Brzoza biała (INCI: Betula Alba) to najbardziej rozpowszechnione drzewo w Europie, Azji i Ameryce Północnej. Posiada charakterystyczną sylwetkę o ażurowej koronie i wyróżniającą białą korę. Kolor ten brzoza zawdzięcza betulinie, substancji o wielokierunkowym, dobroczynnym działaniu. Brzoza jest jedną z ważniejszych roślin leczniczych: sok z brzozy (oskoła) jest znany ze swych właściwości dietetyczno-leczniczych, napary z liści są pomocne przy schorzeniach nerek, a z drewna i kory pozyskuje się dziegieć, naturalny preparat, skuteczny w przypadku wielu schorzeń skórnych.
Ekstrakt z kory brzozy to mieszanina betuliny (>95%), kwasu betulinowego oraz lupeolu. Zawiera ponadto kwas oleanolowy, kwasy fenolowe (chlorogenowy, kawowy) oraz skondensowane katechiny. Betulina należy do grupy triterpenów, jest jedną z pierwszych substancji wyodrębnionych z materiału roślinnego. Największe jej ilości znajdują się w zewnętrznej warstwie kory białych gatunków brzóz. Zawartość betuliny w korze brzozy może wahać się od 20 do 30% i jest ona zlokalizowana w postaci krystalicznych skupisk w warstwie korowej, w dużych cienkościennych komórkach powstających na wiosnę. To od obecności betuliny pochodzi białe zabarwienie tych drzew.
Jakie zastosowanie ma ekstrakt z kory brzozy?
Związki chemiczne występujące w ekstrakcie z kory brzozowej (betulina, kwas betulinowy i lupeol) wykazują wiele interesujących właściwości farmakologicznych, są także cennymi surowcami kosmetycznymi. Istotne jest, że betulina i kwas betulinowy nie wykazują toksyczności do stężenia 500 mg/kg masy ciała, natomiast lupeol nie daje efektów ubocznych po podaniu (per os) dawki 2000 mg/kg.
Działanie antyoksydacyjne (przeciwutleniające) Substancje aktywne ekstraktu z kory brzozowej chronią komórki i tkanki przed tzw. stresem oksydacyjnym, który prowadzi do uszkodzenia składników komórek, szczególnie białek, lipidów i DNA. Nadmiar wolnych rodników przyczynia się do rozwoju wielu chorób cywilizacyjnych (nowotwory, miażdżyca, choroby neurodegeneracyjne), powoduje szybsze starzenie się organizmu. Badania wykazały, że betulina i kwas betulinowy posiadają silnie właściwości przeciwutleniające, tzn. niszczą nadtlenki i reaktywne formy tlenu (wolne rodniki) [21,27]. W przypadku stosowania zewnętrznego preparat zawierający betulinę chroni skórę przed wolnymi rodnikami i czynnikami rakotwórczymi oraz przyspieszającymi starzenie (np. promieniowanie jonizujące, UV).
Działanie przeciwnowotworowe Działanie przeciwnowotworowe betuliny zbadano na wielu różnych liniach komórek nowotworowych, m.in.: raka płuc [5], białaczki, raka wątrobowokomórkowego [6], raka żołądka i trzustki [7], raka okrężnicy, jamy ustnej i prostaty (zależnego hormonalnie). Kwas betulinowy wykazuje działanie cytotoksyczne w przypadku: czerniaka skóry [9], białaczki, białaczki limfoblastycznej [10], raka jelita grubego [28], piersi, szyjki macicy, prostaty [11], nerwiaka niedojrzałego [12], glejaka, raka jajnika i tarczycy [8]. Mechanizm działania substancji aktywnych, występujących w ekstrakcie z kory brzozy, opiera się na wywołaniu procesu apoptozy, czyli samobójczej śmierci, komórek nowotworowych. Badania farmakokinetyczne kwasu betulinowego pokazały, że największa koncentracja tego związku występuje właśnie w tkance objętej zmianami nowotworowymi [3]. Jest to związane m.in. z kwasowością środowiska wewnątrz komórki nowotworowej, którego pH (6.8) jest niższe niż w komórkach zdrowych [7]. Innym mechanizmem działania samej betuliny, odgrywającym szczególną rolę w profilaktyce chorób nowotworowych, jest zwiększenie produkcji cytokin we krwi, w szczególności czynnika martwiczego nowotworów (TNF-alfa) [13]. Cytokiny wpływają na pobudzenie komórek biorących udział w odpowiedzi immunologicznej organizmu. Ekstrakt z kory brzozy wykazuje działanie ochronne w przypadku ryzyka wystąpienia nowotworów skóry (czerniak, rak podstawnokomórkowy BCC, rak kolczystokomórkowy SCC) [9]. Patogeneza tego typu nowotworów jest związana szczególnie z uszkodzeniem komórek naskórka wskutek chronicznego promieniowania ultrafioletowego. Badania kliniczne potwierdzają wysoką skuteczność betuliny w redukowaniu znamion dysplastycznych oraz zmian typu rogowacenia słonecznego [29], które są stanami przedrakowymi (ponad 10% takich zmian przekształca się w nowotwór).
Działanie immunostymulujące i przeciwzapalne Działanie przeciwzapalne betuliny i kwasu betulinowego opiera się na hamowaniu wydzielania prostaglandyn, odpowiedzialnych za proces zapalny, powstawanie obrzęków i reakcję bólową. Badania wykazały, że substancje aktywne wyciągu z kory brzozy są również immunomodulatorami, tzn. regulują funkcje układu odpornościowego, wzmacniają odpowiedź immunologiczną i stymulują czynności samonaprawcze organizmu [22,23]. Przeciwwskazaniem są przeszczepy obcych tkanek. Przy stosowaniu preparatu zawierającego ekstrakt z kory brzozy w atopowym zapaleniu skóry oraz łuszczycy można zaobserwować zmniejszenie zmian skórnych, obrzęków oraz objawów świądu.
Działanie przeciwwirusowe Zbadano, że betulina działa przeciwwirusowo w przypadku następujących wirusów: opryszczki (HSV-1 i HSV-2), ECHO 6 [14] (wywołujących m.in.: zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zakażenie górnych dróg oddechowych, biegunki), grypy FPV [15]. Trwają badania nad działaniem antywirusowym betuliny i jej pochodnych na komórkach brodawczaka (wirus HPV, który może wywołać raka szyjki macicy i krtani). Kwas betulinowy jest obecnie szczegółowo badany pod kątem silnego działania przeciwwirusowego w kierunku HIV [16]. Pozytywne rezultaty otrzymano również w testach przeciwko wirusom: EMCV (wywołującego m.in.: zapalenie mózgu i mięśnia sercowego), zapalenia wątroby typu A i C, VSV (odpowiedzialnego za pęcherzykowate zapalenie jamy ustnej) [17].
Działanie przeciwbakteryjne i przeciwgrzybicze Kwas betulinowy i lupeol wykazują działanie przeciwgrzybicze i przeciwbakteryjne w stosunku do następujących szczepów: Sporothrix schenckii, Microsporum canis, Aspergillus fumigatus, Candida albicans, Cryptococcus neoformans, Candida guilliermondi, Candida spicata [31]. Kwas oleanolowy i betulinowy hamują rozwój takich szczepów bakterii, jak: Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Pseudomonas aeruginosa, Mycobacterium tuberculosi [18,31]. Czysta betulina wykazuje również działanie przeciwgrzybicze w kierunku Fusarium oxysporum. Dodatkowo udowodniono, że kwas betulinowy ma działanie antymalaryczne [19].
Działanie antyalergiczne Jak pokazały badania, ekstrakt brzozowy (składający się z betuliny, kwasu betulinowego i lupeolu) nie ujawnia właściwości immunotoksycznych i wywołujących alergię. Powoduje znaczną redukcję zmian skórnych i zmniejszenie objawów świądu [22]. W przeprowadzonych doświadczeniach wykazano, że betulina wchodząca w skład ekstraktu doprowadziła do zmniejszenia poziomu immunoglobulin typu E w surowicy krwi. Większe stężenie ekstraktu brzozowego może nawet zahamować wstrząs anafilaktyczny, będący najcięższą formą reakcji alergicznej organizmu [23]. Bardzo istotny jest fakt, że standaryzowany ekstrakt z kory brzozy, zawierający wyizolowane substancje czynne, nie wywołuje reakcji alergicznych nawet u osób uczulonych na pyłki. Ekstrakt taki pozbawiony jest cząsteczek białek budujących ziarna pyłków roślin (np. brzozy), czy niektórych grzybów pleśniowych. Z tego względu preparaty zawierające betulinę i kwas betulinowy są całkowicie bezpieczne dla alergików.
Działanie regulujące proces melanogenezy w skórze Betulina reguluje proces wytwarzania i dystrybucji melaniny w skórze na drodze inhibicji enzymu tyrozynazy (który odpowiada za przekształcenie tyrozyny w barwnik – melaninę). Właściwość ta ma zastosowanie w profilaktyce i pielęgnacji skóry z zaburzoną syntezą melanin (piegi, znamiona barwnikowe, ostuda, bielactwo). Preparaty z betuliną skutecznie zapobiegają pojawianiu się nieprawidłowych zmian barwnikowych w skórze, które mogą prowadzić do rozwoju czerniaka [32].
Działanie regulujące proces syntezy kolagenu i elastyny Jak wykazały badania kwas betulinowy hamuje enzym elastazę (który rozkłada elastynę) i skutecznie chroni skórę przed utratą sprężystości. Ponadto stymuluje syntezę kolagenu, głównego białka tkanki łącznej, posiadającego bardzo dużą odporność na rozciąganie, stąd odpowiadającego za elastyczność skóry. Produkty, w składzie których występują betulina i kwas betulinowy, zapobiegają wiotczeniu skóry ni powstawaniu cellulitu.
Inne właściwości i zastosowanie Betulina wykazuje działanie żółciotwórcze i żółciopędne, uaktywnia działania ochronne na komórki wątroby. W tym miejscu należy zwrócić uwagę, aby preparatu zawierającego związki aktywne kory brzozowej nie stosować w potwierdzonej niedrożności dróg żółciowych, a w przypadku kamicy skonsultować się z lekarzem. Najnowsze badania wykazały również, że betulina ma działanie lipotropowe (obniża poziom lipidów we krwi, wątrobie, tkance tłuszczowej) i wspomaga metabolizm organizmu. Kwas betulinowy skutecznie hamuje sekrecję kwasów żołądkowych, a zatem powoduje zmniejszenie zmian zapalnych w przewodzie pokarmowym [24]. Potwierdzono także działanie betuliny i lupeolu, jako związków odpowiedzialnych za zmniejszanie uszkodzenia kanalików nerkowychi obniżenie wskaźników odkładania kryształów w nerkach. Ekstrakt z kory brzozy, zawierający betulinę i kwas betulinowy, przyspiesza regenerację tkanek, działając równocześnie antyseptycznie w przypadku ran trudno gojących się i po oparzeniach. Ponadto przyspiesza ziarninowanie i zabliźnianie się ran, ograniczając wielkość blizny, nie dopuszcza do zwyrodnienia tkanek. W przypadku zastosowania zewnętrznego na skórę głowy wzmacnia cebulki włosów, stymuluje odrost włosów w przypadku łysienia plackowatego, u kobiet w łysieniu po porodzie, łysieniu łojotokowym, po chemioterapii.
BIBLIOGRAFIA:
A. Sami, M. Taru, K. Salme, Yli-Kauhaluoma Jari, 2006. Pharmacological properties of the ubiquitous natural product betulin. European Journal of Pharmaceutical Sciences 29. 2. E.W.H. Hayek, U. Jordis, W. Moche, F. Sauter, 1989. A bicentennial of betulin. Phytochemistry, Vol. 28.3 J.Achrem-Achremowicz, Z. Janeczko, 2002. Betulina – prekursor nowych środków leczniczych. Farmacja Polska, Tom 58. 3. Y. Geun Shin, K. Hee Cho, S.M. Chung, J.. Graham, T.K. Das Gupta, J.M. Pezzuto, 1999. Determination of betulinic acid in mouse blood, tumor and tissue homogenates by liquid chromatographu-electrospray mass spectrometry. Journal of Chromatography. 4. S. Jager, M.N. Laszczyk, A. Scheffler, 2008. A preliminary Pharmacokinetics Study of Betulin, the Main Pentacyclic Triterpene from Extract of Outer Bark of Birch (Betulae alba cortex). Molecules. 5. J. Sung Pyo, Si Hun Roh, D. Ki Kim, J. Gyun Lee, Y. Yook Lee, S. Sun Hong, S. Won Kwon, J. Hill Park, 2008. Anti-Cancer Effect of Betulin on a Human Lung Cancer Cell Line: A Pharmacoproteomic Approach Using 2D SDS PAGE Coupled with Nano-HPLC Tandem Mass Spectrometry. Planta Medica. 6. A.B. Shintyapina, E.E. Shults, N.I. Petrenko, N.V. Uzenkova, G.A. Tolstikov, N.V. Pronkina, V.S. Kozhevnikov, A.G. Pokrovsky, 2007. Effect of Nitrogen-Containing Derivatives of the Plant Triterpenes Betulin and Glycyrrhetic Acid on the Grpwth of MT-4, MOLT-4, CEM, and Hep G2 Tumor Cells. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, Vol. 33. 7. M. Drag, P. Surowiak, M. Drag-Zalesinska, M. Dietel, H. Lage, J. Oleksyszyn, 2009. Comparison of the Cytotoxic Effects of Birch Bark Extract, Betulin and Betulinic Acid Towards Human Gastric Carcinoma and Pancreatic Carcinoma Drug-sensitive and Drug-Resistant Cell Lines. Molecules. 8. S. Fulda, 2008. Betulinic Acid for Cancer Treatment and Prevention. International Journal of Molecular Sciences. 9. D.S.H.L. Kim, J.M. Pezzuto, E.Pisha, 1998. Synthesis of Betulinic Acid Derivatives with Activity Against Human Melanoma. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters. 10. A.G. Pokrovskii, A.B. Shintyapina, N.V. Pronkina, V.S. Kozhevnikov, O.A. Plyasunova, E.E. Shults, G.A. Tolstikov, 2005. Activation of Apoptosis by Dervatives of Betulinic Acid in Human Tumor Cells in vitro. Biochemistry, Biophysics and Moleculr Biology. 11. J.H. Kessler, F.B. Mullauer, G.M. De Roo, J.P. Medema, 2006. Broad in vitro efficacy of plant-derived betulinic acid against cell lines derived from the most prevalent human cancer types. Cancer Letters 251 (2007). 12. M.L. Schmidt, K.L. Kuzmanoff, L. Ling-Indeck, J.M. Pezzuto, 2007. Betulinic Acid Induces Apoptosis in Human Neuroblastoma Cell Lines. European Journal of Cancer. 13. B. Zdzisińska, W. Rzeski, R. Paduch, A. Szuster-Ciesielska, J. Kaczor, K. Wejksza, M. Kandefer-Szerszeń, 2003. Differential Effect of Betulin and Betulinic Acid on Cytokine Production in Human Whole Blood Cell Cultures. Polish Journal of Pharmacology. 14. Y. Gong, K.M. Raj, C.A. Luscombe, I. Gadawski, T. Tam, J. Chu, D. Gibson, R. Carlson, S.L. Sacks, 2004. The Synergistic Effects of Betulin with Acyclovir against herpes simplex viruses. Antiviral Research 127-130. 15. N.I. Pavlova, O.V. Savinova, S.N. Nikolaeva, E.I. Boreko, O.B. Flekhter, 2003. Antiviral Activity of Betulin, Betulinic and Betulonic Acids Against Some Enveloped and Non-enveloped Viruses. Fitoterapia 74. 16. R.H. Cichewicz, S.A. Kouzi, 2003. Chemistry, Biological Activity, and Chemiotherapeutic Potential of Betulinic Acid for the Prevention and Treatment of Cancer and HIV Infection. Medicinal Research Reviews, Vol.24. 17. T. Kamińska, J. Kaczor, W. Rzeski, K. Wiejksza, M. Kandefer-Szerszeń, M. Witek, 2004. A comparison of the antiviral activity of the three triterpenoids isolated from Betula alba bark. Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska Lublin-Polonia, Vol.LIX. 18. S. Fontanay, M. Grare, J. Mayer, Ch. Finance, R.E. Duval, 2008. Ursolic, oleanolic and betulinic acids: Antibacterial spectra and selectivity indexes. Journal of Ethnopharmacology. 19. J.C.P. Steele, D.C. Warhurst, G.C. Kirby, M.S.J. Simmonds, 1999. In Vitro and In Vivo Evaluation of Betulinic Acid as an Antimalarial. Phytotherapy Research. 20. R. Gautam, S.M. Jachak, 2009. Recent Developments in Anti-Inflammatory Natural Products. Medicinal research Reviews. 21. A. Szuster-Ciesielska, M. Kandefer-Szerszeń, 2005. Protective effect of betulin and betulinic acid against ethanol-induced cytotoxicity in HepG2 cells. Pharmacological Reports. 22. L.P. Kovalenko, V.V. Balakshin, G.A. Presnova, A.N. Chistyakov, E.V. Shipaeva, S.V. Alekseeva, A.D. Durnev, 2007. Immunotoxicity and Allergenic Properties od Betulin-containing Birch Bark Dry Extract. Pharmaceutical Chemistry Journal. 23. Eui-Chul Kim, Hyung-Suk Lee, S. Kwang Kim, Myoung-Suk Choi, S. Lee, Jae-Bok Han, Hyo-Jin An, Jae-Young Um, Hyung-Min Kim, Na-Youn Lee, H. Bae, Byung-Il Min, 2007. The Bark of Betula platyphylla var. Japonica inhibits the development od atopic-dermatitis-like skin lesions in NC/Nga mice. Jourbal of Ethnopharmacology. 24. J.K. Adesanwo, O. Ekundayo, F.S. Oluwole, O.A. Olajide, A.J.J. Van Den Berge, J.A> Findlay, 2003. The effect of Tetracera potatoria and its constituent betulinic acid on gastric acid secretion and experimentally-induced gastric ulceration. Nigerian Journal of Physiological Sciences. 25. L. Vidya, P. Varalakshmi, 2000. Control of urinary risk factors of stones by betulin and lupeol in experimental hyperoxaluria. Fitoterapia 71. 26. K. Hiroya, T. Takahashi, N. Miura, A. Naganuma, T. Sakamoto, 2002. Synthesis of Betulin Derivatives and Their Protective Effects against the Cytotoxicty of Cadium. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 27. K. Yamashita, H. Lu, J. Lu, G. Chen, T. Yokoyama, Y. Sagara, M. Manabe, H. Kodama, 2002. Effect of three triterpenoids, lupeol, betulin, and betulinic acid on the stimulus-induced superoxide generation and tyrosyl phosphorylation of proteins in human neutrophils. Clinica Chimica Acta 325. 28. Gwon-Ryul Jung, Kyung-Jong Kim, Cheol-Hee Choi, Tae-Beum Lee, Song Iy Han, Hyo-Kyung Han and Sung-Chul Lim, 2007. Effect of Betulinic Acid on Anticancer Drug-Resistant Colon Cancer Cells.Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology. 29. C. Huyke, J. Reuter, M. Rödig, A. Kersten, M. Laszczyk, A. Scheffler, D. Nashan, C. Schempp, 2009. Treatment of actinic keratoses with a novel betulin based oleogel. A prospective, randomized, comparative pilot study. JDDG. 30. L.J. Shai, L.J. McGaw, M.A. Aderogba, L.K. Mdee, J.N. Eloff, 2008. Four pentacyclic triterpenoids with antifungal and antibacterial activity from Curtisia dentata (Burm.f) C.A. Sm. Leaves. Journal of Ethnopharmacology. 31. B.R. Copp, A.N. Pearce, 2007. Natural product growth inhibitors of Mycobacterium tuberculosi. Natural Products Report. 32. R. Muceniece, K. Saleniece, U. Riekstina, L. Krigere, G. Tirzitis, J. Ancans, 2007. Betulin binds to melanocortin receptors and antagonizes a-melanocyte stimulating hormone induced cAMP generation in mouse melanoma cells. Cell Biochem Funct.
