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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-41849
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/4184/


Laszczyk, Melanie

Triterpentrockenextrakt aus Birkenkork (Betula alba cortex)Untersuchungen zur chemischen Zusammensetzung, Galenik, Penetration und pharmakologisch-biologischen Wirkung

Triterpene dry extract of the outer bark of birch (Betula alba cortex)Investigations of its chemical composition, galenic possibilities, penetration and pharmacological-biological effects

Dokument1.pdf (18.479 KB) (md5sum: 2fbeda0eab94b4f77214631680087b76)

Kurzfassung in Deutsch

Für Triterpene sind zahlreiche pharmakologische Wirkungen, z.B. antitumorale, antientzündliche, antibakterielle und antivirale beschrieben. Der Triterpengehalt des in der Holzindustrie in großen Mengen als Abfall anfallenden Birkenkorks konnte mit durchschnittlich 18,7% bestimmt werden. Im Kork (K) wie in seinem Triterpentrockenextrakt (TE) wurden die Triterpene Betulin (K: 15,0%; TE: 77,8%), Lupeol (K: 1,8%; TE: 2,5%), Betulinsäure (K: 1,0%; TE: 3,1%), Oleanolsäure (K: 0,4%; TE 1,4%), Erythrodiol (K: 0,3%; TE: 2,4%) und Betulinsäuremethylester (K: 0,2%; TE: 0,5%) analysiert. Bisher finden diese Substanzen trotz ihres pharmakologischen Potenzials und ihrer Verfügbarkeit keine breite therapeutische Anwendung. Dies ist wohl durch ihre geringe Löslichkeit in Wasser (TE: < 0,3 µg/ml) oder Ölen (TE: 5 mg/ml) bedingt. Eine galenische Lösung für die topische Anwendung von Triterpenen bietet die hier nachgewiesene Oleogelbildung des untersuchten TE. Sie basiert auf Partikel-Partikel-Wechselwirkungen, die vor allem durch die Partikeloberfläche und –struktur beeinflusst werden.
Anhand der Leitsubstanz Betulin wurde für das TE-Oleogel die Penetration durch das Stratum corneum an Haut gesunder freiwilliger Probanden nachgewiesen. Die Penetration ist Voraussetzung für eine Wirkung der Substanzen in der Epidermis. Unsere klinischen Erfahrungen mit dem TE-Oleogel zeigen Wirkungen bei der Behandlung aktinischer Keratose und entzündlicher Hauterkrankungen. Um die Effekte des TE näher definieren zu können, wurden in vitro Versuche an Keratinozyten (HaCaT) und Hautkrebszelllinien (A-431, Cal-39) durchgeführt. Generell wurde eine moderate Toxizität nachgewiesen. Außerdem konnte eine caspasenabhängige Apoptoseinduktion an allen getesteten Zelllinien durch den TE gezeigt werden, die nicht nur auf die dafür bekannte Betulinsäure zurückzuführen ist. Auch konnte für die TE-Hauptkomponente Betulin als Einzelsubstanz erstmalig dieser Effekt belegt werden. Befinden sich die Keratinozyten im intakten Zellverband der Epidermis (ex vivo Modell) wirkt der TE ebenfalls apoptoseinduzierend, jedoch spezifisch auf Keratinozyten am Übergang zum Stratum corneum. Zusammen mit der ebenfalls gezeigten Inhibition der in der Karzinogenese wichtigen Faktoren COX-2 und EGFR ließen sich so verschiedene Angriffspunkte des TE bezüglich seiner Wirkung bei aktinischer Keratose aufzeigen und die klinischen Daten untermauern.
Bezüglich der anti-inflammatorischen Wirkung wurde neben der COX-2-Inhibition ein direkter Einfluss des TE in vitro auf dendritische Zellen gezeigt. Ihre Morphologie, sowie die Expression der für die Stimulation der T-Zellen notwendigen Kofaktoren (CD40, CD80, CD86, HLA-DR) wird so beeinflusst, dass eine Aktivierung von T-Zellen in einer allogenen Reaktion nicht mehr erfolgt.
Die Arbeit spannt den Bogen vom Rohstoff über die Galenik, Wirkstofftransport bis hin zur pharmakologischen Wirkung des TE und belegt damit seine Bedeutung als pharmakologischer Wirkstoff.


Kurzfassung in Englisch

A variety of pharmacological effects are known for triterpenes. Anti-tumor, anti-inflammatory, anti-bacterial and anti-viral effects are described. The outer bark of birch is produced as a waste product by the pulp and veneer industry. The outer bark of birch (B) and its triterpene dry extract (TE) has an average triterpene content of 18,2% (w/w). Betulin (B: 15,0%; TE: 77,8%), lupeol (B: 1,8%; TE: 2,5%), betulinic acid (B: 1,0%; TE: 3,1%), oleanolic acid (B: 0,4%; TE: 1,4%) and erythrodiol (B: 0,3%; TE 2,4%).
Despite their high pharmacologic potential, there is almost no therapeutic use of these triterpenes. One problem is their low solubility in water (TE < 0,3 µg/ml) or in oil (TE: 5 mg/ml). Here, it is shown that the TE is able to form an oleogel. Thus a topical application is possible. The formation of the oleogel structure is given by particle-particle interactions which are influenced by the surface area and surface structure of the TE-particles.
Penetration of the TE-oleogel through the Stratum corneum of healthy volunteers was shown by a tape stripping method. The penetration of a substance through the Stratum corneum is an important prerequisite for its bioavailability in the epidermis. Good clinical results were observed by treating actinic keratosis and inflammatory skin diseases with TE-oleogel. To investigate these effects of TE, in vitro assays with keratinocytes (HaCaT) and skin cancer cell lines were performed. A moderate toxicity was observed. But also a caspase dependent induction of apoptosis in all tested cell lines could be detected. This effect was already known for the single component betulinic acid. For the main component of TE, betulin, it is shown here for the first time.
Skin explants, in contrast to cell lines, allow to test the effects of TE on keratinocytes in their natural environment. When skin explants were treated with TE, only keratinocytes of the Stratum lucidum were susceptible to TE and showed DNA-fragmentation as an apoptotic marker. This could be an indication of a TE capacity to enhance terminal differentiation. TE also inhibited COX-2 and EGFR which are important factors in carcinogenesis. Taken together, these data confirm the clinical success of actinic keratosis treatment with TE oleogel and disclose some starting-points to investigate its mechanism.
With regard to the anti-inflammatory effect of TE a direct influence on dendritic cells in vitro was observed. By influencing the morphology and expression of surface proteins such as CD40 and CD86 on dendritic cells TE was able to suppress the activation of T-cells in an allogeneic mixed lymphocyte reaction.
This dissertation spans the bow from the raw material, the galenic possibilities of TE, its penetration to its pharmacological effects and confirms its relevance as an active pharmaceutical ingredient.


SWD-Schlagwörter: Triterpene , Penetration , Hautkrebs , Epidermis
Freie Schlagwörter (deutsch): Oleogel , dendritische Zellen
Freie Schlagwörter (englisch): triterpene , betulin , skin cancer , penetration , oleogel
Institut: Univ.-Hautklinik
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Martin, Stefan (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 18.12.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 28.01.2008
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