In het voormalige Nederlandsch Indië maakte men zich aan het einde van de negentiende eeuw veel zorgen over een ernstige ziekte, die men beri-beri noemde. Honderden patiënten overleden er aan. Het was de tijd van de Atjehoorlog, die in 1873 begon en veel Nederlandse soldaten leden aan de ziekte. De Nederlandse regering besloot een speciaal medisch team naar Indië te zenden teneinde de situatie te onderzoeken en te adviseren over een mogelijke behandeling. De missie werd opgedragen aan twee artsen, de patholoog Pekelharing en de neuroloog Winkler.
Er waren goede redenen deze twee naar Indië te zenden. Men dacht dat beri-beri mogelijk een infectieziekte was en Pekelharing had enige kennis van bacteriologische laboratoriumtechnieken. Bovendien waren de belangrijkste symptomen neurologisch van aard: spierzwakte, perifere verlammingen en een verminderde gevoeligheid voor prikkels.
Toeval
Het was toeval dat Christiaan Eijkman aan de missie werd toegevoegd. Hij was geboren in 1858 in Nijkerk en begon zijn medische studie in 1876 in Amsterdam. Hij was een begaafd student, al zijn examens en zijn proefschrift waren cum laude. In 1883 vertrok hij als militair arts naar Indië. In 1885 keerde hij met malaria tijdelijk terug. Hij herstelde vlot en besloot zijn verlof nuttig te maken door bacteriologie te studeren en een bezoek te brengen aan Robert Koch in Berlijn, die kort daarvoor (1882) de tuberkelbacil als oorzaak van tuberculose had ontdekt (en in 1905 de Nobelprijs voor geneeskunde kreeg). Daar ontmoette Eijkman Pekelharing en Winkler, die alvorens naar Indië te vertrekken ook Koch wilden bezoeken. In Batavia kreeg Eijkman toestemming samen met Pekelharing en Winkler de studies over beri-beri te beginnen.
Figuur 1. C. Eijkman. bron: Proceedings 100.
Bacterieel gif
In 1887 keerden Pekelharing en Winkler naar Nederland terug. Zij waren van mening dat beri-beri een infectieziekte was, veroorzaakt door een bacterieel gif. In het bloed van sommige patiënten hadden ze een bacterie ( micrococcus) gevonden. Het onderzoek werd voortgezet onder leiding van Eijkman. In het kleine laboratorium, ingericht bij het Militair Hospitaal, deden Eijkman en zijn medewerker Grijns de interessante observaties, die uiteindelijk zouden leiden tot de ontdekking van een stof in de voeding die later vitamine B1 zou worden genoemd.
Het was al langere tijd bekend dat vogels – vooral kippen – soms symptomen vertoonden die vergelijkbaar waren met die van beri-beri patiënten. Eijkman constateerde dat de kippen in zijn laboratorium gevoed werden met de overgebleven rijst van patiënten in het hospitaal. Toen de administrateur van het ziekenhuis besloot dat dit niet langer geoorloofd was, kocht Eijkman voor zijn kippen rijst op de markt ( passar). Tot zijn verrassing herstelden de kippen toen vlot.
Passar-rijst
Wat was het verschil tussen beide rijstsoorten? De rijst in het ziekenhuis was fijngestampt en ontdaan van zijn buitenste vlies, terwijl de ongestampte passar-rijst dat vlies wel bevatte. De bevindingen werden in tal van dierstudies bevestigd. Na terugkeer van Eijkman naar Nederland in 1896 deed Vorderman dezelfde waarnemingen in een onderzoek bij een groot aantal gevangenen.
Eijkman, in 1898 benoemd tot hoogleraar in Utrecht, dacht dat de oorzaak van beri-beri een toxische stof in rijst was, die geneutraliseerd werd door een stof in het rijstvlies. In 1912 gebruikte de onderzoeker Casimir Funk het eerst het woord vitamine. Volgens hem werden ziekten als beri-beri, scheurbuik en rachitis (Engelse ziekte) veroorzaakt door een tekort aan voedingsstoffen (vitaminen). Tussen 1912 en 1938 werden verschillende vitaminen ontdekt, geïsoleerd, gezuiverd en gesynthetiseerd.
Figuur 2. Kristalvormen van anti beri-beri-vitaminechloride (a), dubbelzout van vitamine-goud (b) en vitamine-picrolonaat © uit de experimenten van Jansen en Donath. bron: Proceedings 100.
Anti beri-beri
In 1926 berichtten de Nederlandse onderzoekers Jansen en Donath dat ze erin geslaagd waren het anti- beri-beri vitamine te isoleren. Ze hadden hun onderzoek verricht in hetzelfde laboratorium in Weltevreden (Batavia) waar eerder Eijkman en Grijns werkten. Als uitgangsmateriaal gebruikten ze een extract van rijstzemelen ( dedek).
De verschillende fracties uit het extract werden getest op kleine vogeltjes (nonnetjes). Werden ze gevoed met geslepen rijst dan kregen ze na negen tot dertien dagen de neurologische verschijnselen van beri-beri (polyneuritis). Werd een extract van dedek toegevoegd aan de voeding, dan traden de symptomen pas na vijftien tot drieëntwintig dagen op. Met behulp van een groot aantal scheikundige zuiveringsmethoden werd uit de oorspronkelijke hoeveelheid van driehonderd kilo dedek ongeveer honderd milligram van een kristallijne stof verkregen. Deze stof werd met behulp van goudchloride omgezet in een mooi kristalliserend dubbelzout (fig. 2)
Figuur 3. Vitamine B1 (ook wel thiamine genoemd). bron: Proceedings 100.
Vitamine
Jansen en Donath toonden vervolgens met dierstudies aan dat deze stof het gezochte vitamine was. De stof bleek een zeer grote werkzaamheid te hebben ter voorkoming van polyneuritis. Ze berekenden dat bij een verhouding van een à twee delen vitamine op een miljoen delen rijst, iemand die ongeveer 500 gram rijst per dag eet, een behoefte van een halve tot een hele milligram vitamine per dag heeft. Deze berekeningen waren opmerkelijk juist. Volgens recente voedingsnormen van de Nederlandse Gezondheidsraad is de aanbevolen hoeveelheid vitamine B1 voor volwassenen 1,1 milligram per dag.
Figuur 4. Eijkmans experimenten met hanen. In (a) een gezonde haan die een maand lang is gevoed met geslepen rijst plus vitaminechloride. In (b) een haan met verschijnselen van beri-beri nadat hij 23 dagen alleen geslepen rijst heeft gegeten. Dezelfde haan knapt op als er vitaminechloride aan de geslepen rijst wordt toegevoegd: © na een dag en (d) twee dagen. bron: Proceedings 100.Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
Het zou nog tien jaar duren voor de Amerikaanse onderzoeker Williams in 1936 de structuurformule voor vitamine B1 publiceerde (fig. 3). Eijkman herhaalde in 1927 in Utrecht zijn oorspronkelijke studies met kippen (fig. 4) en bevestigde dat de zuivere kristallijne stof van Jansen en Donath polyneuritis kon voorkomen. In 1929 kregen Eijkman en de Engelse onderzoeker Hopkins de Nobelprijs voor Geneeskunde en Fysiologie voor hun werk. Eijkman kon wegens ziekte de Nobelprijs niet in Stockholm in ontvangst nemen. Hij overleed in 1930.
Literatuur
C. Eijkman, Experiments with Jansen and Donath’s Antiberiberi vitamin, Proceedings Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 100/3-4 (1995), pp. 101-112 B.C.P. Jansen, W.F. Donath, On the isolation of the anti-beri-beri Vitamin, Proceedings Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen 29 (1926), pp. 1390-1400 R.R. Williams, J.K. Kleine, J. Finkelstein, Synthesis of Vitamin B1, Journal of the American Chemical Society 58 (1936), pp. 1504-1505
Zie ook:
KNAW
Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).