Henrik Dam var den første danske kemiker, der modtog en nobelpris — men ikke i kemi. Hvad var Dams indsats i forbindelse med vitamin K? Hvorfor fik han prisen i medicin i stedet for i kemi? Spørgsmålene belyses i sammenhæng med et nyt forskningsprojekt om de danske nobelprisers historie.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 6/7, 2000 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Helge Kragh og Mads Kleis Møller, Institut for Videnskabshistorie, Aarhus Universitet
Med Jens Chr. Skous pris i 1997 modtog Danmark den første nobelpris i kemi nogensinde. Det vakte nogen undren, at han fik prisen i kemi og ikke i medicin, idet Skou er uddannet som læge, og hans arbejde måske nok så meget henhører under det medicinske område. For mere end 50 år siden var situationen nærmest omvendt: Kemikeren Henrik Dam fik i 1944 nobelprisen i medicin for sin opdagelse af K-vitaminet. I forbindelse med et større projekt om de danske nobelprisers historie har vi undersøgt historien om Henrik Dam og hans pris [1]. Projektet vil ikke blot undersøge danske prisvindere, men også dem, der blev nomineret til en nobelpris, heriblandt kemikere som S. M. Jørgensen, Niels Bjerrum og Johannes Brønsted [2].
Fra steroler til vitamin K
Henrik Dam (1895-1975) var kemiingeniør fra 1919 og blev i 1928 ansat ved det helt nye Biokemisk Institut. I sit første store forskningsprojekt undersøgte han sterolers biokemiske forhold, og især spørgsmålet om cholesterols metabolisme. Det var almindelig anerkendt, at kyllinger ikke kan syntetisere cholesterol, men Dam viste ved en række forsøg, at opfattelsen ikke holder stik. Arbejdet resulterede i hans første internationalt betydningsfulde forskningsartikel, og de følgende år fulgte han emnet op med en række undersøgelser, der i 1933 mundede ud i hans disputats om Nogle Undersøgelser Over Sterinernes Biologiske Betydning. Dam havde slået sit navn fast som en lovende biokemiker, men endnu uden at have vist interesse for vitaminers kemi eller funktion.
I sine forsøg med kyllinger havde Dam lagt mærke til, at dyr fodret med en sterolfri diæt fremviste blødninger, hvor blodet havde svært ved at koagulere. Denne iagttagelse blev kort nævnt i hans disputats, hvor han bl.a. viste, at blødningerne hverken kunne skyldes fedtmangel eller mangel på vitamin C. Selv om fænomenet ikke spillede nogen større rolle for Dams forskning, glemte han det ikke, og efter sit disputatsforsvar besluttede han sig for at undersøge spørgsmålet systematisk.
Dam indså, at blødningerne måtte være et syndrom på mangel af en »faktor« og sammen med den unge læge Fritz Schønheyder foretog han systematiske forsøg med kyllingers ernæring for at lokalisere faktoren. Dam og Schønheyder konkluderede, at mens fiskelever (med vitamin A og D) ikke havde nogen indvirkning, så var bl.a. olie fra svinelever og hampefrø effektive midler mod blødningen. Den indtil videre ubekendte faktor viste sig at være fedtopløselig, og i starten af 1935 forstod Dam og Schønheyder, at der måtte være tale om et fedtopløseligt vitamin.
I april 1935 skrev Dam en kort artikel i Nature, hvori han foreslog eksistensen af et koagulationsvitamin. Han foreslog at kalde det vitamin K, dels fordi K refererede til »koagulation«, og dels fordi K ikke ville kollidere med andre foreslåede betegnelser for vitaminer. Artiklen blev i samtiden opfattet som meddelelsen om opdagelsen af vitamin K. Den skulle vise sig at være en nobelpris værd. Eksistensen af et nyt vitamin i svinelever og andre stoffer blev kort tid efter bekræftet af amerikanske forskere, især Herman Almquist og Evan Stokstad.
Vitaminets egenskaber
Dam var meget opsat på at »kapitalisere« på sin opdagelse, dvs. at udnytte dens forskningsmuligheder. Dette gjorde han med stor energi og succes i årene 1935-40, hvor han skabte sig et navn som verdens ubestridte ekspert i vitamin K. For det første klargjorde han sammen med Schønheyder og Erik Tage-Hansen vitaminets rolle i koagulationsprocessen. Kort fortalt var mekanismen ifølge de danske forskere, at mangel på vitamin K udelukker dannelse af det for enzymet trombin nødvendige protrombin. Mangler der trombin, kan der heller ikke dannes det fibrin, der betinger koagulation af blodet.
For det andet undersøgte Dam og en række danske forskere (bl.a. Tage-Hansen, Johannes Glavind og Preben Plum) vitaminets medicinske virkninger, herunder dets virkninger for patienter med blødninger. Normalt er der ikke mangel på vitamin K, da dette indtages med føden og bakterielt dannes i tarmkanalen, men specielt for nyfødte børn vil der ofte være vitaminmangel og derfor fare for forblødninger. I 1939 kunne Dam og hans medarbejdere vise, at tilskud af vitamin K umiddelbart efter fødslen (eller til moderen før fødslen) ledte til stærkt øget koagulationsevne. Som følge heraf blev tilskud af vitamin K hurtigt rutine på fødeklinikker og hospitaler.
For at kunne undersøge vitamins K’s profylaktiske og terapeutiske egenskaber måtte Dam have vitaminet i næsten ren form. Han satte derfor ind på at renfremstille vitaminet, hvilket især skete i samarbejde med den schweiziske vitaminekspert og nobelpristager Paul Karrer. I 1939 kunne Dam og Karrer fremstille vitaminet i, hvad de mente var en ren form. Deres metode var at koncentrere vitamin K fra tørret lucerne via en kompliceret proces, hvorved chlorophyl blev fjernet gennem bl.a. fraktioneret destillation og kromatografisk adsorption. De konkluderede ud fra UV-absorptionsspektret at vitaminet måtte være nært knyttet til 1,4-quinon og foreslog en støkiometrisk sammensætning svarende til 82,2% C, 10,7% H og 7,1% O.
K-vitaminets struktur
Imidlertid forsøgte Dam sig ikke med en egentlig strukturanalyse af vitaminet, ligesom han ikke søgte at syntetisere det. Dette kemisk set vigtige arbejde blev i al væsentlighed foretaget af Dams kolleger og rivaler i USA, især af Almquist, Edward Doisy og Louis Fieser. Doisy kunne i 1939 vise, at der ikke blot er et enkelt K-vitamin, som Dam havde formodet, men at det består af mindst to typer, som han benævnte vitamin K1 og K2. Begge er derivater af 1,4-naftoquinon, men deres kemiske struktur er lidt forskellig, hvilket udmønter sig i forskelle i deres fysiske egenskaber: Mens vitamin K1 er en olie, er det mere højmolekylære K2 krystallinsk. I september 1939 kunne Doisys forskergruppe meddele resultater som »endegyldigt viser, at strukturen af vitamin K1 er korrekt givet ved formlen 2-methyl-3-phytyl-1,4-naftoquinon« [3]. I K2 er sidekæden på naftoquinonringen ikke phytyl, men polyisoprenyl (figur 1). Bruttoformlen for K1 bliver således C31H46O2, svarende til vægtfordelingen 82,7% C, 10,2% H og 7,1% O, altså meget nær de af Dam og Karrer bestemte værdier.
Ikke blot klarlagde Doisy strukturen for vitamin K, han og hans medarbejdere var også i stand til at syntetisere begge former af vitaminet, nemlig ud fra 2-methyl-1,4-naftoquinon, også kaldet menadion. Dette var af stor betydning, da der herved kunne fremstilles rene mængder af vitaminet både til videre videnskabelige undersøgelser og til medicinsk brug. Amerikanske biokemikere viste i 1939, at mens den fysiologiske virkning er betinget af methylgruppen, er phytylgruppen ikke væsentlig. Menadion virker omtrent på samme måde som vitamin K og har pr. vægtenhed en stærkere virkning. I øvrigt blev en stor del af Doisys arbejder uafhængigt og omtrent samtidigt foretaget af Almquist, hvilket senere gav anledning til en del polemik, idet Almquist følte at han, og ikke Doisy, burde have delt nobelprisen med Dam [4].
Waldorf-Astoria Hotel, 10/12 1944
Dams indsats var bredt anerkendt og allerede i slutningen af 1940 blev han første gang nomineret til nobelprisen. På dette tidspunkt befandt Dam sig i USA på en forelæsningstur, og på grund af krigen var det umuligt for ham at komme hjem. Dam blev de følgende år regelmæssigt nomineret, men med henvisning til krigen besluttede nobelstiftelsen i Stockholm at indefryse prisen i medicin i årene 1940 til 1943. Ud fra vore studier af materialet fra nobelarkivet må det anses for sikkert, at Dam allerede ville have fået prisen i 1941, såfremt forholdene havde været normale.
Den medicinske nobelkomites bedømmelser af Dams indsats var entydigt positive, idet man fandt, at opdagelsen af vitamin K og især afklaringen af dets medicinske virkninger harmonerede smukt med intentionerne bag Alfred Nobels testamente. Som det hed i en udredning fra 1941: »Upptäckten av K-vitaminet har utom sin teoretiska även en mycket stor praktisk betydelse och har givit oss ett helt nytt, i hög grad värdefullt medel i händerna, såväl ifrågan om terapi som profylax av dessa blödningssjukdomar. … Äran av denna upptäckt tillkommer i första rummet Dam« [5]. For at gøre en lang historie kort, i efteråret 1944 fik Dam at vide, at han blev tildelt nobelprisen for året 1943, idet han dog skulle dele den med Doisy for dennes mere kemiske undersøgelser (figur 2). Prisen til Dam beløb sig til 61.845 svenske kroner og 42 svenske øre — hverken mere eller mindre.
På grund af den fortsatte krig kunne den traditionelle ceremoni i Stockholm ikke afholdes, og den blev erstattet med en improviseret forestilling på Waldorf-Astoria Hotel i New York den 10. december 1944. Til New York Times udtalte Dam, at han fandt det absurd, at man »beskytter fremtidige generationer af spædbørn mod at dø af blødninger, når de samme generationer kan se frem til at bløde ihjel fra sår fra kugler og bombestykker« [6]. I øvrigt er det bemærkelsesværdigt, at tildelingen af den fornemme pris fuldstændig blev forbigået i den danske presse. Man leder i danske aviser forgæves efter Dams navn i oktober til december 1944. Forklaringen er simpel: Den tyske censur havde forbudt omtale. (Der blev dog bragt en kort omtale i det illegale Information).
Efter prisen
Henrik Dam vendte hjem til Danmark i sommeren 1946, hvor han overtog professoratet i biokemi ved Polyteknisk Læreanstalt. I december samme år tog han til Stockholm, hvor han deltog i den officielle Nobel-ceremoni og leverede sin forelæsning [7]. Der er ingen grund til at undre sig over, at kemikeren Dam blev tildelt nobelprisen i medicin og ikke i kemi. Som nævnt var hans indsats i forbindelse med vitamin K ikke først og fremmest af kemisk natur, men snarere knyttet til en medicinsk-fysiologisk tradition. Naturligvis brugte han sin omfattende biokemiske viden og anvendte kemiske teknikker i f.eks. forsøget på at renfremstille vitamin K, men de egentligt kemiske aspekter blev i det væsentlige undersøgt af Doisy og andre i USA.
Mens det således er forståeligt, at den gamle polytekniker Dam blev nobelpristager i medicin, er det fagligt set mindre forståeligt, at han måtte dele prisen i medicin med Doisy, hvis arbejder var af udpræget kemisk art. Men det viser blot, at tildelingen af nobelpriser afhænger af mange andre ting end de rent faglige. Dette burde ikke være nogen overraskelse. Det er et aspekt, der vil blive rigt belyst i det nævnte projekt om de danske nobelprisers historie [2].
Referencer:
1. M. K. Møller, Dam og de blødende kyllinger, specialeopgave, Institut for Videnskabshistorie, Aarhus Universitet, 2000.
2. Bog om danske nobelpriser, under redaktion af Henry Nielsen og Keld Nielsen, planlagt til udgivelse 2001.
3. E. A. Doisy et al., J. Amer. Chem. Soc. 39 (1939), 2558-59.
4. H. J. Almquist, Amer. J. Clin. Nutr. 28 (1975), 656-71.
5. Nobelarkivet, Stockholm, betænkning af Adolf Lichtenstein. Vi takker for tilladelse til at citere.
6. F. N. Maggill,The Nobel Prize Winners: Physiology or Medicine, bd. 1 (Pasadena, 1991), s. 469.
7. Les Prix Nobel en 1946 (Stockholm, 1948), 205-20.
