תַקצִיר
בשנות ה-1920 וה-1930, דוקטור אלברט סנט-גיירגי, פרופסור הונגרי לכימיה רפואית, גילה כמה תגליות חשובות שמסייעות לנו להבין את עקרונות התזונה. בזמן שערך סדרת ניסויים מוקדמים על צמחי פירות הדר, הוא מצא שהַשְׁחָמַת צמחים יכולה להיגרם על ידי פרוֹקסידאז, אנזים צמחי שפעיל במהלך חמצון. על ידי הוספת מיץ הדרים לפרוקסידאז, אפשר היה לעצור את תהליך ההשחמה. בניסוי זה, הוא בודד את החומר שהוא קרא לו חומצה הקסוּרוֹנית, שהוא חשב שפעיל במיץ הדרים. זה היה אחד הצעדים לקראת התגלית של מה שידוע היום כוויטמין C. סנט-גיירגי גם ערך ניסויים על חזירי ים, שדומים לבני אדם בכך שהם צריכים לצרוך חומצה הקסורונית, כדי להישאר בריאים. הוא החליט לשנות את השם של חומצה הקסורונית לחומצה אסקוֹרבית, או ויטמין C, מה שמבטא את התכונות האנטי-צפדיניוֹת (לחימה בצַפְדִּינָה) שלה. לקח שנים רבות למצוא דרך להפיק כמויות גדולות של חומצה אסקורבית ממקורות טבעיים. היה זה ממש במקרה שהוא מצא את התשובה בארוחת הערב שלו! הסיפור היה שהוא לא רצה לאכול את הפפריקה בארוחת הערב, אז הוא לקח אותה למעבדה וגילה שהיא מכילה כמויות גדולות ויטמין C. בלי התגלית שלו, לא היינו יודעים שוויטמין C חשוב לתפקוד תקין של מערכת החיסון שלנו. על ידי אכילת מנת הפירות והירקות היומית שלנו, שמכילה ויטמין C, אנו משפרים את השיקום והגדילה של הרקמות ושל גורמים נוספים רבים ששומרים עלינו בריאים. סנט-גיירגי קיבל פרס נובל בפיזיולוגיה או רפואה בשנת 1937 עבור התגלית של ויטמין C. הוא גם ידוע עבור תרומתו המאוחרת יותר למה שאנו מכירים כמעגל חומצה ציטרית (קרבּס).
“תגלית כוללת לראות את מה שכולם כבר ראו, ולחשוב את מה שאף אחד לא חשב”.
אלברט סנט-גיירגי בספרו של אירווין גוד, “The Scientist Speculates” (1962).
התגלית של ויטמין C מתחילה עם מחלה שנקראת צַפְדִּינָה. מחסור ארוך-טווח בוויטמין C מוביל לצפדינה, ואם אינו מטופל הוא עלול להיות קטלני. תסמינים של צפדינה כוללים תחושת דימום בחניכיים וחבּוּרוֹת בעור. כשהתסמינים האלה מחמירים, מטופלים עשויים לפתח פצעים פתוחים, לאבד שיניים, ואפילו למות. תסמינים אחרים כוללים שיבוש בהחלמת פצעים, חולשה שרירית ודימום (בריחת דם מכלי דם פגועים). נשמע די מזוויע, לא? אנשים התלוננו על המחלה הזו מאז העת העתיקה. חלק מהרישומים על צפדינה תוארכו לסביבות שנת 1500 לפני הספירה במצרים [1]. צפדינה היתה בעיה גדולה עבור מַלָּחִים במאה השמונה עשרה. הם אכלו הרבה בשרים מיובשים וגרגירים, ולא כללו פירות וירקות בדיאטה שלהם. הסיבה לכך הייתה שהמזונות האלה לא נותרו טריים במסעות ימיים ארוכים. בשנת 1757, ג’יימס לינד, רופא סקוטי, גילה שפירות הדר טריים יכולים למנוע צפדינה. לאחר מכן זו נהייתה חובה עבור מלחים בצי הבריטי לצרוך פירות הדר ומיץ לימון [2].
בשנת 1907, מדענים אחרים כמו אקסל הולסט ואלפרד פרוליך הציעו שקיים חומר מיוחד בפירות האלה [2] בעוד שקזימיר פונק טָבַע את המושג “ויטמין C” בשנת 1912 [3]. הוא פיתח את התפיסה של ויטמינים, והראה שהחומרים ה“חיוניים” האלה נדרשים כדי לשמור על אנשים בריאים וחופשיים ממחלות. הטרמינולוגיה שלו, כמו גם התגלית שבוצעה על ידי הולסט ופרוליך, הובילו לחומר שנקרא “מסיס במים C”, אשר בסופו של דבר היה לוויטמין C. רק בשנת 1928 המדען אלברט סנט-גיירגי זיהה את החומר הייחודי הזה, שהוא התייחס אליו כחומצה הקסוּרוֹנית [2].
מה זה ויטמין C?
חומצה אסקוֹרבּית (ויטמין C) היא תרכובת אורגנית שמורכבת מפחמן, ממימן ומחמצן (איור 1). היא מוצק לבן, שמיוצר באופן סינתטי מסוכר גלוקוזה, כשהוא נמצא בצורה הטהורה ביותר שלו. אפשר להשתמש בה גם כתוֹסָף ויטמין או כמְשַׁמֵּר מזון [4].
- איור 1 - חומצה אסקורבית או ויטמין C.
- (A) נוסחה מבנית דו-ממדית של חומצה אסקורבית. (B) מבנה תלת-ממדי של חומצה אסקורבית. הצבעים שחור, אדום ולבן מייצגים את היסודות האטומיים פחמן, חמצן ומימן, בהתאמה.
מדוע ויטמין C חשוב כל כך?
האם ההורים שלכם אמרו לכם שאתם צריכים לשתות מיץ תפוזים כשהייתם חולים? הסיבה לכך היא שבמיץ תפוזים יש רמות גבוהות של ויטמין C, והוא יכול לסייע לשמור עלינו בריאים, או לטפל בהתקררות. גוף האדם לא מסוגל לייצר ויטמין C לבד, ולכן אנו צריכים לקבל כמות מספקת ממנו דרך המזון שלנו, או על ידי נטילת מוּלטי-ויטמין.
ויטמין C מאפשר לגוף להשתמש בפחמימות, בשומנים ובחלבונים. הוא משמש כנוגד חמצון, כלומר הוא יכול להיקשר כימית ולנטרל את ההשפעות של פגיעה ברקמה של חומרים שנקראים רדיקאלים חופשיים. הוא חשוב לגדילה ולבריאות העצמות, השיניים, כלי הדם, החניכיים והרצועות. הוא גם מעורב ביצירת קולגן, חלבון המבנה העיקרי בתוך הגוף. קולגן חיוני לתפקוד תקין של איברים פנימיים.
מקורות מזון עם ויטמין C
האם ידעתם שהרבה פירות וירקות יכולים לספק לכם את הכמות המתאימה של ויטמין C? הם כוללים מזונות כמו תפוזים, לימונים, תרד, קיווי, תותים, ליים, עגבניות, אשכוליות, כרוב ניצנים, פלפלים אדומים וירוקים, כרוב, תפוחי אדמה וברוקולי. בישול המזון שלכם עשוי להרוס את הויטמין C, ולכן אלה חדשות טובות שיש כל כך הרבה מקורות לוויטמין C ששומרים עליכם בריאים! [4].
חייו המוקדמים ותגלית החומצה ההקסוּרוֹנית
אלברט סנט-גיירגי נולד ב-16 בספטמבר 1893 בבודפשט, הונגריה. משפחתו העמידה שלושה דורות של מדענים [2]. כתוצאה מכך, הוא פיתח עניין במדע מגיל צעיר. הוא למד רפואה באוניברסיטת בודפשט וגם עבד במעבדה של דודו לפני מלחמת העולם הראשונה. הוא שירת בצבא במהלך המלחמה, ובשנת 1917 נאלץ לעזוב את הצבא לאחר שנפצע. הוא גם קיבל מדליית כסף עבור גבורה צבאית במהלך שירותו. אחרי קבלת התואר הרפואי שלו, הוא המשיך לחקור באוניברסיטאות אירופאיות שונות [2].
הקריירה המדעית שלו החלה עם חקירת השינויים הכימיים שמתרחשים כאשר תאים בגוף שלנו משתמשים בחלבונים, בשומנים ובפחמימות. התהליך הזה נקרא “נשימה תאית”. הוא חקר את התהליך על ידי בידוד של מולקולה בבלוטות האדרנל, שהן בלוטות קטנות שממוקמות בחלק העליון של כל כליה, ומייצרות מגוון הורמונים. המולקולה הזו מסוגלת לאבד אטומים של מימן ולהשיגם מחדש, ומכילה שישה אטומי פחמן. היא בעלת תכונות של סוכר ושל חומצה גם יחד. אלברט סנט-גיירגי קרא לה “חומצה הקסוּרוֹנית” בשל התכונות הללו.
בשנות ה-1920, עניינו של סנט-גיירגי הופנה לנשימה תאית והפקת אנרגיה בצמחים. הוא התחיל לחקור את תהליכי ההשחמה שמפריעים לגדילה ולתפקוד תקינים. הוא מצא שצמחים מתחילים להשחים בגלל נזק תאי. הנזק הזה משפיע על המנגנון שמספק מימן, אשר עוצר חמצון – תהליך שבו אטום אחד מסיר אלקטרונים מאטום אחר, ולוקח עליהם בעלוּת כשלוֹ. הוא מצא שהשחמה יכולה להיגרם על ידי פרוקסידאז, אנזים צמחי שפעיל במהלך חמצון. על ידי הוספת מיץ הדרים לפרוקסידאז, אפשר היה לעצור את תהליך ההשחמה. בניסויים שלו, סנט-גיירגי בודד את חומר החומצה ההקסורונית שהוא חשב שהיה פעיל בתוך מיץ ההדרים.
הוא התחיל לעבוד עם כימאי בשם ג’. ל. סבירבלי. סבירבלי וסנט-גיירגי ערכו ניסויים על חזירי ים. חזירי ים דומים לבני אדם, מאחר שהם צריכים לצרוך ויטמין C כדי להישאר בריאים. הסיבה לכך היא שלא ניתן לייצר אותו בתוך הגוף שלהם.
בניסוי הזה, החיות חולקו לשתי קבוצות. קבוצה אחת של חזירי ים קיבלה מזון מבושל, כאשר תהליך הבישול הרס את הויטמין C. קבוצה אחרת הוזנה במזון שהיה מועשר בחומצה הקסורונית. הקבוצה השנייה שגשגה ונותרה בריאה, בעוד שהקבוצה הראשונה פיתחה תסמינים דמויי-צפדינה ולאחר מכן מתה. סנט-גיירגי וסבירבלי החליטו לשנות את שמה של חומצה הקסורונית לחומצה אסקורבית, מה שביטא את התכונות האנטי-סקורביות (לחימה בצפדינה, שנקראת scurvy) שלה [4]. עד 1933, סנט-גיירגי השתמש בכל החומצה ההקסורונית שהוא בודד מבלוטות אדרנל של חזירי ים. לאחר מכן, הוא היה צריך למצוא מקורות טבעיים של ויטמין C כדי להשלים את המחקר שלו.
ויטמין C בפפריקה!
מיץ תפוזים ומיץ לימון מכילים רמות גבוהות של חומצה אסקורבית. הם גם מכילים הרבה סוכרים שמקשים על קבלת דגימה טהורה. לכן, סנט-גיירגי חשב על פתרון מפתיע – שימוש בפפריקה. פפריקה היא צמח מקומי בסֶגֶד, הונגריה. סנט-גיירגי כתב באוטוביוגרפיה שלו שלילה אחד אחרי שאשתו הגישה פפריקה לארוחת ערב: “לא רציתי לאכול אותה, אז חשבתי על פתרון. לפתע, הבנתי שזה אחד הצמחים שמעולם לא בדקתי. לקחתי אותו למעבדה... [ועד] בערך בחצות ידעתי שזה היה אוצר מלא בוויטמין C”. במעבדה שלו הוא השתמש בפפריקה כדי להפיק כ-1.4 קילוגרמים של חומצה אסקורבית גבישית. זה היה מספיק כדי לתת ויטמין C לחזירי הים בעלי מחסור בוויטמין C, והוא קבע שהחומצה הזו הייתה שקולה לוויטמין C [5].
עבודה ששווה פרס נובל: מעגל החומצה הציטרית (קרבּס)
האם אתם זוכרים את עבודתו המוקדמת של אלברט סנט-גיירגי על נשימה צמחית? הוא חקר תהליכי נשימה תאית בתוך תאי שריר, וערך ניסויים על שרירי החזה של יונים. הוא הסתכל על תהליכים במעגל הביוכימי הזה אשר מייצרים אנרגיה בצורה של אדנוֹזין טְרי-פוֹספט (ATP) מחלבונים, פחמימות ושומנים. ATP ידוע כמקור אנרגיה בתוך תאים. הוא הבחין של-ATP יש תפקיד חשוב מאוד. הוא גם זיהה את התפקיד של חומצה פוּמרית בתהליך הזה. בשנת 1937, סנט-גיירגי קיבל פרס נובל בפיזיולוגיה או רפואה עבור התגליות האלה.
מדען אחר, האנס קרבס, גילה שציטראט (או חומצה ציטרית, לאחר פרוטונציה), המולקולה הראשונה שנוצרת במהלך תגובות המעגל, הייתה חשובה מאוד. המעגל הזה ידוע כמעגל החומצה הציטרית (קרבס), ומתייחס הן לעבודתו של סנט-גיירגי והן לעבודתו של קרבס (איור 2). היא גם נקראת חומצה טְרי-קרבוקסילית, על שם שלוש קבוצות הקרבוקסיל שנמצאות על שני תוצרי הביניים הראשונים שלה.
- איור 2 - סקירה של מעגל החומצה הציטרית (קרבס) שמכיל שמונה צעדים.
- האיור נוצר באמצעות BioRender.com.
המעגל הזה מכיל שמונה צעדים שמתרחשים בתוך המטריצה של מיטוכונדריה בתא, והוא חלק מרכזי בנשימה תאית. המולקולה בעלת ארבעת הפחמנים, אוֹקסלוֹאצטט, אשר מתחילה את המעגל, נוצרת מחדש אחרי שמונת השלבים (איור 2). הצעדים האלה הם סדרה של תגובות חמצון-חיזור, הידרציה, דה-הידרציה וסילוק קרבוקסיל. מחזוֹר אחד של המעגל משחרר שתי מולקולות פחמן דו-חמצני, ומייצר שלוש מולקולות NADH, מולקולת FADH2 אחת, ומולקולת ATP/GTP אחת. בהמשך, המולקולות האלה ישמשו לצעדים נוספים של נשימה תאית, לשם הפקת ATP עבור התא [6].
עבודה מאוחרת ומוֹרֶשֶׁת
בשנת 1947, אחרי קבלת פרס הנובל, אלברט סנט-גיירגי היגר לארצות הברית. הוא עבד במכון לחֵקֶר השריר בוודס הול, מסצ’וסטס. הוא המשיך לחקור ולבחון את הגורמים לחלוקה תאית ולסרטן. אלברט סנט-גיירגי נפטר ב-22 באוקטובר, 1986. אין ספק שאנו חבים הרבה למדען הדגול הזה, שתגליותיו מהוות נקודות ציון חשובות, והן הניחו את היסודות לתזונה נאותה.
מילון מונחים
ויטמין C (Vitamin C): ↑ ויטמין מסיס במים שחשוב לבריאות העור, השיניים, העצמות וכלי הדם. הוא נמצא בעיקר בפירות הדר, עגבניות, תפוחי אדמה ועלים ירוקים. נקרא גם חומצה אסקורבית.
צפדינה (Scurvy): ↑ מחלה שנגרמת על ידי מחסור בוויטמין C, ומאופיינת על ידי אנמיה, חניכיים ספוגיים, דימום תת-עורי, ו(אצל תינוקות) דפורמציה של העצמות והשיניים.
ויטמין (Vitamin): ↑ ויטמינים הם קבוצה של מיקרוֹ-נוּטריאנטים אורגניים שהגוף זקוק להם עבור גדילה, התפתחות ותפקוד מערכת חיסון בריאה.
חומצה הקסורונית (Hexuronic Acid): ↑ כל חומצה אוּרוֹנית שמופקת מהקסוֹז. הייתה ידועה גם כחומצה אסקורבית (ויטמין C).
חומצה אסקורבית (Ascorbic Acid): ↑ ראו ויטמין C.
מולטי-ויטמין (Multivitamin): ↑ גלולה או כמוסה שמכילה כמה ויטמינים.
מעגל חומצה ציטרית (Citric Acid Cycle): ↑ ידוע גם כמעגל קרבס; נתיב מטאבולי שנמצא באורגניזמים אירוביים אשר מחמצן קבוצות אצטיל קואנזים A לקבוצות של פחמן דו-חמצני ומים, ומייצר מולקולת ATP אחת ומספר קואנזימים שממלאים תפקיד חיוני בצעד הבא של נשימה, פוֹספוֹרילציה מחמצנת.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מקורות
[1] ↑ garwal, A., Shaharyar, A., Kumar, A., Bhat, M. S., and Mishra, M. 2015. Scurvy in pediatric age group–a disease often forgotten? J. Clin. Orthop. Trauma 6:101–7. doi: 10.1016/j.jcot.2014.12.003
[2] ↑ Baron, J. H. 2009. Sailors’ scurvy before and after James Lind–a reassessment. Nutr. Rev. 67:315–32. doi: 10.1111/j.1753-4887.2009.00205.x
[3] ↑ Piro, A., Tagarell, A., and Quattrone, A. 2019. The discovery of beri-beri and scurvy vitamins–two hundred and two years from its discovery. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 89:225–6. doi: 10.1024/0300-9831/a000435
[4] ↑ Lykkesfeldt, J., Michels, A. J., and Frei, B. 2014. Vitamin C. Adv. Nutr. 5:16. doi: 10.3945/AN.113.005157
[5] ↑ Svirbely, J. L., and Szent-Györgyi, A. 1933. The chemical nature of vitamin C. Biochem. J. 27:279–85.
[6] ↑ Kelly, D. J., and Hughes, N. J. 2001. The Citric Acid Cycle and Fatty Acid Biosynthesis. Available online at: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21290715 (accessed August 31, 2019).