FITOTERAPIE

Metalele grele în plantele medicinale – mit sau adevăr?

 Heavy metals in medicinal plants – myth or true?

Cerasela Elena Gîrd

First published: 30 octombrie 2019

Editorial Group: MEDICHUB MEDIA

DOI: 10.26416/FARM.190.5.2019.2631

Abstract

At present, the society is facing a paradox, namely, as the technology and the industry are more efficient, the consumption need for various chemicals increases, which determines the evolution of adverse effects on human health, but also on the environment.
The presence of heavy metal residues in medicinal plants raises a big problem at the moment regarding the safety of the combination in the treatment, especially for long periods, of those food/nutritional supplements obtained from contaminated raw materials.

Keywords
medicinal plants, heavy metals

Rezumat

În prezent, societatea se confruntă cu un paradox – şi anume, cu cât tehnologia şi industria sunt mai performante, cu atât creşte şi necesarul de consum pentru diverse substanţe chimice, fapt care determină evoluţia efectelor nefavorabile asupra sănătăţii umane, dar şi asupra mediului.
Prezenţa reziduurilor de metale grele în plantele medicinale ridică în momentul acesta o mare problemă în ceea ce priveşte siguranţa asocierii în tratament, în special pentru perioade îndelungate, a acelor suplimente alimentare/nutritive obţinute din materii prime contaminate. 

Care sunt sursele de metale grele?

În atenţia organizaţiilor internaţionale sunt peste 35 de metale, 23 dintre acestea intrând în categoria metalelor grele: stibiu (Sb), arsen (As), bismut (Bi), cadmiu (Cd), ceriu (Ce), crom (Cr), cobalt (Co), cupru (Cu), galiu (Ga), aur (Au), fier (Fe), plumb (Pb), magneziu (Mg), mercur (Hg), nichel (Ni), platină (Pt), argint (Ag), telur (Te), taliu (Tl), staniu (Sn), uraniu (U), vanadiu (V) şi zinc (Zn). Se ştie că nu toate metalele fiind dăunătoare organismului uman, unele dintre ele sunt esenţiale în desfăşurarea proceselor metabolice. De exemplu, magneziul este implicat în sinteza proteinelor, controlul glicemiei, previne aritmia cardiacă, zincul este implicat în buna funcţionare a tiroidei, a sistemului imunitar, a aparatului reproducător etc.

Metalele grele se găsesc în diferite concentraţii în sol, apă, aer, alimente de origine vegetală sau animală, în funcţie de diferiţi factori care determină poluarea acestora(1).

Aerul poate constitui o sursă de contaminare, reprezentând o cale de vehiculare a metalelor şi de depunere a lor pe sol şi pe plante (de exemplu, emisia de plumb de la automobile). Contaminarea cu metale grele a aerului este rezultatul numeroaselor activităţi antropogene: combustia cărbunelui, petrolului, producţia de metale neferoase, producerea de oţel şi fier, producţia de ciment, instalaţii pentru epurarea gazelor reziduale, acumularea şi incinerarea deşeurilor etc.

Sursele de metale în sol pot fi: folosirea fertilizatorilor, pesticide care conţin metale (fungicide care conţin mercur, cupru, arsen, zinc etc.). Bineînţeles că, în funcţie de tipul solului şi de localizarea geografică, acesta conţine cantităţi ridicate de metale grele (Baia Mare, Copşa Mică) sau poate fi deficient în acestea. Nivelurile concentraţiilor de metale grele în soluri uscate necontaminate menţionate în literatură sunt: crom 50 µg/g, cobalt 8 µg/g, cupru 12 µg/g, plumb 15 µg/g, magneziu 450 µg/g, molibden 1,5 µg/g, nichel 25 µg/g, vanadiu 90 µg/g, cadmiu 0,4 µg/g, mercur 0,06 µg/g, zinc 40 µg/g(2). Niveluri ridicate natural în sol pot rezulta ca urmare a proceselor geologice, însă în cea mai mare parte rezultă în urma agriculturii şi a activităţii industriale.

Apa poate fi o sursă importantă de contaminare, ca urmare a deversărilor, activităţii staţiilor de epurare şi preepurare, descărcării apelor de canalizare, a deşeurilor menajere. Duritatea apei şi conţinutul de compuşi organici pot determina îmbogăţirea acesteia cu plumbul din conductele străbătute(3).

De asemenea, o importantă sursă de contaminare cu metale grele a alimentelor poate fi contactul cu maşinile, instalaţiile sau utilajele de prelucrare, păstrarea conservelor în ambalaje metalice etc.

Pentru depistarea metalelor grele existente în organismul nostru, cea mai relevantă este analiza firului de păr (analiza minerală tisulară). Testele de sânge sau urină nu sunt concludente, deoarece metalele grele se acumulează în ţesutul gras, păr şi unghii.

Simptomele intoxicării cu un metal greu nu sunt dificil de recunoscut, din cauza faptului că acestea sunt, de obicei, severe, rapide şi pot fi asociate cu un eveniment recent (expunere sau ingerare). Simptomele sunt: crampe, greaţă şi vărsături, durere, transpiraţie, dureri de cap, respiraţie greoaie, confuzie, dificultăţi în ceea ce priveşte capacitatea de a gândi, a merge şi a vorbi, convulsii etc. Simptomele intoxicării cronice (se desfăşoară pe perioade lungi) sunt la fel de uşor de recunoscut ca şi celelalte, doar că acestea seamănă foarte mult cu simptome ale altor afecţiuni şi uneori acestea pot să dispară şi să apară şi astfel se întârzie căutarea unui tratament, persoana în cauză crezând că simptomele au alte cauze. Simptomele intoxicării cronice cu metale grele sunt: dificultăţi în ceea ce priveşte capacitatea de a gândi, a merge şi a vorbi, nervozitate şi instabilitate emoţională, insomnie, greaţă, letargie etc.

Toxicitatea metalelor grele poate deteriora funcţionarea creierului, a plămânilor, a rinichiului, a ficatului, a compoziţiei sângelui şi a altor organe importante. Expunerea poate duce la progresul treptat al proceselor degenerative fizice, musculare şi neurologice care imită boli cum ar fi scleroza multiplă, boala Parkinson, boala Alzheimer şi distrofia musculară(4).

Plantele au capacitatea de a absorbi substanţe minerale din sol prin rădăcină, dar şi prin organele aeriene, îndeosebi prin frunze. Această proprietate a plantei nu este întotdeauna benefică. Odată cu absorbţia substanţelor minerale din sol, plantele acumulează/stochează şi metale grele. Astfel, prin folosirea plantelor medicinale, fie pentru prepararea unui ceai, fie prin folosirea unor părţi ale plantei (cu scopul obţinerii unui produs medicamentos), fie cu scopul obţinerii unui extract sau tincturi, acestea pătrund în organismul uman. În cantităţi mici, menţin funcţionarea organismului, iar în cantităţi mai mari pot deveni toxice sau periculoase.

Cercetări anterioare privind cuantificarea metalelor grele în diferite specii medicinale şi alimentare

L. Barbes şi colab. (2014) au studiat acumularea metalelor grele în frunzele şi scoarţa de Populus nigra L. Au fost identificate, dar şi determinate cantitativ prin spectrometrie de absorbţie atomică (AAS) următoarele metale grele: Cu, Ni, Zn şi Cd. Probele au fost prelevate din două zone poluate din regiunea Năvodari. Rezultatele obţinute au arătat faptul că frunzele de plop negru pot fi folosite ca bioindicatori în cazul în care solul este contaminat cu urme de metale grele(5).

Rădulescu şi colab. (2013) au studiat metalele grele din patru plante medicinale perene: Matricaria ­recutita L., Taraxacum officinale L., Achillea millefolium L. şi Hypericum perforatum L. Probele au fost recoltate tot din regiunea Năvodari. În urma studiului s-a concluzionat că plantele medicinale pot absorbi concentraţii semnificative de metale grele din sol şi din atmosfera contaminată, indusă de traficul auto, dar şi de rafinăria petrolieră aflată în vecinătate(6).

Vrînceanu şi colab. (2008) au studiat potenţialul de acumulare a metalelor grele în ţesutul plantelor dintr-o zonă afectată de emisiile provenite de la platforma industrială din zona Copşa Mică. Au fost prelevate aproximativ 118 probe de plante medicinale şi 103 probe de sol. Analizele efectuate pentru determinarea metalelor grele (Cd, Zn şi Pb) au arătat că speciile Equisetum pratense Ehrh., Cynodon dactylon L. (Pers.), Verbascum phlomoides L., Calamagrostis pseudophragmites (Haller f.) Koeler şi Asclepias syriaca L. au acumulat cantităţi mari de metale grele în ţesuturile lor ca urmare a poluării solului(7).

Într-un laborator autorizat, metodele special dezvoltate în scopul determinării conţinutului de metale grele au permis aplicarea cu succes la numeroase matrice de produse vegetale recoltate de la diferite specii medicinale sau alimentare (frunze de roiniţă, flori de levănţică, codiţe de cireşe, fructe de căpşuni). Din păcate, rezultatele obţinute nu au fost deloc încurajatoare (tabelul 1).
 

Tabelul 1. Cuantificarea conţinutului de metale grele în anumite probe vegetale
Tabelul 1. Cuantificarea conţinutului de metale grele în anumite probe vegetale

Frunzele de roiniţă şi florile de levănţică sunt des asociate în fitoterapie pentru acţiunea sedativă şi antispastică, codiţele de cireşe, pentru acţiunea diuretică, iar căpşunile sunt fructele savurate de toţi oamenii în special în perioada de primăvară, dar uneori şi toamna. Existenţa în aceste surse vegetale a unor metale grele, depăşite ca doze comparativ cu limita maximă permisă, ridică un mare semn de întrebare în ceea ce priveşte siguranţa în administrare. Este de înţeles că nu discutăm despre efecte secundare marcante la nivelul organismului când administrarea este ocazională, dar, de exemplu, ceaiul de codiţe de cireşe se administrează pe perioade lungi, deoarece susţine funcţionarea normală a rinichilor, este un bun drenor al căilor urinare, elimină excesul de apă acumulat în organism etc.

Dacă ar fi să facem o corelaţie cu efectele secundare induse de metalele grele, de exemplu, cadmiul afectează în sens negativ metabolismul calciului, practic substituie calciul de la nivel osos, conducând la diferite afecţiuni (osteomalacie, osteoporoză, hipercalciurie, poliartrită reumatoidă etc.), substituie zincul din carboxipeptidază, enzima din pancreas şi intestin responsabilă de digestia proteinelor. Excesul de cupru ar putea genera stări de anxietate/agitaţie, tinitus, dificultate de concentrare etc. În cazul unei acumulări de plumb, simptomele acute sunt stările de oboseală, pierderea poftei de mâncare, iritabilitatea, insomnia, tulburări la nivelul aparatului digestiv. Mercurul generează tulburări de memorie, respiratorii, locomotorii etc.

Un semnal de alarmă este tras şi de cercetătorii din diferite ţări. Astfel, T. Barman şi colab. (2019) au determinat, în probele de ceai negru cultivate în şase regiuni din India, reziduuri de metale grele, reprezentate de Cr şi As, concentraţiile fiind de 10,33 şi, respectiv, 0,11 µg/kg-1 pv. Deoarece ceaiul este consumat ca băutură foarte frecvent, nu doar în India, ci pe tot globul, a fost urmărit şi transferul acestor metale grele în infuzie. Cantitatea de Cr şi As determinată în infuzie a fost mult mai mică (<0,20 până la 1,38 µg/kg-1 pv pentru Cr şi <3,60 până la 34,79 µg/kg-1 pentru As) comparativ cu produsul vegetal. Rata de transfer a metalelor grele în infuzie a fost de 5,96% pentru Cr, respectiv 8,53% pentru As. Interesant este că, deşi aparent prezintă o rată de transfer mică, aceste metale grele se regăsesc în infuzie(8).

L. Luo şi colab. (2019) trag un mare semnal de alarmă asupra reziduurilor de pesticide şi metale grele determinate în specii de plante medicinale folosite în medicina chinezească(9).

În Rosa sp. (Rosa damascene Mill., R. bourboniana, R. Gruss-an-Teplitz şi R. centifolia L.), M. Ahsan şi colab. (2018) au evidenţiat modificările anatomice induse în urma folosirii la irigare a unor ape uzate cu conţinut de metale grele (Co, Cu, Cd, Pb) peste limită. Specia Rosa centifolia L. a fost cea mai sensibilă la acumularea metalelor grele, iar conţinutul acestora a fost asociat cu modificările anatomice induse(10).

Într-un alt studiu, N. Kumar şi colab. (2018) au cuantificat metale grele în 20 de specii medicinale vândute frecvent în piaţa locală, în tratamentul diferitelor afecţiuni. Conţinutul determinat în metalele grele variază în limite foarte largi: cupru (2,42-19,14 µg/g-1), cadmiu (0,01-2,1 µg/g-1), crom (17,63-58,83 µg/g-1), fier (7,61-322,6,6 µg/g‑1) şi plumb (13-54.47 µg/g-1), în timp ce concentraţia totală de metal a fost cuprinsă între 44,73 şi 385,15 µg/g−1. Rezultatele au evidenţiat concentraţii de plumb şi crom peste limitele stabilite de OMS(11).

Y. Geng şi colab. (2019) trag un semnal de alarmă asupra rădăcinilor de Panax notoginseng achiziţionate din pieţele de profil din China (Honghe, Kunming şi Wenshan în provincia Yunnan). Metalele grele identificate şi cuantificate au fost As, Cd, Cu şi Pb, iar în cele peste 50 de probe analizate, se pare că acestea au un conţinut mult depăşit(12).

Într-un studiu recent, J. Pandey şi colab. (2019) au demonstrat importanţa culturilor de plante aromatice în scopul remedierii situsurilor poluate cu metale grele. Cele mai promiţătoare rezultate pentru fitoremedierea siturilor contaminate cu metale grele au fost identificate la speciile aromatice din familiile  Poaceae, Lamiaceae, Asteraceae şi Geraniaceae. Anumite specii din aceste familii acţionează ca potenţiali fitostabilizatori, hiperacumulatori şi biomonitorizori de metale grele. Foarte important este faptul că uleiul volatil obţinut din culturile aromatice folosite ca fitostabilizatori nu este contaminat în mod semnificativ de metale grele. Astfel, plantele aromatice apar ca un candidat ideal pentru fitoremediere(13).

Concluzie

Determinarea calităţii materiilor prime vegetale (cu destinaţie alimentară sau terapeutică), inclusiv determinarea conţinutului de metale grele, este absolut necesară pentru siguranţa în administrarea acestora.  

Bibliografie

  1. Wang H, Arne O, Heavy Metal Pollution in Air-Water-Soil-Plant System of Zhuzhou City, Hunan Province, China. Water, air and soil pollution. 2003;147:79-107.
  2. Wuana R, Okieimen F, Heavy metals in contaminated soils: a review of source, chemistry, risks and best available strategies for remediation. ISRN Ecology. 2011.
  3. Hoaghia M, Roman C, Kovacs E, Tanaselia C, Ristoiu D, The evaluation of the metal contamination of drinking water sources from Medias town, Romania using the metal pollution indices, Studia UBB Chemia, 2016;461-471 .
  4. Monisha J, Tenzin T, Naresh A, Blessy BM, Krishnamurthy NB, Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip Toxicol. 2014,7(2):60-72.
  5. Barbes L, Barbulescu A., Radulescu C, Chelarescu E, Determination of heavy metals in leaves and bark of Populus Nigra L by atomic absorption spectrometry. Romanian Reports in Physics 2014; 66(3):877-886.
  6. Rădulescu C, Stihi C, Popescu I, Ionita I., Dulama I, Chilian A, Bancuta O, Chelarescu E, Let D, Assestment of heavz metals level in some perennial medicinal plants bz flame atomic absorbtion spectrometry. Romanian Reports in Physics. 2013;65(1):246-260.
  7. Vranceanu N, Motelica D, Dumitru M, Gament E, Accumulation of heavy metals in soils and vegetation from Copsa Mica area; Bulletin UASVM, Agriculture 2008;65(2).
  8. Barman T, Barooah AK, Goswami BC, Sharma N, Panja S, Khare P, Karak T, Contents of Chromium and Arsenic in Tea (Camellia sinensis L.): Extent of Transfer into Tea Infusion and Health Consequence. Biol Trace Elem Res. 2019; doi: 10.1007/s12011-019-01889-y.
  9. Luo L, Dong LL, Li MZ, Liang YC, Wei GF, Zhang YY, Qian ZZ, Chen SL, RAM study on general standard of maximum residue limits for pollution-free traditional Chinese medicine based on Chinese Pharmacopoeia formula, Zhongguo Zhong Yao Za Zhi. 2019;44(11):2197-2207. doi: 10.19540/j.cnki.cjcmm.20190514.101.
  10. Ahsan M, Younis A, Jaskani MJ, Tufail A, Riaz A, Schwinghamer T, Tariq U, Nawaz F, Heavy metal accumulation imparts structural differences in fragrant Rosa species irrigated with marginal quality water. Ecotoxicol Environ Saf. 2018;15(159):240-248. doi: 10.1016/j.ecoenv.2018.05.003.
  11. Kumar N, Kulsoom M, Shukla V, Kumar D, Priyanka, Kumar S, Tiwari J, Dwivedi N, Profiling of heavy metal and pesticide residues in medicinal plants, Environ Sci Pollut Res Int. 2018;25(29):29505-29510. doi: 10.1007/s11356-018-2993-z.
  12. Geng Y, Jiang L, Jiang H, Wang L, Peng Y, Wang C, Shi X, Gu J, Wang Y, Zhu J, Dai L, Xu Y, Liu X, Assessment of heavy metals, fungicide quintozene and its hazardous impurity residues in medical Panax notoginseng (Burk) F.H.Chen root, Biomed Chromatogr. 2019;33(2):e4378. doi: 10.1002/bmc.4378.
  13. Pandey J, Verma RK, Singh S, Suitability of aromatic plants for phytoremediation of heavy metal contaminated areas: a review, Int J Phytoremediation. 2019;21(5):405-418. doi: 10.1080/15226514.2018.1540546.
  14. *EU Regulation no. 1881/2006 .
  15. *General standard for contaminants and toxins in food and feed (Codex Stan 193-1995) *GB 2762: Maximum levels of contaminants in food.