人类的光合作用
作为人,羡慕植物不需要觅食,躺平晒晒太阳就能进食,多么省钱省时省力!其实,人也能进行“光合作用”(在光照下合成化合物的!)。小编就陪大家回去两个世纪前,认识这种化合物:维生素D。

早在公元前400年左右,现代医药之父希波克拉底已经开始利用光照疗法。当时人们认为晒太阳可以有一些治疗效果,但对维生素D一无所知。


古希腊历史学家希罗多德(约公元前484—前430/前420年)推测,贝鲁西亚战争时波斯战士的头骨之所以比埃及士兵的头骨更软更容易被击碎,是因为波斯士兵从小戴头巾晒不到太阳,而埃及士兵则流行剃光头任凭太阳晒。
尽管希罗多德的说法缺乏实际根据,却反映了当时人们已对于光照与人体健康之间联系有所观测。
意想不到的是,19世纪迎来的一场流行病,成了发现维生素D的契机。
当时欧洲流行俗称〝软骨病〞的佝偻病,剑桥大学教授Francis Glisson (1597–1677) 综合其多年研究,在1650年发表了一篇详细描述佝偻病的论文,指出佝偻病并非先天或遗传,而且城市中的富人佝偻病发病率高于居住于乡村的穷人,推测此与城市化的进程以及婴儿哺喂方面的错误操作相关,是营养方面的不足所引起,被后世认为是佝偻病的发现者。

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佝偻病患者由于骨头出现矿物质化(mineralization)而变得不正常柔软,骨头会弯曲变型,脊椎亦会受压侧弯,令患者有痛感。据记录,就连英国王查理一世也饱受困扰。他身形瘦小,成年后也仅高1.6米。

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18世纪末,人们因成功地通过补充特定的食物来治疗坏血病和脚气病,于是试图从食物中寻找治疗佝偻病的方法。1919年,科学家Edward Mellanby通过只给小狗喂食面包和低脂牛奶,成功制造了佝偻病的病理模型。
他尝试喂食酵素和橙汁(含有B、C族维生素),但并不能改善小狗的佝偻病,喂食乳脂和鱼肝油却产生了神奇疗效,因而验证佝偻病是源自某种营养素的缺乏。此后还发现有些食物用光线照射后,能有更好的治疗效果。

德国医生Huldschinsky在1918-1919年冬季用汞弧灯产生的紫外线照射重症佝偻病患者的暴露部位,有效地治疗佝偻病。聪明的他发现,光的治疗效果並不是直接影响骨骼,因为仅照射佝偻病患者的一只手臂,就可以治愈双臂佝偻病。由此,希罗多德对于波斯战士戴头巾导致头骨软的说法也无法成立了。

20世纪前初期,人们采用日光疗法治疗儿童佝偻病,日光浴一度流行,由此还诞生了光生物学,研究自然和人工辐射对生命形式的影响,研究太阳光治疗疾病的能力,光生物学家和光疗专家用阳光治疗佝偻病、肺结核和皮肤银屑病。

正
名
1922年时,McCollum博士发现鳕鱼肝脏中存在一种并非维生素A、能够治疗佝偻病的物质,将其命名为维生素D(第四种被发现的维生素),并因此获得了诺贝尔奖,但当时對其结構仍不得甚解。

Elmer Verner McCollum
维他命研究领域里其中一位最重要的人物
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维生素D的化学结构
1929年,英国国家医学研究所致力于研究维生素D和类固醇的结构,使用X射线衍射证明类固醇分子是扁平的。1932年,类固醇和胆汁酸结构终于获得肯定,此后不久维生素D得到分离和鉴定,到1930年代,Windaus进一步明确了维生素D的化学结构:

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维生素D 的激素活性
维生素D的化学结构获得肯定,但它的对身体的作用研究持续了30年,要到1969年才由Haussler和Norman厘清。他们发现与维生素D特异性结合的蛋白质——维生素D受体的存在,揭示出维生素D的激素属性。70年代初期,维生素的代谢物也被陆续发现,首先在肝脏中代谢为骨化二醇(Calcifediol)并作为主要存在形式,然后在肾脏中代谢为骨化三醇(Calcitriol),进入血液循环,发挥其激素活性,调节钙和磷的代谢与吸收,促进骨骼健康发育。

参考资料
Dunn, P. (1998). Francis Glisson (1597–1677) and the “discovery” of rickets. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed, 78(2), 154-155.
Hossein-Nezhad A, Spira A, Holick MF. Influence of vitamin D status and vitamin D3 supplementation on genome wide expression of white blood cells: a randomized double-blind clinical trial. PloS one. 2013 Mar 20;8(3):e58725.
Garland, C.F. and Garland, F.C., 1980. Do sunlight and vitamin D reduce the likelihood of colon cancer?. International journal of epidemiology, 9(3), 227-231.
Livius. (2020, July 14). Herodotus on the skulls at Pelusium. https://www.livius.org/sources/content/herodotus/the-skulls-at-pelusium/
宁志伟, 王鸥, 邢小平. 维生素 D 的研究历史. 中华骨质疏松和骨矿盐疾病杂志. 2018 Jan 10;11(1):39-43.
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