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Vitamin D für die Massen

[präsentiert]: Pauline Höhlich über die lange Vorgeschichte der Entdeckung des Sonnenvitamins durch den Göttinger Chemiker Adolf Windaus

 

Bild von Peter H. auf Pixabay.

 

Das Ende grauer Dunkelheit und der Vitamin-D-entbehrungsreichen Zeit naht. Nicht mehr lang, dann steht der Frühling vor der Tür und mit ihm die Sonne, deren Strahlen nicht nur Herz, sondern auch Haut erwärmen. Schlimm ist er, dieser „Vitamin-D-Mangel in der Überflussgesellschaft“, möchte man den hysterischen und alljährlich ins gleiche Horn stoßenden Zeitungsberichten Glauben schenken, die unter anderem eine Unterversorgung bei über der Hälfte der deutschen Bevölkerung diagnostizieren. Mit vermeintlich fatalen Folgen, denn das Vitamin gilt als wahres Wundermittel: Es soll unter anderem Knochen und Muskeln kräftigen, die Gefahr an Diabetes oder Krebs zu erkranken, senken, und gut für das Herz sein. Ein Vitamin-D-Mangel wiederum wird mit Depressionen, Alzheimer und anderen Erkrankungen in Zusammenhang gebracht.[1]

Das Vitamin kann als einziges vom Körper selbst produziert werden; jedoch fällt die Vitamin-D-Erzeugung im Winter bis zu neunzig Prozent – in Anbetracht der heutzutage so verbreiteten sonnenarmen Schreibtischarbeiten ein scheinbar ernstes Problem. Dementsprechend haben Vitamin-D-Präparate aus Apotheken oder Drogeriemärkten gegenwärtig Hochkonjunktur. Die Lebensmittelkette Kaufland hat in ihrem Sortiment sogar mit Vitamin D angereicherte Pilze im Angebot. Doch keine Panik: Durch Sonnenstrahlen werden im Körper etwa achtzig bis neunzig Prozent des Bedarfs an Vitamin D selbst erzeugt; die restlichen zehn bis zwanzig Prozent können durch Vitamin-D-reiche Lebensmittel gedeckt werden. Das überschüssige Vitamin D wird während der sonnenreichen Jahreszeit im Körper insbesondere im Fett- und Muskelgewebe gespeichert und in den Wintermonaten angezapft.[2] Die Folgen eines Vitamin-D- Mangels und die Vorteile einer zusätzlichen Einnahme sind dagegen noch nicht vollständig erforscht. Gewiss ist allerdings, dass Vitamin D vor Rachitis schützt. Es handelt sich hierbei um eine Störung der Bildung und des Umbaus der Knochenstrukturen. Dies äußert sich dann in Symptomen wie Schmerzen und Verformungen.[3]

In dieser Erkrankung, die früher weitverbreitet war, liegt der Ursprung der Entdeckung des Heilmittels Vitamin D. Hierzu leistete auch der Göttinger Chemiker Adolf Windaus einen bahnbrechenden Beitrag, für den er im Jahre 1928 mit dem Nobelpreis belohnt wurde.[4] Doch die Entdeckung des Vitamin D hatte eine lange Vorgeschichte, bevor Windaus die letzten Puzzleteile entschlüsseln konnte.

Die auch als „Englische Krankheit“ bekannte Rachitis breitete sich im 19. Jahrhundert auf die Industrienationen Europas und in den USA epidemisch aus. Nach dem Ersten Weltkrieg und seinen schweren wirtschaftlichen Folgen im frühen 20. Jahrhundert litten in manchen Großstädten ca. 50 bis 75 Prozent der Bevölkerung unter den Symptomen. In der heutigen Zeit, in der man oftmals hysterisch auf alle möglichen Formen und Gefahren eines jedweden Mangels reagiert, ist es kaum mehr vorstellbar, dass Mangelerkrankungen einst ein Novum für die medizinische Diagnostik darstellten.[5]

Der erste praktische Forschungsansatz wurde schließlich von dem amerikanischen Biochemiker Elmer McCollum und seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern unternommen. Ihnen gelang es, einen fettlöslichen Stoff aus Butterfett zu isolieren, der für ein normales Wachstum bei jungen Ratten notwendig war. Sie nannten den Stoff »fettlöslicher Faktor A«, später »Vitamin A«.[6] Indes war das Fischleberöl schon lange als effektives Heilmittel gegen Rachitis bekannt gewesen, hatte jedoch aufgrund seiner wenig angenehmen geruchlichen und geschmacklichen Eigenschaften einen schweren Stand und war in Vergessenheit geraten. Bis 1919 hielt man eisern an der Überzeugung fest, dass Rachitis eine Infektionskrankheit sei. Nicht zufälligerweise markierte dasselbe Jahr einen Wendepunkt im Umgang mit der Krankheit. Das große Leid insbesondere der Kinder war angesichts der durch den Ersten Weltkrieg schwer angeschlagenen Nationen Europas omnipräsent, weshalb verzweifelt nach einer Lösung des Problems gesucht wurde.

Dieser ein Stück näher kam Edward Mellanby in London. Mellanby experimentierte mit Welpen und konnte durch eine Diätfütterung aus Magermilch und Brot eine Knochenkrankheit herbeiführen, die der kindlichen Rachitis in ihren Symptomen sehr ähnelte. Die Hunde zeigten ein vermindertes Wachstum, krumme Rücken, instabile und schiefe Beine sowie verkümmerte Brustkästen. Bei seiner Suche nach einem heilenden Fett oder Öl erwies sich Fischleberöl als äußerst wirksam.[7] Da die Verabreichung von Butter ebenfalls einen positiven Effekt auf die Heilung hatte, wenn auch in geringerem Ausmaß als der Lebertran, kam Mellanby zunächst fälschlicherweise zu dem Schluss, dass der Wirkstoff mit dem zuvor von McCollum ermittelten fettlöslichen Vitamin A identisch sein müsse.

Währenddessen hatte McCollum dank ausgetüftelter Fütterungsversuche an Ratten herausgefunden, dass zwei unterschiedliche Formen von Rachitis existierten; eine wurde ausgelöst durch einen mangelnden Kalziumgehalt im Futter, die andere aufgrund eines Phosphormangels. Doch beides konnte mithilfe derselben Fischleberöltherapie behandelt werden. Über eine spezielle Methode machte McCollum das Vitamin A im Fischleberöl inaktiv. So konnte bewiesen werden, dass der heilende Wirkstoff nicht das Vitamin A sein konnte, denn der Lebertran behielt weiterhin seine Wirkung. McCollum grenzte den Faktor weiter ein und konnte ihn 1922 schließlich bestimmen. Der amerikanische Biochemiker erkannte, dass die Rachitis bei Ratten von dem Gehalt und der Relation von Kalzium und Phosphor im Futter sowie dem Nichtvorhandensein eines weiteren, bisher unbekannten fettlöslichen Vitamins bedingt war. In diesem Zuge wurden wasserlösliche Faktoren entdeckt: zum einen der als Vitamin B benannte Stoff und zum anderen das als antiskorbutisch bekannte Vitamin C. Blieb also noch das antirachitische und von McCollum benannte Vitamin D.[8]

In der Zwischenzeit war man indes auf einen ganz anderen Ansatz zur Behandlung der Rachitis gestoßen. Eine langjährige Volksweisheit besagte, dass frische Luft und Sonnenlicht gut zur Vorbeugung von Rachitis seien. So berichteten der amerikanische Physiologe und in New York praktizierende Kinderarzt Alfred Hess und Lester Unger im Jahr 1921 von ihren klinischen Beobachtungen, dass das saisonale Auftreten der Rachitis auf jahreszeitlich bedingte Veränderungen des Sonnenlichts zurückzuführen sei. Daher empfahlen sie, Sonnenlicht zur Verhinderung und Heilung der kindlichen Rachitis einzusetzen.[9] Der Berliner Kinderarzt Kurt Huldschinsky hatte bereits zwei Jahre zuvor versucht, seine kleinen Patientinnen und Patienten mit der sogenannten Höhensonne, d. h. mithilfe ultravioletter Lampen aus der Elektroindustrie, zu behandeln. Er probierte dieses Verfahren anfänglich bei vier rachitischen Kindern und bestrahlte sie zweimal täglich. Zudem wurde darauf geachtet, dass die Kinder in dieser Zeit keinem natürlichen Sonnenlicht ausgesetzt waren oder irgendwelche Ergänzungen zu ihrer Diät erhielten. Nach zwei Monaten zeigte sich die erfolgreiche Wirkung der ultravioletten Bestrahlungstherapie.[10]

Von da an existierten zwei verschiedene Therapieansätze zur Heilung der Rachitis: einerseits der Lebertran und andererseits das Sonnen- bzw. UV-Licht. Für Letzteres wurden eigens Stationen in Krankenhäusern und Arztpraxen eingerichtet, wo die Haut der Kinder unter Schutzbrillen mit der künstlichen Höhensonne bestrahlt wurde. Es war einzig darauf zu achten, dass die Kinder dabei nicht versehentlich eine schiefe Körperhaltung einnahmen, da dies sonst zu dauerhaften Verkrümmungen führen konnte.[11]

Doch wie passten diese unterschiedlichen praktischen Methoden theoretisch zusammen? Durch einen Zufall konnte 1924 Alfred Hess gemeinsam mit Mildred Weinstock eine wichtige Entdeckung machen. Sie begannen nach den Erfolgen Huldschinskys, unterschiedlich gefütterte Ratten zu bestrahlen.[12] Dabei wurden auch leere Käfige mitbestrahlt. Als diese wieder mit rachitischen Ratten gefüllt wurden, verbesserte sich deren Zustand unverhofft. Eine mögliche Erklärung waren die in den leeren Käfigen übrig gebliebenen Futterreste. Also wurden gezielt Lebensmittel, hierunter auch Milch, die Butterfett enthält, der UV-Bestrahlung ausgesetzt, um zu testen, ob diese hierdurch aktiviert bzw. in antirachitische Heilmittel verwandelt werden konnten – sie konnten. Für die weitere Rachitistherapie und das Gesundheitswesen bedeutete diese Entdeckung einen immensen Fortschritt. Es folgten zahlreiche Patentanmeldungen zur Bestrahlung von Lebensmitteln und als das Verfahren auch in Deutschland massenweise angewandt wurde, konnte die Zahl rachitiskranker Kinder rapide gesenkt werden.[13]

Dass Lebensmittel selbst durch ultraviolettes Licht aktivierbar sind, führte zu dem Schluss, dass sowohl in der Haut wie auch in der Nahrung ein Stoff vorhanden sein muss, der sich durch UV-Strahlung in Vitamin D verwandelt, sprich: die Merkmale einer Vitamin-Vorstufe bzw. eines Provitamins aufweist. Nach weiteren Versuchen fanden Alfred Hess und die beiden Biochemiker Harry Steenbock (University of Wisconsin, Madison) und Otto Rosenheim (National Institute for Medical Research, London) heraus, dass das aktivierbare Provitamin zur Sterinfraktion[14] der Nahrung gehörte. Zunächst wurde angenommen, dass es sich bei der rätselhaften Substanz um Cholesterin handeln könnte. Daher baten Hess und Rosenheim 1925 den seinerzeit „besten Kenner auf dem Gebiet der Sterine“[15] um Hilfe, den Göttinger Chemiker Adolf Windaus, der half, das Rätsel des Vitamins weiter zu lösen.

 

Dieser Text ist ein modifizierter Ausschnitt aus „Entdeckt, erdacht, erfunden 20 Göttinger Geschichten von Genie und Irrtum“, erschienen bei Vandenhoeck & Ruprecht. Original und Fortsetzung der Geschichte lesen Sie in diesem Buch.

 

[1] Brandstetter, Günther: Der Mythos vom Vitamin-D-Mangel, in: Der Standard.de, 26.11.2019, URL: https://www.derstandard.de/story/2000111498800/der-mythos-vom-vitamin-d-mangel [eingesehen am 14.02.2020].

[2] Vgl. Throl, Christine:Lieber in die Sonne, in: ÖKO-TEST Magazin, Jg. (2018), H. 12, S. 44–49,     hier S. 45 f.

[3] Vgl. Bolland, Mark J./Grey, Andrew/Avenell, Alison: Effects of Vitamin D supplementation on    musculoskeletal health: a systematic review, meta-analysis, and trial sequential analysis, in: The Lancet. Diabetes & Endocrinology, Jg. 6 (2018), H. 11, S. 847–858; Diehm, Curt: Der Hype um Vitamin D ebbt ab – zum Glück, in: Handelsblatt.com, 01.06.2018, URL: https://www.handelsblatt.com/mei nung/kolumnen/expertenrat/diehm/expertenrat-prof-dr-curt-diehmder-hype-um-vitamin-d-ebbt-ab-zum-glueck/v_detail_tab_print/ 22633688.html?ticket=ST-52676-v0yvKf3JNcdycGZ0os77-ap6 [eingesehen am 25.02.2019].

[4] Vgl. Wolf, George: The Discovery of Vitamin D: The Contribution of Adolf Windaus, in: The Journal of Nutrition, Jg. 134 (2004), H. 8, S. 1299–1302, hier S. 1299.

[5] Haas, Jochen: Vigantol, Adolf Windaus und die Geschichte des Vitamin D, Stuttgart 2007, hier S. 16.

[6] Vgl. Wolf, S. 1299.

[7] Vgl. Haas, S. 16 ff.

[8] Vgl. Wolf, S. 1299.

[9] Vgl. Hess, Alfred F./Unger, Lester J.: The Cure of Infantile Ricktes by Artificial Light and by Sunlight, in: Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine, Jg. 18 (1921), H. 8, S. 298­298.

[10] Es ließ sich keine Skandalisierung dieser als Kinderversuche einzustufenden Forschungen auffinden. Heute wäre eine solche Vorgehensweise undenkbar.

[11] Vgl. Haas, S. 19.

[12] Die folgende Beobachtung wurde in derselben Zeit simultan in Laboren von Goldblatt und Soames sowie Hume and Smith gemacht. Siehe hierzu Wolf, S. 1299 f. Darüber hinaus wird auch Harry Steenbock unabhängig von Hess die Entdeckung zugeschrieben, siehe hierzu: Butenandt, Adolf: Das wissenschaftliche Lebenswerk von Adolf Windaus, in: Schoen, Rudolf/Butenandt, Adolf/Brockmann, Hans: Adolf Windaus zum Gedenken. Ansprachen gehalten bei der Gedächtnisfeier der Georg-August-Universität und der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen am 28. November 1959, Göttingen 1960, S. 7–19, hier S. 12.

[13] Vgl. Haas, S. 17.

[14] Sterine sind eine Gruppe fettähnlicher Substanzen, welche in der Menschen-, Tier- und Pflanzenwelt natürlich vorkommen. Das bekannteste Sterin ist das Cholesterin.

[15] Butenandt, Adolf: Zur Geschichte der Sterin- und Vitamin-Forschung. Adolf Windaus zum Gedächtnis, in: Angewandte Chemie, Jg. 72 (1960), H. 18, S. 645–718, hier S. 645.