vedomostiregmedРегуляторные исследования и экспертиза лекарственных средствRegulatory Research and Medicine Evaluation3034-30623034-3453Federal State Budgetary Institution ‘Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products’ of the Ministry of Health of the Russian Federation (FSBI ‘SCEEMP’)10.30895/1991-2919-2023-534vedomostiregmed-534Research ArticleЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯHERBAL MEDICINAL PRODUCTSОценка канцерогенных и неканцерогенных рисков воздействия элементных контаминантов, присутствующих в слоевищах ламинарииCarcinogenic and Non-Carcinogenic Health Risks Assessment of Elemental Contaminants in Laminariae thallihttps://orcid.org/0000-0001-9440-0950ЩукинВ. М.ShchukinV. M.

Щукин Виктор Михайлович,

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Victor M. Shchukin,

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

schukin@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4813-4740ХорольскаяЕ. А.KhorolskayaE. A.

Хорольская Елена Александровна,

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Elena A. Khorolskaya,

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

blinkovaea@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9133-0835КузьминаН. Е.Kuz’minaN. E.

Кузьмина Наталия Евгеньевна, д-р хим. наук,

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051

Natalia E. Kuz'mina, Dr. Sci. (Chem.),

8/2 Petrovsky Blvd, Moscow 127051

KuzminaN@expmed.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3456-8553РемезоваИ. П.RemezovaI. P.

Ремезова Ирина Петровна, д-р фарм. наук, профессор,

просп. Кирова, д. 33, Пятигорск, 357500

Irina P. Remezova, Dr. Sci. (Pharm.), Professor,

33 Kirov Ave, Pyatigorsk 357500

i.p.remezova@pmedpharm.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияScientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal ProductsRussian FederationПятигорский медико-фармацевтический институт — филиал Федерального государственного бюджетного учреждения высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияPyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute, Branch of the Volgograd State Medical UniversityRussian Federation202328072023133433441Copyright © Щукин В.М., Хорольская Е.А., Кузьмина Н.Е., Ремезова И.П., 20232023Щукин В.М., Хорольская Е.А., Кузьмина Н.Е., Ремезова И.П.Shchukin V.M., Khorolskaya E.A., Kuz’mina N.E., Remezova I.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vedomostincesmp.ru/jour/article/view/534

Актуальность. Слоевища ламинарии как нативные продукты принимают в течение нескольких недель или месяцев при лечении и профилактике ряда заболеваний. Важно не ограничиваться контролем содержания нормируемых элементов в исходном сырье слоевищ ламинарии, а дополнительно оценивать риски негативного воздействия других тяжелых металлов, потребляемых в составе лекарственного препарата в течение периода экспозиции.Цель. Оценка канцерогенных и неканцерогенных рисков воздействия элементных контаминантов, поступающих в организм человека вместе с терапевтической дозой лекарственных растительных препаратов на основе слоевищ ламинарии.Материалы и методы. В работе исследовано содержание элементных контаминантов Laminaria saccharina и Laminaria japonica (Al, As, Cd, Cr, Со, Сu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Se, Pb, Sr, V, Zn). Содержание неорганического мышьяка определено методом твердофазной экстракции с использованием масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой.Результаты. Значения средних концентраций нормируемых элементов, усредненных на уровне 90-го процентиля, не превышают норм их содержания в водорослях и морских травах, используемых в качестве пищевых продуктов. Суммарный индекс опасности от воздействия всех анализируемых элементов составляет 0,173 (медианный уровень) и 0,616 (усреднение на уровне 90-го процентиля). Максимальный вклад в суммарный индекс опасности вносят элементы As, Fe, Cd, Sr. Значения индивидуальных канцерогенных рисков (CR) воздействия потенциальных канцерогенов As, Cd, Pb, Cr укладываются в диапазон 1×10–6<CR<1×10–4.Выводы. Суммарное негативное воздействие анализируемых элементов при потреблении суточной терапевтической дозы слоевищ ламинарии в течение периода экспозиции не наносит вред организму человека. При употреблении максимальной терапевтической дозы препарата «Ламинарии слоевища, морская капуста» в течение 1 месяца и более содержание хрома в препарате подлежит контролю наряду с нормируемыми в лекарственном растительном сырье и препаратах элементами для предотвращения вероятности развития новообразований. 

Scientific relevance

Scientific relevance. Laminariae thalli are a native herbal preparation used to prevent or treat multiple diseases. To achieve the optimal effect, this herbal preparation is usually taken for several weeks or months. The control of Laminariae thalli should extend beyond the element content in the herbal drug limited by specifications; additionally, it is important to assess the health risks of ingesting heavy metals with the medicinal product during the exposure period.

Aim

Aim. The study aimed to assess the carcinogenic and non-carcinogenic risks of consuming elemental contaminants with therapeutic doses of herbal medicinal products based on Laminariae thalli.

Materials and methods

Materials and methods. The study investigated the content of elemental contaminants (Al, As, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, Se, Pb, Sr, V, and Zn) in Laminaria saccharina and Laminaria japonica. The content of inorganic arsenic was determined by solid-phase extraction using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

Results

Results. When averaged at the 90th percentile level, the mean concentrations of the specified elements did not exceed the limits for seaweed and seagrass foods. The total hazard index from exposure to all analysed elements amounted to 0.173 at the median level and 0.616 at the 90th percentile level. The leading contributors to the total hazard index were As, Fe, Cd, and Sr. The individual carcinogenic risk (CR) values for the potential carcinogens (As, Cd, Pb, and Cr) fell within the range of 1×10-6<CR<1×10-4.

Conclusions

Conclusions. If the elements analysed are ingested with a daily therapeutic dose of Laminariae thalli for the exposure period, their total negative effect will not cause harm to the human body. To eliminate the risk of developing neoplasms when the studied medicinal product (Laminariae thalli) is taken at its maximum recommended therapeutic dose for a month or more, the Cr content should be controlled along with the elements limited by specifications for herbal medicines.

Laminaria saccharinaLaminaria japonicaслоевища ламинарииэлементные контаминантыкоэффициент опасностииндекс опасностииндивидуальный канцерогенный рискLaminaria saccharinaLaminaria japonicaLaminariae thallikelpelemental contaminantshazard quotienthazard indexindividual carcinogenic riskРабота выполнена в рамках государственного задания ФГБУ «НЦЭСМП» Минздрава России № 056-00052-23-00 на проведение прикладных научных исследований (номер государственного учета НИР 121022400083-1).The study reported in this publication was carried out as part of publicly funded research project No. 056-00052-23-00 and was supported by the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products (R&D public accounting No. 121022400083-1).ReferencesNduka JK, Kelle HI, Ogoko EC. Hazards and risk assessment of heavy metals from consumption of locally manufactured painkiller drugs in Nigeria. Toxicol Rep. 2020;7:1066–74. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2020.08.009Nduka JK, Kelle HI, Ogoko EC. Hazards and risk assessment of heavy metals from consumption of locally manufactured painkiller drugs in Nigeria. Toxicol Rep. 2020;7:1066–74. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2020.08.009Geronimo AC, Melo ES, Silva KR, Pereira HS, Nascimento VA, Machate DJ, et al. Human health risk assessment of heavy metals and metalloids in herbal medicines used to treat anxiety: Monitoring of safety. Front Pharmacol. 2021;12:772928. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.772928Geronimo AC, Melo ES, Silva KR, Pereira HS, Nascimento VA, Machate DJ, et al. Human health risk assessment of heavy metals and metalloids in herbal medicines used to treat anxiety: Monitoring of safety. Front Pharmacol. 2021;12:772928. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.772928Adusei-Mensah F, Essumang DK, Agjei RO, Kauhanen J, Tikkanen-Kaukanen C, Ekor M. Heavy metal content and health risk assessment of commonly patronized herbal medicinal preparations from the Kumasi metropolis of Ghana. J Environ Health Sci Eng. 2019;17(2):609–18. https://doi.org/10.1007/s40201-019-00373-yAdusei-Mensah F, Essumang DK, Agjei RO, Kauhanen J, Tikkanen-Kaukanen C, Ekor M. Heavy metal content and health risk assessment of commonly patronized herbal medicinal preparations from the Kumasi metropolis of Ghana. J Environ Health Sci Eng. 2019;17(2):609–18. https://doi.org/10.1007/s40201-019-00373-yXu X, Li L, Zhou H, Fan M, Wang H, Wang L, et al. MRTCM: A comprehensive dataset for probabilistic risk assessment of metals and metalloids in traditional Chinese medicine. Ecotoxicol Environ Saf. 2023;249:114395. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114395Xu X, Li L, Zhou H, Fan M, Wang H, Wang L, et al. MRTCM: A comprehensive dataset for probabilistic risk assessment of metals and metalloids in traditional Chinese medicine. Ecotoxicol Environ Saf. 2023;249:114395. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114395Zuo TT, Jin HY, Zhang L, Liu YL, Nie J, Chen BL, et al. Innovative health risk assessment of heavy metals in Chinese herbal medicines based on extensive data. Pharmacol Res. 2020;159:104987. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2020.104987Zuo TT, Jin HY, Zhang L, Liu YL, Nie J, Chen BL, et al. Innovative health risk assessment of heavy metals in Chinese herbal medicines based on extensive data. Pharmacol Res. 2020;159:104987. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2020.104987Yadav P, Singh J, Mishra V. Biosorption-cum-bioaccumulation of heavy metals from industrial effluent by brown algae: Deep insight. In: Tripathi V, Kumar P, Tripathi P, Kishore A, eds. Microbial Genomics in Sustainable Agroecosystems. Singapore: Springer; 2019. P. 249–70. https://doi.org/10.1007/978-981-13-8739-5_13Yadav P, Singh J, Mishra V. Biosorption-cum-bioaccumulation of heavy metals from industrial effluent by brown algae: Deep insight. In: Tripathi V, Kumar P, Tripathi P, Kishore A, eds. Microbial Genomics in Sustainable Agroecosystems. Singapore: Springer; 2019. P. 249–70. https://doi.org/10.1007/978-981-13-8739-5_13Volesky B. Biosorption and me. Water Res. 2007;41(18):4017–29. https://doi.org/10.1016/j.watres.2007.05.062Volesky B. Biosorption and me. Water Res. 2007;41(18):4017–29. https://doi.org/10.1016/j.watres.2007.05.062Щукин ВМ, Хорольская ЕА, Кузьмина НЕ, Ремезова ИП, Косенко ВВ. Особенности элементного состава ламинарии слоевищ (Laminariae thalli) различного происхождения. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2023;13(2):154–72. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-527Shchukin VM, Khorolskaya EA, Kuz’mina NE, Remezova IP, Kosenko VV. Elemental composition of kelp thalli (Laminariae thalli) of various origins. Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2023;13(2):154–72 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-527Минтель МВ, Землянова МА, Жданова-Заплесвичко ИГ. Некоторые аспекты совместного действия алюминия и фтора на организм человека (обзор литературы). Экология человека. 2018;(9):12–7. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-9-12-17Mintel MV, Zemlyanova MA, Zhdanova-Zaplesvichko IG. Some aspects of synergetic action of aluminum and fluorine on human body (literature review). Human Ecology. 2018;(9):12–7 (In Russ.). https://doi.org/10.33396/1728-0869-2018-9-12-17Щукин ВМ, Ерина АА, Швецова ЮН, Жигилей ЕС, Кузьмина НЕ. Селективное определение органических и неорганических форм мышьяка в слоевищах ламинарии и продуктах на их основе. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения. Регуляторные исследования и экспертиза лекарственных средств. 2023;13(2):206–15. https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-522Shchukin VM, Erina АА, Shvetsova YN, Zhigilei ЕS, Kuz’mina NE. Selective quantification of organic and inorganic arsenic in kelp thalli and kelp-based products. Bulletin of the Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products. Regulatory Research and Medicine Evaluation. 2023;13(2):206–15 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/1991-2919-2023-522Багрянцева ОВ, Хотимченко СА. Токсичность неорганических и органических форм мышьяка. Вопросы питания. 2021;90(6):6–17. https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-6-6-17Bagryantseva OV, Khotimchenko SA. Risks associated with the consumption of inorganic and organic arsenic. Problems of Nutrition. 2021;90(6):6–17 (In Russ.). https://doi.org/10.33029/0042-8833-2021-90-6-6-17Duinker A, Kleppe M, Fjære E, Biancarosa I, Heldal HE, Dahl L, et al. Knowledge update on macroalgae food and feed safety. Rapport fra Havforskningen. 2020. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.20134.14407Duinker A, Kleppe M, Fjære E, Biancarosa I, Heldal HE, Dahl L, et al. Knowledge update on macroalgae food and feed safety. Rapport fra Havforskningen. 2020. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.20134.14407Duinker A. Report from the project: Alger: mat-forskning-formidling. Mineraler og tungmetaller i alger fra Lindesnes. Nasjonalt institutt for ernærings- og sjømatforskning (NIFES) report. 2014. https://lindesnesfyr.no/wp-content/uploads/2019/03/FYRET_algerapport.pdfDuinker A. Report from the project: Alger: mat-forskning-formidling. Mineraler og tungmetaller i alger fra Lindesnes. Nasjonalt institutt for ernærings- og sjømatforskning (NIFES) report. 2014. https://lindesnesfyr.no/wp-content/uploads/2019/03/FYRET_algerapport.pdfMac Monagail M, Morrison L. Arsenic speciation in a variety of seaweeds and associated food products. Compr Anal Chem. 2019;85:267–310. https://doi.org/10.1016/bs.coac.2019.03.005Mac Monagail M, Morrison L. Arsenic speciation in a variety of seaweeds and associated food products. Compr Anal Chem. 2019;85:267–310. https://doi.org/10.1016/bs.coac.2019.03.005Stévant P, Marfaing H, Duinker A, Fleurence J, Rustad T, Sandbakken I, et al. Biomass soaking treatments to reduce potentially undesirable compounds in the edible seaweeds sugar kelp (Saccharina latissima) and winged kelp (Alaria esculenta) and health risk estimation for human consumption. J Appl Phycol. 2018;30(3):2047–60. https://doi.org/10.1007/s10811-017-1343-8Stévant P, Marfaing H, Duinker A, Fleurence J, Rustad T, Sandbakken I, et al. Biomass soaking treatments to reduce potentially undesirable compounds in the edible seaweeds sugar kelp (Saccharina latissima) and winged kelp (Alaria esculenta) and health risk estimation for human consumption. J Appl Phycol. 2018;30(3):2047–60. https://doi.org/10.1007/s10811-017-1343-8Kim M, Kim J, Noh CH, Choi S, Joo YS, Lee KW. Monitoring arsenic species content in seaweeds produced off the southern coast of Korea and its risk assessment. Environments. 2020;7(9):68. https://doi.org/10.3390/environments7090068Kim M, Kim J, Noh CH, Choi S, Joo YS, Lee KW. Monitoring arsenic species content in seaweeds produced off the southern coast of Korea and its risk assessment. Environments. 2020;7(9):68. https://doi.org/10.3390/environments7090068Zhao Y, Shang D, Ning J, Zhai Y. Arsenic and cadmium in the marine macroalgae (Porphyra yezoensis and Laminaria Japonica) — forms and concentrations. Chem Speciation Bioavailability. 2012;24(3):197–203. https://doi.org/10.3184/095422912X13404690516133Zhao Y, Shang D, Ning J, Zhai Y. Arsenic and cadmium in the marine macroalgae (Porphyra yezoensis and Laminaria Japonica) — forms and concentrations. Chem Speciation Bioavailability. 2012;24(3):197–203. https://doi.org/10.3184/095422912X13404690516133Shinagawa A, Shiomi K, Yamanaka H, Kikuchi T. Selective determination of inorganic arsenic (III), (V) and organic arsenic in marine organisms. Bull Jpn Soc Sci Fish. 1983;49(1):75–8. https://doi.org/10.2331/suisan.49.75Shinagawa A, Shiomi K, Yamanaka H, Kikuchi T. Selective determination of inorganic arsenic (III), (V) and organic arsenic in marine organisms. Bull Jpn Soc Sci Fish. 1983;49(1):75–8. https://doi.org/10.2331/suisan.49.75Zhao YF, Wu JF, Shang DR, Ning JS, Ding HY, Zhai YX. Arsenic species in edible seaweeds using in vitro biomimetic digestion determined by high-performance liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry. Int J Food Sci. 2014;2014:436347. https://doi.org/10.1155/2014/436347Zhao YF, Wu JF, Shang DR, Ning JS, Ding HY, Zhai YX. Arsenic species in edible seaweeds using in vitro biomimetic digestion determined by high-performance liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry. Int J Food Sci. 2014;2014:436347. https://doi.org/10.1155/2014/436347

The authors declare that there are no conflicts of interest present.