Henrik Dam og vitamin K AF CARL TH. PEDERSEN V itaminernes gyldne periode var første halvdel af 1900-tallet. Man havde konstateret, at satte man kvæg på en syntetisk diæt, der nok indeholdt de nødvendige mængder af grundfoderstofferne protein, kulhydrat (carbohydrat) og fedtstof, så mistrivedes de alligevel og fik forskellige sygdomme. Tilføjede man så ting som mælk, grønne planter m.m., kom dyrene sig hurtigt. Man sluttede heraf, at foruden grundnæringsstofferne skulle dyrene have nogle stoffer i mindre mængde for at kunne trives normalt. Den polske biokemiker Casimir Funk foreslog i 1912, at man kaldte disse ekstra stoffer for vitaminer af latin vita (liv) og aminosyre. Man kendte ikke strukturen af de stoffer, det drejede sig om, og kaldte dem derfor vitamin A, vitamin B osv., efterhånden som man fandt dem. Ser man på listen over vitaminer i dag, er der nogle huller i alfabetrækken, f.eks. er der ingen vitaminer med betegnelserne F, G, H, I og J. Disse bogstaver var oprindelig blevet brugt til nogle vitaminer, som senere viste sig at være blandinger af andre vitaminer. Nogle steder har et Figur 1. Henrik Dam i sit emerituslaboratorium 77 år gammel. vitamin senere vist sig at være en blanding af nogle nye stoffer med beslægtet virkning; det var f.eks. tilfældet med vitamin B, så i dag har man vitamin B 1 , B 2 , B 3 , ..., B 12 . Da man efterhånden fik bestemt den kemiske struktur af de forskellige vitaminer, viste det sig, at gruppen af vitaminer fra et kemisk synspunkt var en rodekasse, der indeholdt stoffer fra alle hjørner af den organiske kemi; og flere af dem var slet ikke aminer. København, netop som vitaminernes gyldne periode begyndte. Han studerede kemi ved Den Polytekniske Læreanstalt (i dag Danmarks Tekniske Universitet) og blev i 1920 cand.polyt. som fabrikingeniør – det, vi i dag kalder kemiingeniør. Han var i nogle år ansat ved et patentbureau og havde nogle løse undervisningsjob, indtil han i 1923 fik en videnskabelig stilling ved universitetets fysiologiske laboratorium. I 1928 blev han ansat ved universitetets nyoprettede biokemiske institut, HENRIK DAM Carl Peter Henrik Dam (sene- hvor han blev assistent hos re i denne artikel omtalt som den første professor i biokemi, Henrik Dam) fødtes i 1895 i Richard Ege. Her forblev han 1 kunne man have ventet, at han ville deltage i debatten om ernæringsspørgsmål, men det gjorde han ikke. Tildelingen af Nobelprisen fik ham ikke til at ændre sin holdning til ligheden. Han blev i 1945 opfordret til at tilslutte sig en politisk organisation baseret på videnskab og den videnskabelige metode. Hertil sagde han nej med den begrundelse at ”en Nobelpris ikke giver nogen særlig ret til at være vejleder i verdens-politik”. Figur 2. Henrik Dam I sit laboratorium i begyndelsen af 1940’erne. til 1941 som amanuensis og lektor, og han var desuden i perioden 1939−41 laboratoriebestyrer ved Statens Vitaminlaboratorium. I 1941 udnævntes Dam til professor i bioteknisk kemi ved den Polytekniske Læreanstalt som efterfølger for Sigurd Orla-Jensen, bioteknologiens fader i Danmark. Han var imidlertid på tidspunktet for udnævnelsen på studie- og foredragsrejse i USA, så på grund af at Japan netop havde angrebet Pearl Harbor, og USA derfor havde erklæret Japan og Tyskland krig, kunne han ikke komme hjem. Han kunne derfor først i 1946 tiltræde professoratet, som han fik ændret til et professorat i biokemi, senere biokemi og ernæring. Han beklædte dette professorat til 1965, hvor han blev pensioneret. Fra pensioneringen i 1965 til sin død i 1976 fortsatte Dam sin forskning i sit gamle laboratorium på den ”nye gamle læreanstalt” på Øster Vold. Han publicerede i denne emeritusperiode 28 videnskabelige artikler. Dam ville formentlig have passet meget dårligt ind i den managementprægede universitetsverden i dag. Han arbejdede ambitiøst med sin videnskab, men var ikke interesseret i at markere sig i offentligheden. Dams publikationer var rent faglige, han ytrede sig aldrig i den offentlige debat. Som datidens mest betydningsfulde forsker i ernæring, 2 OPDAGELSEN AF VITAMIN K Dam havde i 1932-33 været på studierejse til Tyskland, hvor han bl.a. studerede cholesterolstofskiftet. Man vidste, at mange dyr selv kunne syntetisere cholesterol, men mente ikke, at kyllinger kunne det. Dam besluttede at undersøge dette forhold nærmere og fodrede kyllinger med en sterolfri diæt. Herved kunne han vise, at kyllingerne selv kunne syntetisere cholesterol. Han iagttog, at blev kyllingerne holdt på denne diæt mere end 2−3 uger, fik de blødninger under huden og i musklerne. På grundlag af sine undersøgelser af cholesterolsyntesen hos kyllinger, forsvarede Dam i 1934 sin disputats Nogle undersøgelser over Sterinernes biologiske Betydning. På det tidspunkt betegnede man stoffer som cholesterol som steriner. Han kom i disputatsen ikke nærmere ind på de blød- ninger, han havde iagttaget under sine forsøg med kyllingerne. Da disputatsen var overstået, tog han studiet af blødningerne op igen sammen med Erik Tage-Hansen og Fritz Schønheyder. Sidstnævnte blev senere professor i biokemi ved Aarhus Universitet, et professorat Dam også havde søgt, men altså ikke fik, hvad der førte til stor forbitrelse hos Dam og en afbrydelse af samarbejdet med Schønheyder. De tre kom til den konklusion, at blødningerne hos kyllinger skyldtes en mangel på et fedtopløseligt vitamin, og de kunne også vise, at det ikke var vitamin A eller D, kyllingerne manglede, men et eller andet, der bl.a. fandtes i grønne blade, kornprodukter og olie fra svinelever. At der var tale om et fedtopløseligt vitamin, foreslog de i en artikel i Nature i 1935. Valget af bogstavet K til det nye vitamin skyldtes til dels, at K var det første bogstav i alfabetet, der var ledigt på det tidspunkt (se afsnittet om vitaminer), og at koagulation på dansk og tysk staves med K. For at kunne lave præcise forsøg med K-vitamin og studere dets medicinske virkning var det nødvendigt for Dam at have det i ren tilstand. Isolationen af det rene vitamin lykkedes i et samarbejde med den schweiziske kemiker Paul Karrer, som havde stor erfaring indenfor carotenoid- O CH3 CH2CH=CCH2CH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH2CH2CH2CHCH3 O CH3 CH3 CH3 CH3 VITAMIN K1 O CH3 CH2CH=CCH2(CH2CH=CCH2)4CH2CH=CCH3 O CH3 CH3 CH3 VITAMIN K2 Figur 3. Vitamin K. Strukturen af vitamin K1 og vitamin K2. kemien (planteverdenens gule og orange farvestoffer), og som havde isoleret vitamin A. Dette arbejde fik han senere Nobelprisen for. Dam og Karrer isolerede i 1939 vitamin K som en gul olie fra lucerne (alfalfa). Den amerikanske kemiker Doisy (se nedenfor) såede senere tvivl om denne olies renhed. STRUKTUREN AF VITAMIN K Dam gjorde sig ingen større anstrengelser for at opklare strukturen af vitamin K, selv om han var uddannet som kemiker. Sammen med Karrer undersøgte han dets absorptionsspektrum og lavede en elementaranalyse på det, som stemmer rimeligt overens med senere analyser på syntetisk vitamin K. Det blev to amerikanske kemikere Edward Doisy fra St. Louis og Louis Fieser fra Harvard, der fik 3 æren for strukturopklaringen. De angreb problematikken fra hver sin side. Doisy nedbrød naturligt forekommende vitamin K og sluttede så ud fra nedbrydningsprodukterne, der var kendte stoffer, hvad den oprindelige struktur havde været. Fieser syntetiserede vitamin K ud fra kendte stoffer på en entydig måde, der med sikkerhed tillod at kende strukturen af det syntetiserede stof, og dernæst vise, at det syntetiserede stof var identisk med naturligt forekommende vitamin K. Doisy viste endvidere, at der var to K vitaminer, K 1 og K 2 , se Figur 3. K 1 er flydende og K 2 krystallinsk. Doisy kom i den forbindelse i polemik med Karrer, fordi han påstod, at det K-vitamin, som Dam og Karrer havde isoleret, ikke var rent. Både Doisy og Fieser publicerede deres resultater i samme hæfte af Journal of the American Chemical Society i september 1939. I dette hæfte finder man også en afhandling af H. J. Almquist fra University of California, Berkeley, om K-vitamin. DAM OG NOBELPRISEN Dam blev flere gange i perioden 1941- 44 indstillet til Nobelprisen i medicin for sin opdagelse af vitamin K, men aldrig til Nobelprisen i kemi, og han blev aldrig indstillet af danske forskere. Han fik prisen i 1944 sammen med Doisy, som havde opklaret strukturen af vitamin K. Fieser, som jo også havde været med i kapløbet om strukturen, kom ikke på tale. På grund af krigen kunne der ikke afholdes en Nobelceremoni i Stockholm som sædvanlig. Dam var derfor bekymret for, om han gik glip af de penge, der fulgte med Nobelprisen. Man foranstaltede imidlertid en erstatningsceremoni på Waldorf-Astoria i New York i december 1944. Efter sin hjemkomst i 1946 tog Dam til Stockholm, hvor han den 12. december deltog i den rigtige Nobelfest. Her holdt han forelæsningen The discovery of vitamin K, its biological functions and therapeutical application. Det er en lidt ejendommelig situation, at kemikeren Henrik Dam således har fået Nobelprisen i medicin, og lægen Jens Chr. Skou fra Århus 50 år senere har fået prisen i kemi, den eneste kemipris, der er gået til Danmark. Man kan også undre sig over, at Doisy, som var ren kemiker, og hvis arbejde var af rent kemisk art, skulle dele Nobelprisen i medicin med Dam. VITAMIN K OG BLODETS KOAGULATION Det var som sagt en unormal blødningstendens hos kyllinger, der førte til opdagelse af vitamin K. Blodets koagulation er en uhyre kompliceret proces, der omfatter mange deltrin. Det begynder med aktivering af prothrombin til enzymet thrombin, som videre gennem flere trin fører til dannelsen af fibrin, som er det centrale for størkningen. Det er dannelsen af prothrombin, der hæmmes, hvis der mangler vitamin K. Sammen med en børnelæge, Preben Plum, lavede Dam nogle undersøgelser over virkningen af vitamin K på nyfødte børns blødningstendens. Det er normalt ikke noget problem for voksne mennesker at få tilstrækkeligt vitamin K, der findes udbredt i en lang række grøntsager som f.eks. salat, spinat, grønkål og rosenkål. Man træffer jo heller aldrig reklamer for vitaminpiller med K vitamin. Nyfødte børn har imidlertid ofte en mangel på vitamin K. Plum og Dam viste, at blødninger hos nyfødte børn kunne hindres ved umiddelbart efter fødslen at give dem vitamin K eller ved at give mødrene det umiddelbart inden fødslen. En sådan behandling mindskede dødeligheden hos nyfødte fra 4,6 til 1,8 %. Man konstaterede i slutningen af 1930’erne i USA, at kvæg af og til blev ramt af usædvanlige blødninger, det blev sporet tilbage til fodring med muggent hø, der indeholdt stenkløver Melilotus officinalis. Stenkløver indeholder stoffet coumarin, der ikke som sådant skader kvæget. Under indvirkning af visse svampe i det mugne hø omdannes coumarin imidlertid til dicoumarol, der har den modsatte virkning af vitamin K på blodets evne til at koagulere. Kvæg forgiftet af mugOH OH CH2 svampe O O COUMARIN O O O DICOUMAROL Figur 4. Dicoumarol Antikoagulerende stof i muggen stenkløver. 4 O gent stenkløver viste sig også at kunne helbredes med vitamin K. Dicoumarol er på grund af dets antikoagulerende effekt blevet anvendt til medicinsk behandling af folk, der havde en forhøjet risiko for at få blodpropper. Det var imidlertid vanskeligt at dosere. Man forsøgte også at anvende dets antikoagulerende virkning til bekæmpelse af skadedyr som rotter. Ideen var, at når rotterne spiste foder imprægneret med dicoumarol, forblødte de. Her havde man imidlertid mere held med et afledet stof, warfarin, se Figur 5. Det viste sig også senere, at dette også var væsentlig bedre som middel mod blodpropper, hvor det anvendes i dag under navnet Marevan. På denne måde har opdagelsen af vitamin K ført til så forskellige anvendelser som behandling af nyfødte, formindskelsen af risikoen for blodpropper og bekæmpelse af rotter. OH Om forfatteren Carl Th. Pedersen, dr.phil, er lektor emeritus, Institut for Fysik og Kemi, SDU. Referencer 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Helge Kragh og Mads Kleis Møller: ”En anonym prisvinder”, i H. Nielsen og K. Nielsen (red.) Nabo til Nobel, Århus Universitetsforlag 2001, s. 396. E. Rancke-Madsen og Stig Veibel: Dansk Biografisk Leksikon, bind 3, 1979, s. 556. Helge Kragh: ”Henrik Dam – Nobelpristager og ernæringsforsker”, BioZoom 1 (2001). Helge Kragh og Mads Kleis Møller: ”Henrik Dam, vitamin K og Nobelprisen i kemi”, Dansk Kemi 81 (2000) 25. Henrik Dam: “The discovery of vitamin K, its biological functions and therapeutical application”, Nobel lecture, December 12, 1946. Katrine Meyn: ”Henrik Dam – Danmarks mindst kendte Nobelpristager?” Dansk Kemi 92 3 (2011) 12. H.J. Almquist, E.A. Doisy og L.F. Fieser: serie af afhandlinger om struktur og syntese af vitamin K i Journal of the American Chemical Society 61 (1939) 2557−2561. L.F. Fieser og M. Fieser, Organic Chemistry, Reinhold Pub. Corp. 1956, s. 1016-1019 om Vitamin K. O CH3 O O WARFARIN Figur 5. Warfarin Rottegift og antikoagulerende lægemiddel (Marevan). 5