ビタミン

「ビタミン」という用語は、1912年に生化学者のカシミール・ファンクと彼の友人でブリストル大学の生化学講師だったマックス・ニーレンシュタインが「生命維持に必要なアミン」から作った合成語「vitamine」に由来する。 ^{[ 28 ] [ 29 ]}ファンクは当時、リスター予防医学研究所で働いていた。^{[ 30 ]}ファンクはニーレンシュタインの提案に従い、vitalとamineからこの名前を作った。 ^{[ 28 ]}なぜなら、脚気やその他同様の栄養欠乏症を予防するこれらの有機微量栄養素は生命維持に必要であり、したがって「生命維持に必要な」ものであり、チアミンの場合のように化学的アミンであり、したがって「アミン」であるように思われたからである。 1920年、ジャック・セシル・ドラモンドは、「アミン」の言及を強調しないように最後の「e」を削除して「ビタミン」とすることを提案した。これは、研究者たちがすべての「ビタミン」（特にビタミンA）にアミン成分が含まれているわけではないと疑い始めたためである。「ビタミン」という名称はすぐにホプキンスの「補助因子」と同義になった。^{[ 31 ] [ 28 ]}

健康を維持するために特定の食品を摂取することの価値は、現代科学でビタミンが特定されるずっと前から認識されていました。古代エジプト人は、レバーを人に与えると夜盲症（現在ではビタミンA欠乏症が原因であることが分かっている病気）に効果があることを知っていました。^{[ 32 ]}大航海時代に海洋航海が進展すると、新鮮な果物や野菜を入手できない期間が長くなり、船員の間でビタミン欠乏症が蔓延しました。^{[ 33 ]}

1747年、スコットランドの外科医ジェームズ・リンドは、柑橘類が壊血病の予防に役立つことを発見しました。壊血病は、コラーゲンが適切に形成されず、傷の治癒不良、歯茎からの出血、激しい痛み、そして死に至る、特に致命的な病気です。 ^{[ 32 ]}ポルトガルとスペインの船員は、自分たちが罹患したこの病気と、オレンジやヤムイモ、カブなどの野菜を食べた後にどのように軽減されるかについて、独自に知っていました。^{[ 33 ]} 1753年、リンドは壊血病に関する論文を発表し、壊血病を避けるためにレモンとライムを使用することを推奨しました。これは英国海軍に採用されました。これが英国の船員のニックネーム「ライミー」につながりました。しかし、19世紀には、西インド諸島で栽培されたライムがレモンの代わりに使われるようになりました。その後、ライムはビタミンCがはるかに少ないことがわかりました。 ^{[ 35 ]}その結果、北極探検隊は壊血病やその他の欠乏症に悩まされ続けました。 20世紀初頭、ロバート・ファルコン・スコットが南極への2回の探検を行った当時、壊血病は「汚染された」缶詰食品によって引き起こされるというのが一般的な医学理論だった。^{[ 36 ]}

1881年、ロシアの医師ニコライ・ルニンはタルトゥ大学で壊血病の影響を研究した。彼は当時知られていた牛乳の個々の成分、すなわちタンパク質、脂肪、炭水化物、塩類の人工混合物をマウスに与えた。個々の成分だけを与えられたマウスは死んだが、牛乳そのものを与えられたマウスは正常に発育した。彼は「牛乳のような天然食品には、これらの既知の主要成分に加えて、生命に不可欠な未知の物質が少量含まれているに違いない」という結論を下した。しかし、彼の結論は指導教官のグスタフ・フォン・ブンゲによって否定された。^{[ 37 ]}コルネリス・アドリアヌス・ペケルハリングによる同様の結果が1905年にオランダの医学雑誌『Nederlands Tijdschrift voor Geneeskunde』に掲載された^が、^広く報道されなかった。^{[ a ]}

東アジアでは、精白米が中流階級の一般的な主食であったため、ビタミン_B1欠乏症による脚気が風土病として蔓延していた。1884年、イギリスで訓練を受けた大日本帝国海軍の医師、金広隆樹は、米しか食べないことが多い下級乗組員の間では脚気が風土病となっているが、西洋式の食事を摂る士官の間では脚気は蔓延していないことに気づいた。彼は海軍の支援を受けて、2隻の戦艦の乗組員を使って実験を行った。一方の乗組員には白米のみを与え、もう一方の乗組員には肉、魚、大麦、米、豆類を与えた。白米のみを摂取したグループでは161人の乗組員が脚気を発症し、25人が死亡したのに対し、後者のグループでは脚気の発症はわずか14人で、死亡者は出なかった。この結果から、金広隆樹と海軍は食事が脚気の原因であると確信したが、十分な量のタンパク質を摂取すれば脚気を予防できると誤って信じていた。^{[ 31 ]}食事の不足が病気の原因となる可能性については、クリスティアン・エイクマンがさらに調査し、1897年に鶏に精白米の代わりに未精白米を与えると、脚気に相当する多発性神経炎の一種を予防できることを発見した。^{[ 39 ]}翌年、フレデリック・ホプキンスは、一部の食品にはタンパク質、炭水化物、脂肪などに加えて、人体の機能に必要な「補助因子」が含まれていると提唱した。 ^{[ 32 ]}  

1910年、日本の科学者鈴木梅太郎は、米ぬかから水溶性の微量栄養素複合体を抽出することに成功し、それをアベリン酸（後にオリザニン）と名付け、最初のビタミン複合体を単離した。彼はこの発見を日本の科学雑誌に発表した。^{[ 40 ]}記事がドイツ語に翻訳された際、翻訳ではそれが新しく発見された栄養素であるという記述がなかったため、彼の発見は広く知られることはなかった。1912年、ロンドンで研究していたポーランド生まれの生化学者カシミール・フンクは、同じ微量栄養素複合体を単離し、その複合体を「ビタミン」と命名することを提案した。^{[ 30 ]}_{これは後にビタミンB3} （ナイアシン）として知られるようになるが、彼はそれを「抗脚気因子」（今日ではチアミンまたはビタミンB1と呼ばれる）と表現し_た。ファンクは、くる病、ペラグラ、セリアック病、壊血病などの他の病気も、同様の複合体で治癒できるという仮説を提唱した。^{[ 28 ]}

1928年のノーベル化学賞は、アドルフ・ヴィンダウスに「ステロールの構造とビタミンとの関連性に関する研究」に対して授与された。ビタミンに言及した賞を受賞した最初の人物であるが、具体的にはビタミンDに関するものではなかった。^{[ 41 ]}

1929年のノーベル生理学・医学賞は、ビタミンの発見への貢献によりクリスティアン・エイクマンとフレデリック・ゴーランド・ホプキンスに授与された。35年前、エイクマンは、精白米を与えられた鶏が、米を主食とする軍の水兵や兵士に見られるのと同様の神経症状を発症し、鶏を全粒米に切り替えると症状が改善することを発見した。彼はこれを「抗脚気因子」と呼び、後にビタミンB1、チアミンであることが特定され_た。^{[ 42 ]}

1930年、ポール・カレルはビタミンAの主要な前駆体であるβ-カロテンの正しい構造を解明し、他のカロテノイドも特定した。カレルとノーマン・ハワースはアルバート・セント＝ジェルジによるアスコルビン酸の発見を確認し、フラビンの化学に大きく貢献し、ラクトフラビンの特定につながった。カロテノイド、フラビン、ビタミンAと_B2の研究により、彼らは1937年にノーベル化学賞を受賞した。 ^{[ 43 ]}

1931年、アルバート・セント＝ジェルジと研究者仲間のジョセフ・スヴィルベリは、「ヘキスロン酸」が実はビタミンCであると疑い、チャールズ・グレン・キングにサンプルを提供した。キングは、長年確立していたモルモット壊血病試験で、ヘキスロン酸が壊血病に対抗する能力があることを証明した。1937年、セント＝ジェルジはこの発見によりノーベル生理学・医学賞を受賞した。1943年、エドワード・アデルベルト・ドイジーとヘンリック・ダムは、ビタミンKとその化学構造の発見によりノーベル生理学・医学賞を受賞した。

1938年、リチャード・クーンはカロテノイドとビタミン、特に_B2とB6_に関する研究でノーベル化学賞を受賞した。^{[ 44 ]}

_{ビタミンB12}の直接的および間接的な研究でノーベル賞を受賞した人は5人いる。ジョージ・ウィップル、ジョージ・ミノット、ウィリアム・P・マーフィー（1934年）、アレクサンダー・R・トッド（1957年）、ドロシー・ホジキン（1964年）である。^{[ 45 ]}

1967年、ジョージ・ウォルド、ラグナル・グラニット、ハルダン・ケファー・ハートラインは、「眼における主要な生理学的および化学的視覚プロセスに関する発見」によりノーベル生理学・医学賞を受賞しました。ウォルドの貢献は、そのプロセスにおけるビタミンAの役割を発見したことでした。^{[ 42 ] [ 46 ]}

ビタミンが発見されると、マッコールズ、グッドハウスキーピングなどのメディアで記事や広告で積極的に宣伝されました。^{[ 39 ]}マーケターは、ビタミンDの供給源であるタラ肝油を「瓶詰めの太陽」として、バナナを「天然の活力食品」として熱心に宣伝しました。 ^{[ 47 ]}彼らは、味や見た目ではなく、科学的に決定された栄養価に基づいて、ビタミンBの供給源であるイーストケーキなどの食品を宣伝しました。 ^{[ 47 ]} 1942年に小麦粉にニコチン酸を添加し始めたとき、大衆紙の見出しは「パンにタバコ」でした。これに対し、米国医師会の食品栄養評議会は、主に非科学者が使用するために、食品栄養委員会の新しい名称であるナイアシンとナイアシンアミドを承認しました。ニコチン酸とニコチンを区別する名前を選ぶことが適切だと考えられた。これは、ビタミンやナイアシンが豊富な食品にニコチンが含まれている、あるいはタバコにビタミンが含まれているという誤解を避けるためである。結果として、ナイアシンという名前は、ニコチン酸+ビタミンから派生したものである。^{[ 48 ] [ 49 ]}研究者たちはまた、特に加工食品の製造過程で失われたものを補うために、適切な栄養を確保する必要性にも注目した。^{[ 39 ]}

ロバート・W・ヨーダーは、1942年に、多様な食品からビタミンを摂取するのではなく、栄養補助食品に頼ることの魅力を表すために、初めて「ビタミンマニア」という言葉を使用したとされている。健康的なライフスタイルへの継続的な関心は、ビタミンやマルチビタミンの強迫的な摂取につながり、その有益な効果は疑わしい。 ^{[ 8 ]}一例として、1950年代には、ワンダーブレッド社がハウディ・ドゥーディのテレビ番組のスポンサーとなり、司会者のバッファロー・ボブ・スミスは視聴者に「ワンダーブレッドは8つの方法で強い体を作る」と語り、添加された栄養素の数を指していた。^{[ 50 ]}

ビタミンは多細胞生物の正常な成長と発達に不​​可欠です。胎児は 両親から受け継いだ遺伝情報に基づいて、吸収した栄養素から発達します。特定の時期には特定のビタミンやミネラルが必要となります。 ^{[ 10 ]}これらの栄養素は、皮膚、骨、筋肉などを生成する化学反応を促進します。これらの栄養素の1つ以上が深刻に欠乏すると、子供は欠乏症を発症する可能性があります。軽度の欠乏でも永久的な損傷を引き起こす可能性があります。^{[ 57 ]}

成長と発達が完了すると、ビタミンは多細胞生物を構成する細胞、組織、器官の健全な維持に不可欠な栄養素であり続けます。また、ビタミンは多細胞生物が摂取した食物から得られる化学エネルギーを効率的に利用し、細胞呼吸に必要なタンパク質、炭水化物、脂肪を処理するのを助けます。^{[ 7 ]}

ビタミンは大部分が食事から摂取されますが、一部は他の方法でも摂取されます。たとえば、腸内細菌叢の微生物はビタミンKとビオチンを生成します。また、ビタミンDの一種は、日光に含まれる特定の波長の紫外線にさらされると皮膚細胞で合成されます。人間は摂取した前駆物質から一部のビタミンを生成することができます。たとえば、ビタミンAはベータカロテンから合成され、ナイアシンはアミノ酸トリプトファンから合成されます。^{[ 58 ]}ビタミンCは一部の種では合成できますが、他の種では合成できません。ビタミンB12_は、植物源から得られない唯一のビタミンまたは栄養素です。食品強化イニシアチブは、葉酸、ナイアシン、ビタミンA、ビタミンB1、B2、B12のビタミン強化プログラムを義務付けている国を_リストし_てい_ます。^{[ 9 ]}

体内のビタミン貯蔵量は大きく異なり、ビタミンA、D、B12は_主に肝臓にかなりの量が貯蔵されますが[ ^{59 ] 、}成人の食事ではビタミンAとDが数ヶ月、B12が場合によっては数年にわたって不足しても_、欠乏症を発症することはありません。しかし、ビタミンB3 _（ナイアシンとナイアシンアミド）はかなりの量が貯蔵されないため、貯蔵量はわずか数週間しか持たない可能性があります^{[ 60 ] [ 59 ]} 。ビタミンCについては、ヒトにおけるビタミンCの完全な欠乏に関する実験的研究において、壊血病の最初の症状は、体内の貯蔵量を決定づける過去の食事歴に応じて、1ヶ月から6ヶ月以上と大きく異なっています^{[ 61 ] 。}

ビタミン欠乏症は、一次欠乏症と二次欠乏症に分類されます。一次欠乏症は、生物が食物から十分なビタミンを摂取できない場合に発生します。二次欠乏症は、喫煙、過度のアルコール摂取、ビタミンの吸収や利用を妨げる薬の使用などの「生活習慣要因」により、ビタミンの吸収や利用を妨げたり制限したりする基礎疾患が原因である可能性があります。^{[ 59 ]}多様な食事を摂っている人は、重度の一次ビタミン欠乏症になる可能性は低いですが、推奨量よりも少ない量を摂取している可能性があります。2003年から2006年にかけて米国で実施された全国的な食品およびサプリメント調査では、ビタミンサプリメントを摂取していない人の90%以上が、特にビタミンDとビタミンEなどの必須ビタミンの一部が不足していることが判明しました。^{[ 62 ]}

よく研究されているヒトのビタミン欠乏症には、チアミン（脚気）、ナイアシン（ペラグラ）^{[ 39 ]} 、ビタミンC（壊血病）、葉酸（神経管欠損）、ビタミンD（くる病）^{[ 8 ]}などがあります。先進国の多くでは、十分な食料供給と一般的な食品へのビタミンの添加により、これらの欠乏症はまれです。^{[ 59 ]}これらの古典的なビタミン欠乏症に加えて、ビタミン欠乏症とさまざまな疾患との関連性を示唆する証拠もいくつかあります。^{[ 63 ] [ 64 ]}

一部のビタミンは、摂取量が多いと急性または慢性の毒性が認められており、これを過剰毒性と呼びます。欧州連合およびいくつかの国の政府は、毒性が認められているビタミンについて、許容上限摂取量（UL）を設定しています（表を参照）。^{[ 11 ] [ 65 ] [ 66 ]}食品からビタミンを過剰摂取する可能性は低いですが、栄養補助食品からの過剰摂取（ビタミン中毒）は発生します。2016年には、すべてのビタミン製剤およびマルチビタミン/ミネラル製剤への過剰摂取が63,931人から米国中毒管理センター協会に報告され、そのうち72%は5歳未満の子供でした。^{[ 67 ]}米国では、全国的な食事とサプリメントに関する調査の分析により、成人のサプリメント使用者の約7%が葉酸のULを超え、50歳以上の人の5%がビタミンAのULを超えていることが報告された。^{[ 62 ]}

USDAは、食品の種類や調理方法によるさまざまな栄養素の損失率について広範な研究を行ってきました。^{[ 68 ]}一部のビタミンは、食品を調理すると、より「生物学的利用可能」、つまり体内で利用しやすくなる可能性があります。^{[ 69 ]}下の表は、さまざまなビタミンが、茹でる、蒸す、揚げるなどの熱によって失われやすいかどうかを示しています。野菜を切ると、空気や光にさらされることでその影響がわかります。B や C などの水溶性ビタミンは、野菜を茹でると水に溶け、その後、水を捨てると失われます。^{[ 70 ]}