有限。

直到1790年代，负责海军卫生的Gilbert Blane坚持推广了Lind的方法，强制海军船员吃新鲜的橘子和柠檬汁，英国海军才消除了坏血病。也因此，英国人被戏称为“lime-juicer”后来被称为“limey”。

二、意外发现的疾病动物模型

虽然坏血病的发病越来越少，但治疗坏血病的关键因子仍然没有找到。多个研究团队不断分离新鲜水果中的物质，但却无法验证其分离到的物质到底是不是治疗因子，原因是当时只能在坏血病患者身上验证，缺乏动物模型。

1907年，两个挪威生理学家Axel Holst和Theodor Fr氀椀挀栀,在研究脚气病与维生素关系时，希望建立一种小型动物模型，以取代通常用的鸽子模型，他们选择了荷兰猪进行尝试。首先他们按照在鸽子上建立脚气病的方法，用同样的食物（经处理过的谷物和面粉）喂养荷兰猪，结果一段时间后，荷兰猪产生了典型的坏血病的症状。于是坏血病的动物模型被建立起来。后来人们发现，这是因为人体与荷兰猪均不能自身合成维生素C，而其它动物则可以，可以说这是一个极为巧合的发现。

当时一般认为，这种疾病只在人身上存在，所以两人建立的动物模型对于研究坏血病意义非凡。当时维生素的概念越来越流行，1928年，新鲜蔬菜、水果当中这种抗坏血病因子被认为是维生素的一种，并被命名为“水溶性因子C”。

美国匹兹堡大学的Charles Glen King采用了这一动物模型，用于筛选治疗坏血病的“水溶性因子C”。

三、维生素C的分离、合成

匈牙利科学家Albert Szent-Gyorgyi曾在多个国家求学，研究了生物的氧化还原机制。1927年，他受邀到英国剑桥大学从事研究工作，当时他刚开始检测肾上腺皮质中的抗氧化物质。到剑桥后，在几个月的时间里，在英国化学家Frederick Gowland Hopkins的实验室中成功地从牛的肾上腺中分离出1克较纯的抗氧化物质，他根据经验，认为化学式为C6H8O6，并命名为己糖醛酸（hexuronic acid）。

1929年他到美国梅奥医院做研究，从牛肾上腺中分离出较多这种物质。他将一半提炼出纯粹的这种物质送给英国的英国伯明翰大学的醣类研究化学家Norman Haworth进行分析。可是那时技术尚不成熟，由于量较少，Haworth还是没能够确定这种物质的结构。

1930年Szent-Gyorgyi回到匈牙利，他的团队发现匈牙利的一种常见的辣椒中含有大量的这种物质。他成功地从中分离出1公斤的己糖醛酸，并再送一批给Haworth继续分析。这一次，Haworth不负所望，成功分析出了这一物质的结构，从而可以合成维生素C。但是，因为Gyorgyi等人对坏血病动物模型不了解，所以虽然他怀疑这种物质就是治疗坏血病的特殊因子，但未能进行验证。

1932年，美国匹兹堡大学的Charles Glen King，通过间接的方式，从Gyorgyi实验室得到了这种物质，他立即进行动物模型实验，发现己糖醛酸就是治疗坏血病的维生素。King与Gyorgyi先后在两个星期的间隔内发表了相关的文章。

1937年， Gyorgyi获得了诺贝尔医学与生理学奖，因为发现了“与生物燃烧过程有关的发现，特别是关于维生素C和延胡索酸的催化作用”。而Haworth也因确定维生素C的化学构造，并且用不同的方法制造出维他命C，而获得了同年的诺贝尔化学奖。Szent-Gyorgyi和Haworth还把维生素C命名为抗坏血酸ascorbic acid。

四、维生素C的工业生产

1933年，瑞士化学家Tadeus Reichstein独立于Haworth发明了维生素C的合成方法，并被命名为Reichstein过程。这是一个6步反应，其中包括微生物的发酵。1935年，这一知识产权转让给罗氏公司。1942年，Kurt Heyns 对本技术作了修正，使之成为随后几十年工业生产维生素C的主要方法。世界上第一个作为药品上市的维生素C由默克公司推出，商品名Cebion。罗氏的商品名则是 Redoxon。

1960年代末，北京制药厂与中科院微生物研究所合作，从采集的670个土壤试样中分离得到1615株细菌，然后经过培养，得到了一株优选菌株，从而开发了二步发酵法生产维生素C中间体—2-酮基-L-古龙酸。维生素C 生产的二步发酵法主要发明人：中科院微生物研究所：尹光琳， 陶增鑫，严自正；北京制药厂：宁文珠，王长会，王书鼎。（这些研究者的资料有限，搜索下来多是相关领导的讲话及评价。）这项技术的知识产权（国际使用权）于1985年出售给瑞士罗氏公司，金额达到550万美金。

世界各国的卫生组织不断提高健康人每天的维生素C摄入量，美国目前已经达到90mg/天（成年男子）。因而维生素C作为药品和食品添加剂的用量也越来越大，全世界平均每年需求达到11万吨。

众多中国企业利用二步发酵技术生产维生素C，但主要依赖原料出口。由于中国环境压力越来越大，生产成本不断上升，因而出口量也在减少。2011年，美国控诉4家中国维生素C生产企业，蓄意减少生产，抬高价格。