Германий вред или польза и вред
Супоненко А. Н. к.х.н.,
Генеральный директор ООО «Гермацентр»
Органический германий. История открытия.
Химик Винклер, открыв в 1886 году в серебряной руде новый элемент таблицы Менделеева германий, и не подозревал, какое внимание ученых-медиков привлечет этот элемент в ХХ веке.
Для медицинских нужд наиболее широко германий первыми начали применять в Японии. Испытания различных германийорганических соединений в опытах на животных и в клинических испытаниях на людях показали, что они в разной степени положительно влияют на организм человека. Прорыв наступил в 1967 г., когда доктор К. Асаи обнаружил, что органический германий, способ синтеза которого был ранее разработан в нашей стране, обладает широким спектром биологического действия.
Среди биологических свойств органического германия можно отметить его способности:
· обеспечивать перенос кислорода в тканях организма;
· повышать иммунный статус организма;
· проявлять противоопухолевую активность
Так японскими учеными был создан первый препарат с содержанием органического германия «Германий – 132», использующийся для коррекции иммунного статуса при различных заболеваниях человека.
В России биологическое действие германия изучалось давно, но создание первого российского препарата «Гермавит» стало возможным только в 2000 г., когда финансы в развитие науки и, в частности, медицины стали вкладывать российские бизнесмены, понимающие, что здоровье нации требует самого пристального внимания, а его укрепление является важнейшей социальной задачей нашего времени.
Где содержится германий.
Следует отметить, что процессе геохимической эволюции земной коры произошло вымывание значительного количества германия с большей части поверхности суши в океаны, поэтому в настоящее время количество этого микроэлемента, содержащегося в почве – крайне незначительно.
Среди немногих растений, способных абсорбировать германий и его соединения из почвы, лидером является женьшень (до 0.2 %), широко применяемый в тибетской медицине. Германий также содержат в себе чеснок, камфара и алоэ, традиционно используемые для профилактики и лечения различных заболеваний человека. В растительном сырье органический германий находится в форме полуоксид карбоксиэтила. В настоящее время синтезированы органические соединения германия – сесквиоксаны с пиримидиновым фрагментом. Это соединение близко по структуре к природному соединению германия, содержащемуся в биомассе корня женьшеня.
Германий относится к редким микроэлементам, присутствует во многих пищевых продуктах, но в микроскопических дозах. Рекомендуемая суточная доза германия в органической форме – 8 – 10 мг.
Оценка количества германия, поступающего с пищей, проведенная путем анализа 125 видов пищевых продуктов, показала, что ежедневно с пищей поступает 1.5 мг германия. В 1 г сырых продуктов его обычно содержится 0.1 – 1.0 мкг. Этот микроэлемент содержится в томатном соке, бобах, молоке, лососине. Однако для обеспечения суточной потребности организма в германии необходимо выпивать, например, до 10 л томатного сока в день или съедать до 5 кг лососины, что нереально по физическим возможностям организма человека. Кроме того цены на данные продукты делают невозможным регулярное употребление для большей части населения нашей страны.
Территории нашей страны слишком обширна и на 95 % ее территории недостаток германия составляет от 80 до 90 % от необходимой нормы, поэтому возник вопрос о создании германийсодержащего препарата.
Распределение органического германия в организме и механизмы его воздействия на организм человека.
В экспериментах, определяющих распределение органического германия в организме через 1.5 часа после его перорального введения, были получены следующие результаты: большое количество органического германия содержится в желудке, тонком кишечнике, костном мозге, селезенке и крови. Причем высокое его содержание в желудке и кишечнике показывает, что процесс его всасывания в кровь имеет пролонгированное действие.
Высокое содержание органического германия в крови позволило выдвинуть доктору Асаи следующую теорию механизма его действия в организме человека. Предполагаются, что в крови органический германий ведет себя аналогично гемоглобину, также несущему в себе отрицательный заряд и подобно гемоглобину участвует в процессе переноса кислорода в тканях организма. Тем самым предупреждается развитие кислородной недостаточности (гипоксии) на тканевом уровне. Органический германий предотвращает развитие так называемой кровяной гипоксии, возникающей при уменьшении количества гемоглобина, способного присоединить кислород (уменьшении кислородной ёмкости крови), и развивающейся при кровопотерях, отравлении окисью углерода, при радиационных воздействиях. Наиболее чувствительны к кислородной недостаточности центральная нервная система, мышца сердца, ткани почек, печени.
В результате опытов было также установлено, что органический германий способствует индукции гамма интерферонов, которые подавляют процессы размножения быстро делящихся клеток, активируют специфические клетки (Т-киллеры). Основными направлениями действия интерферонов на уровне организма является антивирусная и противоопухолевая защита, иммуномодулирующие и радиозащитные функции лимфатической системы.
В процессе изучения патологических тканей и тканей с первичными признаками заболеваний было установлено, что они всегда характеризуются недостатком кислорода и присутствием положительно заряженных радикалов водорода Н+. Ионы Н+ оказывают крайне негативное воздействие на клетки организма человека, вплоть до их гибели. Ионы кислорода, обладая способностью объединяться с ионами водорода, позволяют выборочно и локально компенсировать повреждения клеток и тканей, которые наносят им ионы водорода. Действие германия на ионы водорода обусловлено его органической формой – формой сесквиоксида.
Несвязанный водород очень активен, поэтому легко взаимодействует с атомами кислорода, находящимися в германиевых сесквиоксидах. Гарантией нормального функционирования всех систем организма должна быть беспрепятственная транспортировка кислорода в тканях. Органический германий обладает ярко выраженной способностью доставлять кислород в любую точку организма и обеспечивать его взаимодействие с ионами водорода. Таким образом, в основе действия органического германия при взаимодействии его с ионами Н+ лежит реакция дегидрации (отщепление водорода от органических соединений), а кислород, принимающий участие в этой реакции, можно сравнить с «пылесосом», вычищающим организм от положительно заряженных ионов водорода, органический германий – со своего рода «внутренней люстрой Чижевского».
20.06.2002 г.
26.02.2016
к.м.н. А.Д. Исаев , И.В. Амбросов, к.м.н. С.К. Матело,
к.м.н. Н.Ю. Уколова, к.м.н. А.В. Дирш
Немного истории
В 1871 г. Д.И.Менделеев на основе периодического закона предсказал существование неизвестного аналога кремния. «Словесный портрет» нового элемента, прогноз основных его физических и химических свойств были весьма точны. Предвиденье подтвердилось через 15 лет, когда профессор К. Винклер выделил неизвестный элемент, свойства которого почти точно совпали с предсказанными Д.И.Менделеевым. По праву первооткрывателя К.Винклер назвал новый элемент в честь своей родины германием.
Германий – элемент достаточно редкий. Известно лишь несколько экзотических минералов, в которых содержание германия составляет от одного до нескольких процентов.
В очень небольших количествах его обнаружили в воде минеральных источников, в почве, в организмах растений и животных. Еще в первой половине XX века было установлено, что германий в количестве до 0,1% содержится в некоторых разновидностях каменного угля.
Биологическая роль германия
Для животных и человека германий является биологическим активным микроэлементом. Обнаружена жизненная необходимость ультрамикродоз германия для нормального функционирования иммунной системы (ВОЗ, 1998, 2001).[1] Германий является одним из микроэлементов, участвующих в обменных процессах в организме человека (рекомендуемая суточная доза германия 0,4 – 1,5 мг). Он является биологически активным микроэлементом и присутствует практически во всех органах и тканях (мышечная ткань, кровь, мозг, легкие, селезенка, желудок, печень, поджелудочная железа, щитовидная железа, почки и т.д.)
Впервые проблема германия заинтересовала в 1940 гг. японского ученого Dr. Kazuhiko Asai, считающегося основоположником германий-органической медицины.
Dr. Kazuhiko Asai и его сотрудники определили содержание германия во многих полезных растениях, в том числе и тех, которые употребляются в пищу или используются как лекарственное сырье. Они с удивлением обнаружили повышенное содержание германия во многих растениях, издавна применяемых в китайской и тибетской медицине. Оказалось, что в некоторых растениях концентрация германия составляет всего 0,0015-0,0020 %, но, например, в трубчатых грибах, германия в 50-100 раз больше. До 0,02-0,07% германия было обнаружено в женьшене, чайном листе, алоэ, бамбуке, хлорелле, чесноке. Кстати, некоторые богатые германием трубчатые грибы и лишайники народная медицина издавна применяет как противораковые средства.
На Корейском полуострове, впрочем, как и во многих других местах на Востоке, население ежедневно употребляет в пищу очень много (по европейским меркам) чеснока, как известно, богатого германием. Вполне возможно, что с этим связан такой удивительный факт: раковые заболевания встречаются там далеко не так часто, как в промышленно развитых странах.
Однако проведенный недавно в России анализ нескольких видов пищевых продуктов по содержанию в них германия показал, что за 40 лет количество германия в продуктах питания упало в сотни раз (см. таблицу), т.е. наблюдается существенный дефицит данного ультрамикроэлемента.
Продукт питания Содержание германия, мкг /грамм 1967 г.[23] 2007 г. Томатный сок 5,76 0,051 Молоко 1,51 0,082 Чеснок 0,75 0,25 Кофе 0,5 0,05 Женское грудное молоко – 0,17 «Чванпранша» (Индия) – 1,9
Таблица 1. Сравнительная оценка содержания германия в различных продуктах питания.
Во многом это связано с рафинированностью пищи, обеднением почв. Однако,достаточно высокое содержание германия остается в ряде дикорастущих лечебных трав, грибов, произрастающих на Востоке, особенно на Тибете (гриб Линчжи, женьшень) и в Индии (Чванпранша).
В растениях (и живых организмах) атомы германия связаны с органическими молекулами и существуют в природных, в том числе биологически активных веществах в виде германий-органических соединений или комплексов.
В научных лабораториях Японии, Германии, Франции, Кореи и ряда других стран продолжаются активные исследования по изучению новых германий-органических соединений и методов их получения, особенно с акцентом на получение водорастворимых форм, что является залогом высокой биодоступности и позволяет также создавать лекарственные препараты на их основе с низкими лечебными концентрациями.
Клинический опыт применения
Клинический опыт применения германия насчитывает более 40 лет. Для медицинских целей германий-органические соединения первыми начали применять японцы.
В 1967 г. Dr Kazuhiko Asai синтезировал органическое соединение германия, известное сегодня как германий-132 (Яп. пат. 46-2964 (1971), Яп. пат. 60-41472 (1985), Яп. Пат. 59-25677 (1984)).
Однако у истоков этого научно-медицинского направления стояли советские ученые, в частности член-корреспондент АН СССР М.Г.Воронков и профессор В.Ф.Миронов, который в конце 1960-х гг. в СССР впервые в мире синтезировал германий-органические соединения, которые впоследствии легли в основу препарата Германий-132.[2] К сожалению, в СССР дальнейшего развития изучение германий-органических соединений не получило и данная разработка оказалась в Японии, специалисты которой детально изучили и развили это перспективное направление.[3]
Dr Kazuhiko Asai доказал, что новое соединение германия биологически активно: оно задерживает развитие некоторых злокачественных образований, действует как обезболивающее, в какой-то степени защищает от радиоактивного излучения.
Противоопухолевая активность германия-132 была обнаружена в 1968 г. и в последующем многократно подтверждена.[4,5] Дальнейшие многочисленные исследования в различных странах мира показали и ряд других активностей (противовирусную, интерферониндуцирующую, адаптогенную, кардио- и гепатопротективную, антитоксичную, анальгезирующую, гипотензивную, антианемическую и другие[6-9]). Благодаря уникальным свойствам германий может также влиять на различные биохимические процессы, в частности стимулировать насыщение тканей кислородом, помогает очистить организм от ядов и токсинов, ускоряет заживление ран, благотворно действуют на состав крови, укрепляет иммунную систему и пр.
Однако было показано, что соединение германий-132 склонно к полимеризации, его высокомолекулярные соединения слабо растворимы в воде.
В 70-х гг. в США был разработан и запатентован другой германий-органический противоопухолевый препарат спирогерманий. Однако его применение было связано с повышенной нейротоксичностью, и в настоящее время он практически не применяется.
В середине 1980-х годах активные работы по изучению германий органических соединений были начаты в Южной Корее Dr. Tsang Uk Sohn. В результате этой деятельности появился препарат Био-германий. [10]
Таким образом, все исследования, проведенные как самими разработчиками-производителями, так и другими исследователями также показывают высокую биологическую активность (противоопухолевую, иммуномодулирующую, антитоксическую, противовирусную и др.) различных германий-органических соединений и возможность их практического применения в различных терапевтических областях.
Теория одного из механизмов действия германия в организме человека
Высокое содержание органического германия в крови позволило выдвинуть Dr. Kazuhiko Asai следующую теорию. Предполагается, что в крови органический германий ведет себя аналогично гемоглобину, также несущему в себе отрицательный заряд, и подобно гемоглобину участвует в процессе переноса кислорода в тканях организма. Тем самым предупреждается развитие гипоксии на тканевом уровне.
В процессе изучения поврежденных тканей было установлено, что они всегда характеризуются недостатком кислорода и присутствием положительно заряженных радикалов водорода Н+. Ионы Н+ оказывают крайне негативное воздействие на клетки организма человека, вплоть до их гибели. Ионы кислорода, обладая способностью объединяться с ионами водорода, позволяют выборочно и локально компенсировать повреждения клеток и тканей, которые наносят им ионы водорода.
Гарантией нормального функционирования всех систем организма должна быть беспрепятственная транспортировка кислорода в тканях. Органический германий обладает ярко выраженной способностью доставлять кислород в любую точку организма и обеспечивать его взаимодействие с ионами водорода. При этом органические соединения германия нетоксичны, не дают побочных реакций и функционируют в организме достаточно долго, что позволяет рассматривать их как чрезвычайно перспективные для медицины.
Уникальные германий-органические комплексы в составе косметических средств Femegyl
В составе косметических средств германий выполняет роль антигипоксанта и мощного антиоксиданта, ускоряет процессы регенерации, способствует запуску механизмов защиты от внешних воздействий (т.е. повышает иммунный статус организма, проявляя антибактериальный эффект и бактерицидные свойства), обладает мягким обезболивающим эффектом.
В косметических средствах Femegyl используются уникальные германий-органические комплексы, которые увеличивают растворимость, биодоступность компонентов, активируют тканевое дыхание и обладают свойствами антиоксидантов.
Их наличие выгодно отличает линейку FEMEGYL от других производителей, представленных в этом косметологическом сегменте.
Линейка Femegyl представлена двумя пилингами на основе германия
FEMEGYL ® Деликатный пилинг Лактогерманий с гиалуроновой кислотой
FEMEGYL ® Деликатный пилинг Азелогерманий с гиалуроновой кислотой
В составе Деликатного пилинга Азелогерманий с гиалуроновой кислотой азелаиновая кислота выступает в качестве одного из активных ингредиентов.
Азелаиновая кислота относится к классу дикарбоновых кислот, проявляет антимикробные свойства и уменьшает продукцию кератина, природного вещества, которое может привести к развитию акне. [11] Точный механизм ее действия до конца не ясен. Антибактериальная активность может быть связана с ингибированием синтеза белка в микробной клетке. При исследовании механизма действия in vitro, показано, что азелаиновая кислота является обратимым ингибитором тирозиназы. И в опытах in vitro, и в естественных условиях она проявляет противомикробное действие как в отношении аэробных, так и анаэробных (Propionibacterium) микроорганизмов.
Азелаиновой кислота обладает как противовоспалительным действием, так и антимикробными свойствами. Многолетнее применение в клинической практике показало благотворное ее влияние на различные формы акне. В тоже время азелаиновая кислота имеет низкую растворимость (0,2%) и биодоступность. Так как концентрации в препаратах для местного применения составляет 15-20%, их применение часто может вызывать раздражение и жжение в месте нанесения.
Для повышения биодоступности азелаиновой кислоты ведутся исследования по получению ее химических производных.
В частности, в результате многолетних исследований специалистами компании WDS Pharma были созданы уникальные германий-органические производные. [12]
В комплексе с азелаиновой кислотой они были введены сначала в состав крема и геля WDS-3 в разных концентрациях. Затем в эксперименте in vitro была произведена сравнительная оценка чувствительности Propionibacterium acnes к препаратам азелаиновой кислоты. Исследования проводились в Испытательной лаборатории ООО «Олфарм» (г. Москва) на базе Государственного научного центра по антибиотикам (Аттестат аккредитации №РОСС RU.0001.21ФЛ10 от 09.10.2009). При постановке эксперимента методом диффузии в агар лекарственные формы WDS-3 гель и крем, содержащие комплекс германия и азелаиновой кислоты, проявили большую активность в отношении Propionibacterium acnes, чем препараты сравнения. Результаты сравнительной оценки представлены в таблице 2.
Таблица 2. Результаты сравнительной оценки антибактериальной активности лекарственных форм на основе азелаиновой кислоты методом диффузии в агар в отношении Propionibacterium acnes (разведение препаратов 1:5)
Тест-микроорганизмы Диаметр зон подавления роста тест-микроорганизмов в присутствии препаратов (мм) «Препарат сравнения» гель 15% «Препарат сравнения» крем 20% WDS-3 гель 3% WDS-3 гель 5% WDS-3 крем 3% WDS-3 крем 5% 1 2 3 4 5 6 7 Propionibacterium acnes 5592 12,5 15,5 17,5 22 18,5 27 Propionibacterium acnes А-1 15,5 15 25 17 24 30
При этом необходимо отметить, что эквивалентное содержание непосредственно азелаиновой кислоты в соединении WDS-3 существенно меньше, чем использованные в препаратах сравнения.
Вероятно, что одним из факторов, способных влиять на высокую активность препарата в отношении Propionibacterium acnes, может являться более высокая водная растворимость (>10%) субстанции WDS-3 по сравнению с обычной азелаиновой кислотой (0,2%). Кроме этого, также усиление действия возможно за счет присутствия органического фрагмента германия, оптимизирующего структуру азелаиновой кислоты.
Это позволило назвать азелогерманий новым антимикробным агентом против акне и разработать на его основе высокоэффективный деликатный пилинг FEMEGYL .
В составе уникального Деликатного пилинга Азелогерманий с гиалуроновой кислотой FEMEGYL азелогерманий работает в комплексе с гиалуроновой кислотой. Пилинг очень деликатно воздействует на кожу, не раздражая и не травмируя ее. Оказывает отшелушивающее, отбеливающее и увлажняющее действие. Стимулирует работу клеток кожи, в том числе синтез коллагена. Улучшает микроциркуляцию и восстанавливает кожу, эффективно борется с различными проявлениями акне.
Отличительной особенностью пилинга является отсутствие периода реабилитации кожи после проведения процедуры и возможность проведения его вне зависимости от периода солнечной инсоляции.
FEMEGYL ® Деликатный пилинг Лактогерманий с гиалуроновой кислотой
Входящий в состав лактогерманиевый комплекс и гиалуроновая кислота, очень деликатно воздействует на кожу, не раздражая и не травмируя ее. Пилинг оказывает мягкое эксфолиирующее и глубокое увлажняющие действие, стимулируя работу клеток кожи, в том числе синтез коллагена. Улучшает микроциркуляцию кожи и тканевое дыхание. Эффективно восстанавливает кожу в период постакне.
Помимо пилингов косметическая линия FEMEGYL представлена Увлажняющим лосьоном-тоником для кожи лица, шеи, зоны декольте
Он также разработан на основе германий-органического соединения. Позволяет восстановить естественный баланс и защитную функцию кожи, обладает выраженными антиоксидантными свойствами. Оказывает смягчающее и увлажняющее действие. Устраняет раздражение и стянутость кожи. Это высокоэффективное средство позволяет завершить процесс очищения кожи и показано в качестве ежедневного ухода, для профилактики и коррекции возрастных изменений кожи.
В ближайшее время линейка FEMEGYL пополнится новыми препаратами на основе германий-органических соединений. FEMEGYL по праву можно считать уникальным сочетанием передовых научных разработок, реализованных на базе высокотехнологичного производства, с мировым косметологическим опытом практикующих врачей -дерматологов, косметологов, химиков-технологов.
Литература
1. Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины и микроэлементы: Москва, 2003 г.
2. Mironov V. F., E. M. Berliner, and T. K. Gar, «Reactions of trichlorogermane with acrylic acid and its derivatives,» Zhurnal Obshchei Khimii, vol. 37, pp. 911-912, 1967.
3. K. Asai, Miracle Cure: Organic Germanium, Japan Publications, New York, NY, USA, 1980.
4. Suzuki F. Antitumor mechanisms of carboxyethyl-germanium sesquioxide (Ge-132) in mice bearing Ehrlich ascites tumors. Gan To Kagaku Ryoho 1987;14(1):127-134.
5. Shangguan G., F. Xing, X. Qu, et al., «DNA binding specificity and cytotoxicity of novel antitumor agent Ge132 derivatives,» Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, vol. 15, no. 12, pp. 2962-2965, 2005.
6. Aso, H., Suzuki, F., Ebina, T. And Ishida, N., ‘Antiviral activity of carboxyethylgermanium ses quioxide (Ge-132) in mice infected with influenza virus’. J. Biol. Response Mod., 8(2), 180-9, 1989.
7. Unakar NJ, Tsui J, Johnson M. Effect of pretreatment of germanium-132 on Na(+)-K(+)-ATPase and galactose cataracts. Current Eye Re 1997;16(8):832-837.
8. Chang Ki, K., Cha Ho, J. and Jong Ku, K., ‘Effects of Geranti (Biosynthesized Organic Germanium) on the Anticancer and Immuno-enhancement’. Chungbuk National University, Korea, Re Institute of Animal Medicine, 1995.
9. Germanium: the health and life enhancer. Sandra Goodman https://www.drsgoodman.com/books-goodman/51-germanium-book
10. Chang Ki, K., Cha Ho, J. and Jong Ku, K., ‘Effects of Geranti (Biosynthesized Organic Germanium) on the Anticancer and Immuno-enhancement’. Chungbuk National University, Korea, Re Institute of Animal Medicine, 1995.
11. Christian Krolla, Andreas Langnera, Hans-Hubert Borcherta; Nitroxide bolism in the human keratinocyte cell line HaCaT, Free Radical Biology and Medicine, Volume 26, Issues 7-8, April 1999, Pages 850-857.
12. Исаев А.Д., Манашеров Т.О., Амбросов И.В., Матело С.К. Комплексные соединения германия с аминокислотами и карбоновыми кислотами. Патент на изобретение № 2476436. Зарегистрирован 27 февраля 2013 г.