Hành trình lịch sử hơn 350 năm đầy thú vị của VITAMIN D

Cậu biết không, mỗi khi tìm hiểu về một hoạt chất hay sản phẩm nào đó, mình đều bị cuốn hút bởi lịch sử hình thành và phát triển của nó. Những câu chuyện thú vị, những phát hiện bất ngờ cứ đưa mình đi từ ngạc nhiên này đến ngạc nhiên khác, khiến mình không khỏi trầm trồ trước sự kỳ diệu của khoa học và tự nhiên.

Hôm nay, mình muốn kể cho cậu nghe về hành trình dài đằng đẵng của một “nhân vật” đặc biệt – vitamin D. Từ một hoạt chất vô danh, vitamin D đã vươn lên trở thành một trong những “ngôi sao” sáng nhất trong “vũ trụ” vitamin, đóng vai trò then chốt đối với sức khỏe con người.

…Điều gì đã tạo nên sức mạnh phi thường ấy? Cùng mình khám phá nhé!

Trước khi tìm hiểu về lịch sử thú vị của vitamin D, chúng ta cùng điểm qua vài nét cơ bản về loại vitamin quan trọng này như sau:

Vitamin D là gì? Nó là một chất cần thiết cho tất cả các loài động vật, bao gồm cả con người. Vitamin D giúp cơ thể hấp thụ canxi và phốt pho, hai khoáng chất cực kỳ quan trọng để xương chắc khỏe, cơ bắp hoạt động tốt, hệ miễn dịch khỏe mạnh và các tế bào trong cơ thể hoạt động hiệu quả.
Các dạng vitamin D: Có hai loại vitamin D chính là D3 (có nhiều trong động vật) và D2 (có trong thực vật và nấm). Hai loại này đều có tác dụng như nhau đối với cơ thể.

Lịch sử nghiên cứu về vitamin D kéo dài hàng trăm năm và được chia thành 4 giai đoạn chính:

Giai đoạn 1650-1890: Giai đoạn này chủ yếu ghi nhận những trường hợp bị thiếu vitamin D, đặc biệt là bệnh còi xương.
Giai đoạn 1890-1930: Đây là giai đoạn các nhà khoa học phát hiện ra vitamin D và tìm ra cấu trúc hóa học của nó.
Giai đoạn 1930-1975: Trong giai đoạn này, chúng ta hiểu thêm về cách cơ thể sử dụng vitamin D và vai trò của 1,25-(OH)2D3, một dạng vitamin D rất quan trọng.
Giai đoạn 1975-nay: Giai đoạn này tập trung vào nghiên cứu tác động của vitamin D lên từng tế bào, chức năng của nó trong cơ thể và các loại bệnh liên quan đến việc thiếu hụt vitamin D.

Giai đoạn 1650-1890: Bệnh còi xương – Bước khởi đầu ghi dấu của Vitamin D

Hành trình phát hiện ra vitamin D bắt đầu từ những năm 1650, khi mà căn bệnh còi xương bí ẩn hoành hành khắp châu Âu. Lúc đó, y học còn lạc hậu, các bác sĩ quan sát thấy rất nhiều đứa trẻ đáng thương với đôi chân cong queo, những người lớn di chuyển khó khăn với những chiếc xương yếu ớt, dễ gãy. Họ ghi chép lại, vẽ lại những hình ảnh ấy, và ai cũng ngờ ngợ rằng: phải chăng có một “thứ gì đó” rất quan trọng cho xương mà con người đang thiếu? Thứ mà sau này, mãi về sau, chúng ta mới biết đó chính là vitamin D!

Bệnh còi xương không chỉ khiến xương yếu ớt, mà còn gây ra những hậu quả nặng nề hơn nhiều. Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, thiếu vitamin D còn làm gián đoạn sự phát triển của sụn và quá trình cứng cáp của xương. Nói cách khác, xương không chỉ yếu mà còn không phát triển bình thường, bị biến dạng, gây ảnh hưởng đến lồng ngực, xương chậu, thậm chí đe dọa tính mạng của người mẹ khi sinh con.

Trở lại thời kỳ đó (1650-1890), bệnh còi xương phổ biến đến mức được gọi là “căn bệnh của người Anh”. Cậu có nhớ cậu bé Tiny Tim đáng thương trong tác phẩm “A Christmas Carol” của Charles Dickens không? Hình ảnh cậu bé với thân hình còi cọc, xương biến dạng chính là một minh chứng rõ nét cho thực trạng đáng buồn này. 😥

Nhưng đâu là nguyên nhân thực sự gây ra bệnh còi xương? Các bác sĩ thời đó đã chia thành hai phe, tranh luận không ngừng nghỉ:

Phe “thực phẩm”: Họ cho rằng do người dân không ăn uống đủ chất, thiếu vitamin D từ các loại thực phẩm như rau củ, nấm hay thịt động vật.
Phe “ánh sáng”: Họ lại đổ lỗi cho môi trường ô nhiễm, đặc biệt là ở các thành phố công nghiệp. Cuộc cách mạng công nghiệp đã kéo theo khói bụi mù mịt từ các nhà máy, che lấp ánh nắng mặt trời. Mà ánh nắng mặt trời chính là yếu tố giúp cơ thể tự tạo ra vitamin D! Hơn nữa, người dân từ nông thôn lên thành phố sống chen chúc trong những khu nhà ổ chuột thiếu sáng, càng khiến tình trạng thiếu vitamin D thêm trầm trọng.

Cuộc tranh luận này kéo dài dai dẳng, không có hồi kết. 😓 Mãi đến tận những năm 1980, khi khoa học phát triển hơn, các nhà khoa học mới có thể “giải mã” được bí ẩn về vitamin D và đưa ra câu trả lời chính xác.

Giai đoạn 1890-1930: Vitamin D chính thức “trình lành” với thế giới

Tiếp theo, chúng ta sẽ cùng “xuyên không” về những năm 1920 – thời kỳ hoàng kim của nghiên cứu vitamin D, khi các nhà khoa học trên khắp thế giới dồn hết tâm sức để tìm ra “thần dược” chống lại bệnh còi xương. Họ tin rằng đâu đó trong thức ăn, có một chất bí ẩn nắm giữ chìa khóa để giải mã căn bệnh này.

Nghiên cứu trên chó beagle của Mellanby (1919): Tại Anh, nhà khoa học Edward Mellanby đã dành nhiều năm nghiên cứu trên những chú chó beagle. Ông nhận thấy rằng những chú chó được cho ăn bột yến mạch sẽ bị còi xương, với những triệu chứng điển hình như chân cong, xương yếu. Nhưng điều kỳ diệu xảy ra khi ông bổ sung dầu gan cá tuyết vào khẩu phần ăn của chúng: bệnh còi xương dần biến mất! Mellanby tin rằng có một “chất chống còi xương” bí ẩn nào đó trong dầu gan cá tuyết.

McCollum và phát hiện về vitamin D (1922): Cùng lúc đó, tại Mỹ, nhà khoa học Elmer McCollum cũng đang miệt mài nghiên cứu về vấn đề này. Ông tiến hành thí nghiệm trên chuột và nhận thấy rằng dầu gan cá tuyết đã qua xử lý nhiệt (để loại bỏ vitamin A) vẫn có khả năng chữa bệnh còi xương. Điều này chứng tỏ “chất chống còi xương” không phải là vitamin A, mà là một chất hoàn toàn mới. McCollum quyết định đặt tên cho chất này là vitamin D. Tên gọi vitamin D ra đời một cách khá đơn giản, dựa trên thứ tự bảng chữ cái và đặc tính tan trong chất béo của nó. Thực ra, ban đầu McCollum gọi chất này là “vitamin tan trong chất béo thứ hai” (fat-soluble factor D), vì vitamin A cũng là một vitamin tan trong chất béo. Tuy nhiên, cái tên này khá dài dòng, nên sau đó được rút gọn thành vitamin D cho tiện.

Steenbock và ánh sáng mặt trời (1924): Tại Đại học Wisconsin-Madison, nhà khoa học Harry Steenbock lại có một hướng tiếp cận khác. Ông tập trung vào mối liên hệ giữa ánh sáng mặt trời và bệnh còi xương. Steenbock đã thực hiện một thí nghiệm thú vị: ông chiếu tia cực tím vào thức ăn của những con dê bị còi xương. Kết quả thật đáng kinh ngạc, những con dê này đã khỏi bệnh! Điều này chứng minh rằng ánh sáng mặt trời có thể kích hoạt một chất trong thức ăn, biến nó thành vitamin D.

Bổ sung vitamin D vào thực phẩm (1927): Steenbock còn phát hiện ra rằng nấm men được chiếu tia cực tím cũng chứa rất nhiều vitamin D. Phát hiện này có ý nghĩa vô cùng to lớn, bởi vì nó mở ra khả năng bổ sung vitamin D vào thực phẩm, giúp phòng ngừa bệnh còi xương trên diện rộng. Steenbock đã được cấp bằng sáng chế cho phương pháp bổ sung vitamin D vào sữa, và công nghệ này nhanh chóng được áp dụng trên nhiều loại thực phẩm khác như bơ thực vật, bánh mì, thậm chí cả bia!

Windaus và giải Nobel Hóa học (1928): Trong khi đó, tại Đức, nhà khoa học Adolf Windaus cùng các đồng nghiệp đã có những đóng góp quan trọng trong việc xác định cấu trúc hóa học của vitamin D. Họ đã phân lập và xác định cấu trúc của vitamin D2 (ergocalciferol) có nguồn gốc thực vật và vitamin D3 (cholecalciferol) có nguồn gốc động vật. Họ cũng tìm ra tiền chất của vitamin D3 trong da, đó là 7-dehydrocholesterol. Nhờ những thành tựu này, Windaus đã được trao giải Nobel Hóa học năm 1928.

Giai đoạn 1930-1975: Vén màn bí ẩn về chất chuyển hóa của vitamin D trong cơ thể

Sau khi “chất chống còi xương” được xác định là vitamin D, các nhà khoa học lại càng thêm háo hức muốn khám phá sâu hơn về loại vitamin đặc biệt này. Họ tự hỏi: Vitamin D hoạt động chính xác như thế nào trong cơ thể? Và nó có trải qua những biến đổi “kỳ diệu” nào trước khi phát huy tác dụng? 🤔

Sau nhiều năm nghiên cứu miệt mài, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng vitamin D đóng vai trò vô cùng quan trọng trong việc điều hòa canxi và phốt pho – hai “nhân tố” chủ chốt cho sự chắc khỏe của xương. Cụ thể, vitamin D giúp:

Tăng hấp thu canxi và phốt pho ở ruột: Khi bạn ăn thức ăn chứa canxi và phốt pho, vitamin D sẽ giúp ruột hấp thụ chúng tốt hơn.
Điều tiết canxi từ xương: Khi cơ thể cần canxi cho các hoạt động khác, vitamin D sẽ giúp lấy canxi từ xương vào máu. Ngược lại, khi lượng canxi trong máu đủ, vitamin D sẽ “ra lệnh” cho canxi quay trở lại xương để dự trữ.
Tái hấp thu canxi ở thận: Vitamin D giúp thận giữ lại canxi, không để canxi bị đào thải ra ngoài qua nước tiểu.

Nhờ sự điều phối tài tình của vitamin D, cơ thể luôn có đủ canxi và phốt pho để xây dựng xương chắc khỏe, ngăn ngừa bệnh còi xương và duy trì các hoạt động sống khác.

Vào những năm 1960, một câu hỏi lớn được đặt ra: Liệu vitamin D có tự mình thực hiện tất cả những chức năng trên, hay nó cần được chuyển hóa thành các dạng khác?

Kodicek và giả thuyết “vitamin D hoạt động trực tiếp”: Nhà khoa học Egon Kodicek tại Đại học Cambridge đã nghiên cứu về vấn đề này trong suốt 10 năm. Kết luận của ông là vitamin D hoạt động mà không cần chuyển hóa. Tuy nhiên, nghiên cứu của Kodicek có một hạn chế là ông sử dụng vitamin D phóng xạ với hoạt độ thấp, nên không thể phát hiện ra các chất chuyển hóa của nó.
DeLuca và phát hiện về 25-hydroxyvitamin D3: Tuy nhiên, vào năm 1968, Hector DeLuca, một học trò của Harry Steenbock tại Đại học Wisconsin-Madison, đã có một phát hiện đột phá. Ông chứng minh rằng vitamin D không “đơn độc”, mà nó còn được chuyển hóa thành các dạng khác trong cơ thể. Chất chuyển hóa quan trọng nhất mà DeLuca tìm ra là 25-hydroxyvitamin D3 (25-OH-D3). Chất này được tạo ra ở gan và là tiền chất của dạng vitamin D hoạt động mạnh nhất.

Phát hiện của DeLuca đã thu hút sự chú ý của giới khoa học. 25-OH-D3 được chứng minh là có hoạt tính sinh học mạnh mẽ hơn vitamin D3 ban đầu và hiện diện trong máu với nồng độ cao hơn. Ngày nay, chúng ta biết rằng 25-OH-D3 chính là dạng vitamin D chủ yếu “lưu diễn” trong máu.

Nhưng câu chuyện chưa dừng lại ở đó…

Các nhà khoa học vẫn tiếp tục nghiên cứu và khám phá ra rằng 25-OH-D3 không phải là dạng cuối cùng của vitamin D. Nó còn được chuyển hóa tiếp thành một dạng khác, mạnh mẽ hơn nữa!

Nhiều nhóm nghiên cứu, bao gồm cả nhóm của Kodicek, Norman và DeLuca, đã cùng tham gia vào cuộc “săn lùng” dạng vitamin D bí ẩn này. Cuối cùng, họ đã tìm ra 1α,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25-(OH)2D3) – một dạng vitamin D siêu mạnh, được coi là dạng hormone của vitamin D3.

Kodicek (1970): Nhóm của Kodicek đã sử dụng vitamin D3 phóng xạ để nghiên cứu và phát hiện ra rằng có một chất chuyển hóa được tạo ra ở thận có hoạt tính sinh học rất mạnh.
Norman (1971): Nhóm của Norman cũng tìm ra chất chuyển hóa này và nhận thấy nó có liên quan đến quá trình hấp thụ canxi ở ruột.
DeLuca (1971): Nhóm của DeLuca đã xác định chính xác cấu trúc hóa học của 1,25-(OH)2D3.

Năm 1971, 1,25-(OH)2D3 được tổng hợp nhân tạo lần đầu tiên bởi Semmler. Sau đó, nó được sản xuất thương mại bởi Hoffmann-La Roche với tên gọi calcitriol. Calcitriol được sử dụng rộng rãi trong điều trị các bệnh liên quan đến rối loạn chuyển hóa canxi và phốt pho.

Việc khám phá ra 25-OH-D3 và 1,25-(OH)2D3 đã mở ra một kỷ nguyên mới trong nghiên cứu về vitamin D. Các nhà khoa học đã tìm ra thêm nhiều chất chuyển hóa khác của vitamin D, bao gồm cả những chất chuyển hóa của vitamin D2. Họ cũng xác định được các enzym tham gia vào quá trình chuyển hóa vitamin D và vai trò của từng chất chuyển hóa.

1975 – nay: Kỷ nguyên mới của nghiên cứu vitamin D

Việc khám phá ra các dạng hoạt động của vitamin D, đặc biệt là 1,25-(OH)2D3, đã mở ra một kỷ nguyên mới trong nghiên cứu về loại vitamin này. Các nhà khoa học bắt đầu tập trung vào việc tìm hiểu:

Cơ chế hoạt động ở cấp độ tế bào: Vitamin D tác động lên tế bào như thế nào để tạo ra những hiệu ứng sinh học đa dạng?
Các enzym tham gia chuyển hóa: Những “cỗ máy” nào trong cơ thể chịu trách nhiệm tạo ra và phân hủy 1,25-(OH)2D3?
Sự điều hòa của hệ thống nội tiết: Cơ thể kiểm soát quá trình sản xuất và hoạt động của vitamin D ra sao?

Một trong những khám phá quan trọng nhất trong giai đoạn này là sự phát hiện ra thụ thể vitamin D (VDR). Hãy tưởng tượng VDR như một “ổ khóa” đặc biệt trên bề mặt tế bào, và vitamin D chính là “chìa khóa” duy nhất có thể “mở khóa” này. 🔑

Haussler (1969): Mark Haussler, khi làm việc trong phòng thí nghiệm của Anthony Norman, đã phát hiện ra rằng vitamin D có thể liên kết với một số thành phần trong nhân tế bào, giống như việc “chìa khóa” đang tìm đúng “ổ khóa” của mình.
Haussler (1971): Haussler tiếp tục nghiên cứu và cuối cùng đã chứng minh được sự tồn tại của VDR – “ổ khóa” bí mật mà bấy lâu nay các nhà khoa học tìm kiếm.
Haussler (1988, 1989): Không chỉ tìm ra “ổ khóa”, Haussler còn “sao chép” nó! Nhóm của ông đã tinh chế VDR từ các loài khác nhau và nhân bản gen mã hóa VDR.
Haussler và Pike (1990s – nay): Họ đã chứng minh rằng 1,25-(OH)2D3, sau khi “mở khóa” VDR, có thể tương tác và điều chỉnh hoạt động của hàng trăm gen trên khắp cơ thể, giống như việc “bật công tắc” cho các gen hoạt động. Từ đó, vitamin D ảnh hưởng đến rất nhiều quá trình sinh học quan trọng.

Bên cạnh cơ chế hoạt động thông qua VDR và gen (cơ chế bộ gen), Anthony Norman và các nhà khoa học khác còn đề xuất rằng vitamin D có thể có những “con đường tắt” để tác động lên tế bào mà không cần thông qua gen (cơ chế không bộ gen). Tuy nhiên, cơ chế này vẫn còn là một “ẩn số” chưa được giải đáp hoàn toàn. 🤔

Như vậy, giai đoạn từ 1975 đến nay là một giai đoạn sôi động trong nghiên cứu về vitamin D. Các nhà khoa học đã khám phá ra “bản đồ” hoạt động phức tạp của vitamin D ở cấp độ tế bào, từ đó hiểu rõ hơn về vai trò của vitamin D trong việc duy trì sức khỏe và phòng ngừa bệnh tật. Những nghiên cứu này đang mở ra những hướng đi mới đầy hứa hẹn trong việc ứng dụng vitamin D để điều trị nhiều bệnh lý khác nhau.

Hành trình vẫn tiếp diễn…

Câu chuyện về vitamin D vẫn còn dài và chắc chắn sẽ còn nhiều khám phá mới mẻ đang chờ đợi chúng ta ở phía trước. Tớ hy vọng rằng qua bài viết này, cậu đã có cái nhìn khái quát về hành trình phi thường của vitamin D – từ một “ẩn số” đến một “ngôi sao” trong thế giới y học. ✨

Bài viết này tớ tổng hợp thông tin dựa trên nghiên cứu 100 YEARS OF VITAMIN D: Historical aspects of vitamin D đăng trên Thư Viện Quốc Gia Hoa Kỳ.