Н. Е. Кузьмина, В. М. Щукин, Е. Ю. Северинова, В. А. Яшкир, В. А. Меркулов

Н. Е. Кузьмина, В. М. Щукин, Е. Ю. Северинова, В. А. Яшкир, В. А. Меркулов

ИЗМЕНЕНИЕ ПОДХОДОВ К НОРМИРОВАНИЮ СОДЕРЖАНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЛЕКАРСТВЕННОМ РАСТИТЕЛЬНОМ СЫРЬЕ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПРЕПАРАТАХ (ОБЗОР)

ФГБУ «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Минздрава России, 127051 Москва, Петровский бульвар, д. 8; e-mail: Schukin@expmed.ru

Ключевые слова: тяжелые металлы; нормирование; пределы допустимого содержания; лекарственное растительное сырье; лекарственный растительный препарат.

Система нормирования содержания тяжелых металлов в ЛРС и продуктах его переработки касается 2 показателей: объектов нормирования и пределов их допустимого содержания, которые зависят от уровня наших знаний о токсикантах и от возможностей аналитического оборудования. Совершенствование методов элементного анализа и увеличение объема экспериментальных данных, полученных в ходе изучения антропогенного воздействия на ЛРС, механизмов поглощения и распределения токсичных элементов отдельными органами растений, корреляционных зависимостей между избирательным накоплением элементов в растениях и содержанием в них биоактивных веществ, кинетики извлечения токсичных элементов из ЛРС в ЛРП привело к изменению представлений о степени риска использования в медицинской практике растительного сырья и препаратов на его основе с различным содержанием тяжелых металлов. Это отразилось на соответствующей нормативной документации, регулирующей контроль качества ЛРС. Цель данной работы --- информационно-аналитическое исследование изменения основных показателей нормирования тяжелых металлов в ЛРС и лекарственных растительных препаратах на его основе в нормативной документации.

Экспериментальная часть

Проведенное исследование основано на анализе и обобщении данных научной литературы, требований отечественных и зарубежных фармакопей (американской USP, британской BP, японской JP, китайской PC, европейской EP), международных и национальных нормативно-методических документов по оценке качества продовольственного растительного сырья и пищевых продуктов растительного происхождения, ЛРС и препаратов на его основе, включая требования Продовольственной организации ООН (Food and Agriculture Organization, FAO), ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения), ЕС, отечественных санитарно-эпидемиологических правил и нормативов безопасности пищевых продуктов (СанПиН), американского Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA).

Результаты и их обсуждение

ЛРС (herbal drugs, plantae medicinales) --- это преимущественно цельные, фрагментированные или измельченные части растений, морских водорослей, грибов или лишайников в непереработанном виде, обычно высушенные, иногда свежие [8]. Лекарственные растительные препараты (ЛРП, herbal drug preparation) --- это препараты, полученные путем переработки растительного сырья с помощью таких процессов, как экстрагирование, дистилляция, отжим, фракционирование, переочистка, концентрирование или ферментация. К ним относятся измельченное или порошкованное растительное сырье, настойки, экстракты, эфирные масла, отжатые соки и экссудаты [9].

ЛРП являются объектами нормирования тяжелых металлов гораздо дольше, чем ЛРС. Так, еще Фармакопея СССР VIII (1952) регламентировала контролировать содержание тяжелых металлов в экстрактах и настойках по аналогии с их контролем в ЛС [10]. И в том, и в другом случае использовался принцип суммарного определения, без учета индивидуальных вкладов различных элементов, и применялся один и тот же колориметрический метод определения, основанный на реакции элементов с тиоацетамидом и образовании сульфидов. В рамках данного метода интенсивность окраски осажденного сульфида сравнивается со стандартом --- сульфидом свинца. Данный метод не требует крупных инвестиций в аппаратуру и наличия высококвалифицированного персонала, поэтому он получил широкое распространение в фармакопейном контроле и включен в национальные и региональные фармакопеи [11_--_18]. В фармакопеях термин «тяжелые металлы» трактуется «как металлы, реагирующие при определенных условиях с тиоацетамидом или сульфидом натрия с образованием окрашенного соединения» [15, 18].

Проблема нормирования содержания токсичных элементов в ЛРС сформировалась в 60-е годы прошлого века, когда впервые были получены объективные данные о возможности накопления растениями аномально высоких концентраций токсикантов [19, 20]. Ранее считалось, что существуют пределы естественного накопления токсикантов в растениях, превышение которых практически всегда отрицательно сказывается на состоянии растений [21]. Гипотеза о пределах естественного накопления токсикантов в растениях предполагала отбраковку лекарственных растений с их повышенным содержанием по внешним признакам на стадии сбора, поэтому контроль содержания неорганических контаминантов в ЛРС традиционно сводился к определению общей золы и золы, не растворимой в соляной кислоте (табл. 1). Общая зола представляет собой сумму минеральных веществ, свойственных растению, и посторонних минеральных примесей (земля, песок, камешки, пыль). Зола, нерастворимая в соляной кислоте, состоит, главным образом, из кремнезема [22]. Следует отметить, что эти количественные показатели чистоты ЛРС присутствуют в соответствующих групповых ОФС многих национальных, региональных и мировых фармакопей (табл. 1). В ряде действующих фармакопей они по-прежнему остаются единственными неорганическими объектами нормирования в ЛРС (например, в ГФ XI, USP 37/NF32, JP XVI).

метод не является количественным, так как основан на субъективном визуальном исследовании образцов в сравнении с эталонным свинцовым стандартом;

метод не селективен, то есть он не позволяет разделить элементы низкой и высокой токсичности;

метод требует подготовки твердых образцов с озолением при температуре 600\о C, что приводит к потере летучих элементов.

Необходимость изменения метода контроля содержания тяжелых металлов в лекарственных средствах отмечали многие ученые. Например, в 1995 г. в [43] отмечена важная проблема существующей процедуры определения тяжелых металлов в фармакопейном анализе --- потерю металлов: «Из-за потери металлов во время сжигания достоверность результатов тестирования, полученных с использованием существующих процедур USP, JP и EP, является сомнительной». В публикации 2000 г. развили эту мысль [44]: «Несмотря на широкое распространение в фармацевтической промышленности, методы, основанные на интенсивности окрашивания сульфидного осадка, являются неспецифичными, нечувствительными, время- и трудозатратными. Во многих случаях они приводят к низкому выделению примеси или вообще не обеспечивают его».

В связи с необходимостью селективной оценки содержания токсичных тяжелых металлов в ЛРС и препаратах на его основе ВОЗ рекомендует руководствоваться при решении этой проблемы нормативно-методическими документами по оценке пищевых продуктов растительного происхождения, основанными на принципе индивидуального нормирования токсикантов [45, 46].

Девяностые годы XX века характеризуются появлением национальных и международных нормативных документов, регламентирующих индивидуальное содержание тяжелых металлов непосредственно в ЛРС и ЛРП. Например, в 1991 г. Министерство здравоохранения Германии утвердило пределы допустимого содержания свинца, кадмия и ртути в лекарственных препаратах растительного и животного происхождения (5, 0,2 и 0,1_мг/кг соответственно, табл. 2) [47].
С целью удовлетворения потребностей в области регулирования лекарственных средств растительного происхождения ВОЗ, начиная с 1999 г., начала публиковать монографии по отдельным лекарственным растениям [48]. В настоящее время опубликовано 116 монографий, содержащих информацию о безопасности и обеспечении качества широко используемых в странах --- членах ВОЗ лекарственных растений, в том числе и рекомендованные уровни допустимого содержания в них тяжелых металлов (свинца и кадмия не более 10 и 0,3_мг/кг соответственно). В 2007 г. ВОЗ в своем руководстве по оценке качества ЛРС и препаратов на его основе [45] обобщила опыт различных стран по нормированию в них содержания тяжелых металлов. В этом документе ВОЗ снова предлагает предельное содержание свинца и кадмия в сухих растениях --- 10 и 0,3_мг/кг соответственно.

Национальные нормативные документы и монографии ВОЗ, регламентирующие индивидуальное нормирование тяжелых металлов в ЛРС и препаратах на его основе, послужили базой для внесения изменений в национальные и региональные фармакопеи. Например, в дополнение 4 к четвертому изданию европейской фармакопеи впервые включен раздел, предусматривающий количественное селективное определение в ЛРС тяжелых металлов (Cd, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn, As, Hg) методом атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) [50]. В предыдущем издании ЕР единственными неорганическими объектами нормирования в ЛРС являются общая зола и зола, не растворимая в соляной кислоте [51]. Максимально допустимые уровни нормируемых тяжелых металлов в ЛРС впервые были приведены в дополнении 3 к седьмому изданию европейской фармакопеи в 2011 г.: 1, 5 и 0,1_мг/кг для Cd, Pb и Hg соответственно (если иное не указано в частной статье) [49]. В USP контроль содержания неорганических контаминантов в ЛРС по-прежнему сводится к определению общей золы и золы, не растворимой в соляной кислоте [31]. В то же время эта национальная фармакопея регламентирует индивидуальное определение широкого круга тяжелых металлов в ЛС, лекарственных субстанциях и наполнителях (Cd, Pb, As, Hg, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru, Cr, Mo, Ni, V, Cu [26]), отдельных видах ЛРП (Cd, Cu, Fe, Pb, Ni, Zn [27]) и пищевых добавках, в том числе и на растительной основе (As, Cd, Pb, Hg [28]). Более широкий круг нормируемых тяжелых металлов в ЛС по сравнению с ЛРС и ЛРП обусловлен дополнительными источниками попадания неорганических металлических примесей в ЛС: тяжелые металлы из катализаторов, наполнителей, ароматизаторов, красителей, упаковочного материала и оборудования, используемого в технологическом процессе и т.д. Следует отметить, что USP дифференцирует нормы предельного содержания тяжелых металлов в ЛС и субстанциях в зависимости от пути ввода в организм. Например, для кадмия предел содержания в ЛС составляет 2,5, 0,25 и 0,15_мкг/г при оральном, парентеральном и ингаляционном путях введения соответственно [26]. В нашей стране в рамках разработки XIII издания Российской фармакопеи также предусматривается внесение изменений, касающихся контроля содержания тяжелых металлов в ЛС, ЛРС и ЛРП.

Отдельной проблемой при внесении изменений в действующие фармакопеи был выбор универсального селективного метода определения тяжелых металлов, который стал бы успешной альтернативой принятому во всем мире колориметрическому методу. В 2000 г. фармакопея USP сформировала специальную экспертную группу по тяжелым металлам и металлическим примесям, состоящую из представителей USP, FDA и фармацевтической отрасли. Перед группой была поставлена задача предложить новый общий раздел USP с методом, который удовлетворяет ряду требований:

является достаточно избирательным, чувствительным и надежным;

поддерживает реальные токсикологические пределы и показывает индивидуальные, а не суммарные результаты для всех тестируемых металлов;

годится для применения в отношении ЛС, активных фармацевтических ингредиентов, продуктов питания и пищевых добавок;

является относительно недорогим.

Основным результатом деятельности этой группы явилось признание наиболее перспективными для фармакопейного анализа тяжелых металлов 2 основных методов: масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) и атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-АЭС). Как следствие, в USP процедура определения содержания тяжелых металлов колориметрическим методом, закрепленная в общем разделе <231>, дополнена процедурами с использованием методов ИСП-МС и ИСП-АЭС (раздел <233> [29]). Другие методы (например, метод атомно-абсорбционной спектроскопии, AAC) также могут быть использованы в анализе элементных примесей, но каждый из них должен быть валидирован для подтверждения того, что он подходит и в состоянии обнаружить анализируемые элементы на требуемом уровне.

Таким образом, изменения в нормативной документации по контролю качества ЛРС и ЛРП касаются как основных показателей нормирования тяжелых металлов (объектов нормирования и пределов их допустимого содержания), так и методов их определения.
Литература

1. J. B. Callixto, Brazil. J. Med. Biol. Res., 33, 179_---189 (2000).

2. S. Y. Pan, S. F. Zhou, S. H. Gao, et al., Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine Vol., 2013, 2_--_3, Article ID 627375 (2013).

3. M. Lahlou, Pharmacol. Pharmacy, 4, 17_--_31 (2013).

4. A. Furini (ed.), Plants and Heavy Metals, Springer, New York (2012), pp. 2_--_3.

5. ГОСТ Р 17.4.3.07_--_2001, Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при использовании их в качестве удобрений, Госстандарт России, Москва (2003).

6. В. Б. Ильин, Тяжелые металлы в системе почва --- растение, Наука, Новосибирск (1991).

7. E. Hodgson (ed.), A textbook of modern toxicology,. John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey (2010), pp. 49_--_55.

8. Herbal drugs, monograph 1433, European Pharmacopoeia the 8th ed. (2011); URL: http: //www.edgm.eu.

9. Herbal drug preparation, monograph 1434, European Pharmacopoeia the 8th ed. (2011); URL: http: //www.edgm.eu.

10. Фармакопея СССР VIII, Медгиз, Москва (1952).

11. Государственная фармакопея РФ ХII изд., часть I, Научный центр экспертизы средств медицинского применения, Москва (2007), сс. 119_--_123.

12. Государственная Фармакопея СССР X изд., Медицина, Москва (1968), сс. 748_--_755.

13. Государственная фармакопея СССР ХI изд., вып. 1, Медицина, Москва (1987), cc. 165_--_175.

14. Japanese Pharmacopoeia XVI, The National Institute of Health Sciences (2011), pp. 29_--_30, 37_--_39; URL: https://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html.

15. Heavy metals, General chapter <231>, USP 37/NF 32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

16. Heavy metals, General chapter 2.4.8, European Pharmacopoeia the 8th ed. (2011); URL: http: //www.edgm.eu.

17. Limit Tests, British Pharmacopoeia, Vol. V, Appendix VII (2013); URL: https://www.mhra.gov.uk/pharmacopoeia.

18. Pharmacopoeia of the people’s republic of China, Vol. 2, Appendix VIII. Chinese Pharmacopoeia Commission, People Medical Publishing House (2005), pp. A-62_--_A-65.

19. J. E. Bowen, Pl. Physiol., 44, 255_--_261 (1969).

20. J. Antonovics, A.D. Bradshaw and R.G. Turner, Adv. Ecol. Res, 7, 1_--_85 (1971).

21. М.Т. Абуталыбов, Значение микроэлементов в растениеводстве, Азернешр, Баку (1961).

22. ГОСТ 24027.2-80, Сырье лекарственное растительное. Методы определения влажности, содержания золы, экстрактивных и дубильных веществ, эфирного масла, Изд-во стандартов, Москва (1980).

23. Государственная фармакопея СССР ХI изд., Т. 2, Медицина, Москва (1990), сс. 148_--_149, 160_--_161, 252_--_256.

24. Государственная Фармакопея СССР X изд., Медицина, Москва (1987), сс. 207_--_208, 278_--_279, 290_--_291, 295_--_297, 311_--_312, 342_--_343, 577_--_579, 614_--_615, 700.

25. Herbal drugs, herbal drug preparations and herbal medicinal products, British Pharmacopoeia, V. IV (2013); URL: https://www.mhra.gov.uk/pharmacopoeia.

26, Elemental impurities --- limits, General chapter <232>, USP 37/NF32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

27. Fats and fixed oils, General chapters <401>, USP 37/NF32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

28. Elemental contaminants in dietary supplements, General chapter <2232>, USP 37/NF32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

29. Elemental impurities --- procedures, General chapter <233>, USP 37/NF32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

30. Botanical extracts, General Chapter <565>, USP 37/NF32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

31. Articles of botanical origin, General Chapter <561>, USP 37/NF32 (2014); URL: https://www.uspnf.com/.

32. Monographs for Preparations Related to Crude Drugs, Japanese Pharmacopoeia the XVI ed., The National Institute of Health Sciences (2011), pp. 21_--_23; URL: https://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html.

33. Tests for Crude Drugs. General Chapter 5, Japanese Pharmacopoeia the XVI ed., The National Institute of Health Sciences (2011), pp. 117_--_120; URL: https://www.pmda.go.jp/english/pharmacopoeia/online.html.

34. Pharmacopoeia of the people’s republic of China, Vol. 2, Appendix VII, Chinese Pharmacopoeia Commission, People Medical Publishing House (2005), pp. A-56_--_A-58.

35. Pharmacopoeia of the people’s republic of China, Vol. 1, Appendix IX. Chinese 54. Pharmacopoeia Commission, People Medical Publishing House (2005), pp. A-57_--_A-61.

36. Heavy metals in herbal drugs and fatty oils, General Chapter 2.4.27., European Pharmacopoeia the 8th ed., Supplement 8.2. (2014); URL: http: //www.edgm.eu.

37. Н. Г. Зырин, Е. В. Каплунова, А. В. Сердюкова, Химия в сельском хозяйстве, 23(6), 45_--_48 (1985).

38. Н. А. Черных, Агрохимия, № 3, 68_--_76 (1991).

39. C. D. Foy, R. L. Chaney and M. C. White, Ann Rev. Pl. Phys, N. 29, 511_--_526 (1978).

40. B. Freedman and T. C. Hutchinson, Lepp N. W. (ed.), Effect of heavy metal pollution on plants, V. 2, Applied Science Publishers, London and New Jersey (1981), pp. 35_--_94.

41. K. Jiumura, H. Ito, M. Chino, et al., Proc. Inst. Sem., SEFMIA, Tokyo (1977).

42. Приказ МЗ № 95 от 12.04.95 О пересмотре нормативной документации на лекарственные средства и лекарственное растительное сырье; URL: https://russia.bestpravo.ru/fed1995/data03/tex15545.htm.

43. K. B. Blake, Pharm. Forum, 21(6), 1632_--_1637 (1995).

44. T. Wang, J. Wu, R. Hartman, et al., J. of Pharm. Biomed. Anal., 23, 867_--_890 (2000).

45. WHO guidelines for assessing quality of herbal medicines with reference to contaminants and residues, World Health Organization, Geneva, Switzerland (2007).

46. WHO guidelines on good agricultural and collection practices (GACP) for medicinal plants, World Health Organization, Geneva, Switzerland (2003).

47. Bekanntmachung von Empfehlungen f#r H#chstmengen an Schwermetallen bei Arzneimitteln pflanzlicher und tierischer Herkunft (Arzneimittel-Kontaminanten-Empfehlungen --- Schwermetalle), Bundesministerium f#r Gesundheit, German Ministry of Health promulgation (1991); BMG 355_--_5135.

48. WHO monographs on selected medicinal plants, Vol. 1, World Health Organization, Geneva, Switzerland (1999).

49. Herbal drugs, monograph 1433, European Pharmacopeia the 7th ed., Supplement 7.3, Strasbourg (2011).

50. Heavy metals in herbal drugs and fatty oils, General Chapter 2.4.27., European Pharmacopoeia the 4th ed., Supplement 4.4, Strasbourg (2002), pp. 3238_--_3239.

51. Methods in pharmacognosy, General Chapter 2.8, European Pharmacopoeia the 3th ed., Strasbourg (1996), pp. 119_--_125.

Фармакопея; ЛС; Фитопрепараты; ЛРС

1; 2; 3; 4

ГФ X, ГФ XI, ГФ XII; Fe, Zn, As --- индивидуальное определение (колориметрия), тяжелые металлы --- суммарно (колориметрия) [11_--_13]; тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [23, 24]; общая зола, зола, не растворимая в HCl [23, 24]

BP, 2013 г.; As, Fe, Pb --- индивидуальное определение (колориметрия), тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [17]; Cd, Cu, Fe, Pb, Ni, Zn, As, Hg --- индивидуальное определение (AAC) [25]; Cd, Cu, Fe, Pb, Ni, Zn, As, Hg ---индивидуальное определение (AAC) [25], общая зола, зола, не растворимая в HCl [25]

USP 37/NF 32; Cd, Pb, As, Hg, Ir, Os, Pd, Pt, Rh, Ru, Cr, Mo, Ni, V, Cu --- индивидуальное определение (ИСП-МС, ИСП-АЭС) [26_--_29], тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [15]; Pb, Cd, As, Hg, Cu, Fe, Ni, Zn --- индивидуальное определение (AAC) [27], тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [30]; общая зола, зола, не растворимая в HCl [31]

JP XVI; Fe, As --- индивидуальное определение (колориметрия), тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [14]; тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [32]; общая зола, зола, нерастворимая в HCl [33]

PC 2005; Fe, Se, As --- индивидуальное определение (колориметрия, УФ --- спектрофотометрия), тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [18]; нормируется в частных статьях [34]; Pb, Cd, As, Hg, Cu --- индивидуальное определение (ААС, ИСП-МС), Fe, As --- индивидуальное определение (колориметрия), тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия), общая зола, зола, не растворимая в HCl [35]

EP 8.2; тяжелые металлы --- суммарное определение (колориметрия) [16]; As, Cd, Cu, Ni, Pb, Hg --- индивидуальное определение (ААС) [36]; As, Cd, Cu, Ni, Pb, Hg --- индивидуальное определение (ААС) [36]
Таблица 2. Различия в национальных требованиях к максимально допустимым уровням тяжелых металлов в ЛРС

Страна; Предельное содержание тяжелых металлов, мг/кг; +; +; +; +; +

^; As; Pb; Cd; Hg; Сr; Суммарно

Германия [63]; -; 5; 0,2; 0,1; -; -

Великобритания [25]; -; 5; 1,0; 0,1; -; -

Канада [45]; 5; 10; 0,3; 0,2; 2; -

Китай [45]; 2; 10; 1,0; 0,5; -; 20

Таиланд [45]; 4; 10; 0,3; -; -; -

Корея [45]; -; -; -; -; -; 30

ВОЗ, 1999 г. [48]; -; 10; 0,3; ; -; -

EP 7.3, 2011 г. [49]; -; 5; 1; 0,1; -; -

USP37/NF32а 2014 г.[28]; 1,5; 1; 0,5; 1,5; -; -

а Требования к пищевым добавкам.
N. E. Kuzmina, V. M. Shchukin, E. Y. Severinova, V. A. Yashkir, V. A. Merkulov

The change in the approach to the valuation of heavy metals in herbal drugs, herbal preparations and medical products

Federal State Budgetary Institution “Scientific Center for Expertise of Medical Application Products” of the Ministry of Health of the Russia, 127051 Moscow, Petrovsky Boulevard, 8Schukin@expmed.ru

It was identified the differences leveling trend in the approaches to the problem of heavy metals valuation in medicines, herbal medicines based on the analysis of regulatory documents. It has been shown that the basic valuation principle of heavy metals is selective detection now.