作為用于重量增加預(yù)防的益生元功效的生物標(biāo)記物的硫酸吲哚酚的制作方法
【專利說(shuō)明】作為用于重量增加預(yù)防的益生元功效的生物標(biāo)記物的硫酸 吲哚酚 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般涉及營(yíng)養(yǎng)和健康的領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及用于預(yù)測(cè)和/或量化受 試者對(duì)益生元在預(yù)防膳食誘導(dǎo)的重量增加中的響應(yīng)的方法、以及可用于此類方法的生物標(biāo) 記物。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 肥胖癥是主要的公共健康問(wèn)題，因?yàn)槠湓鰪?qiáng)罹患日益流行的數(shù)種慢性疾病的風(fēng) 險(xiǎn)。肥胖癥起因于能量攝取和消耗之間的不平衡，與慢性低級(jí)炎癥相關(guān)。已知有助于發(fā)展 2型糖尿?。═2DM)、非酒精性脂肪肝疾?。∟AFLD)、癌癥、骨關(guān)節(jié)炎和心血管疾?。–VD)的 風(fēng)險(xiǎn)。肥胖癥起因于遺傳因素和環(huán)境因素如高熱量膳食和缺少身體活動(dòng)之間的復(fù)雜相互作 用，最近的研究也已表明腸道微生物群可在發(fā)展肥胖癥中起作用。失衡的富含脂肪和/或 碳水化合物的膳食與脂肪組織、肌肉、肝臟和心臟中的三甘油酯貯存相關(guān)。異位脂肪沉積、 特別是在中央分布中的異位脂肪沉積也被認(rèn)為促成一系列代謝病癥如高甘油三酯血癥、高 血壓、高空腹葡萄糖和胰島素抵抗（IR)。
[0004] 腸道微生物被認(rèn)為通過(guò)影響代謝和免疫宿主功能而有助于體重調(diào)控和相關(guān)病癥。 總的來(lái)說(shuō)，腸道微生物群改善宿主提取和貯存來(lái)自膳食的能量、從而導(dǎo)致體重增加的能力， 同時(shí)具體的共生微生物似乎對(duì)膽汁鹽、脂蛋白和膽固醇代謝發(fā)揮有益效應(yīng)。腸道微生物群 和一些益生菌也調(diào)控免疫功能，保護(hù)宿主免受感染和慢性炎癥。相比之下，生態(tài)失調(diào)和內(nèi)毒 素血癥可以是炎癥性因子，其是發(fā)展胰島素抵抗和體重增加的原因。按照腸道微生物群、代 謝和免疫之間的聯(lián)系，使用膳食策略調(diào)控微生物群組成可能在控制代謝病癥方面有效。盡 管迄今為止僅一些臨床前和臨床試驗(yàn)已表明具體的腸道微生物和益生元對(duì)這些病癥的生 物學(xué)標(biāo)記物的效應(yīng)，但是這些發(fā)現(xiàn)指示這一領(lǐng)域的進(jìn)展可能在針對(duì)肥胖癥及其相關(guān)代謝病 癥的斗爭(zhēng)中具有價(jià)值（Sanz等人2008)。
[0005] 來(lái)自實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃腿梭w研究的最近數(shù)據(jù)支持了具有益生元性質(zhì)的特定食品對(duì)能量 穩(wěn)態(tài)、飽腹感調(diào)控和體重增加的有益效應(yīng)。與肥胖動(dòng)物和患者中的數(shù)據(jù)一起，這些研究支持 以下假設(shè)：腸道微生物群組成（尤其是雙歧桿菌屬的數(shù)量）可有助于調(diào)控與X綜合征、尤其 是肥胖癥和2型糖尿病相關(guān)的代謝過(guò)程。這些效應(yīng)與微生物群-誘導(dǎo)的變化相關(guān)是有道理 的，即使不是唯一的，并且得出它們的機(jī)制符合益生元效應(yīng)的結(jié)論是可行的。然而，這些健 康益處的此類變化的作用仍有待明確證實(shí)。作為在15年前益生元概念公布之后的研究活 動(dòng)的結(jié)果，已變得清楚的是，引起腸道微生物群的組成和/或活性的選擇性變化、由此加強(qiáng) 正常生態(tài)（normobiosis)的產(chǎn)品，可誘導(dǎo)結(jié)腸中以及也在腸外隔室中的有益生理效應(yīng)，或 有助于減少生態(tài)失調(diào)以及相關(guān)腸和系統(tǒng)性病理學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)（Roberfroid等人，2010)。
[0006] 因此，希望提供本領(lǐng)域一種允許其早期鑒定增加重量-理想地處于增加重量風(fēng) 險(xiǎn)-的受試者的方法（例如如在啟動(dòng)重量減輕程序后）。特別地，希望提供一種用于預(yù)測(cè) 和/或量化受試者對(duì)益生元在預(yù)防膳食誘導(dǎo)的重量增加中的響應(yīng)的方法，尤其是在開(kāi)始施 用益生元后的早期階段。
[0007] 因此，本發(fā)明的目的是提供：根據(jù)它們是否可能對(duì)基于益生元的干預(yù)作出反應(yīng)以 預(yù)防高脂肪膳食誘導(dǎo)的或相關(guān)的重量增加，而允許對(duì)受試者早期分層的方法。
[0008] 發(fā)明概沐
[0009] 因此，本發(fā)明提供一種用于預(yù)測(cè)和/或量化受試者對(duì)益生元在預(yù)防膳食誘導(dǎo)的重 量增加中的響應(yīng)的方法，其包括確定獲自已食用益生元的受試者的尿樣品中的硫酸吲哚酚 (indoxylsulfate)的水平，以及將受試者的硫酸吲哚酚水平與預(yù)定參照值比較，其中與預(yù) 定參照值比較，尿樣品中的硫酸吲哚酚水平減少、或硫酸吲哚酚水平?jīng)]有變化，指示益生元 的施用在預(yù)防受試者中膳食誘導(dǎo)的重量增加中有效。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施方案中，該膳食為高脂肪膳食。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法還包括以下步驟：
[0012] a)確定尿樣品中至少一種選自以下的其他生物標(biāo)記物的水平：草酰乙酸 (oxaloacetate)、肌酸酐、三甲胺和a-酮-異戊酸（a-keto-isovalerate)，以及
[0013]b)將受試者的至少一種其他生物標(biāo)記物的水平與預(yù)定參照值比較，
[0014] 其中：與預(yù)定參照值比較，
[0015]i)尿樣品中草酰乙酸、肌酸酐和/或a-酮-異戊酸水平減少，或草酰乙酸、肌酸 酐和/或a-酮-異戊酸水平?jīng)]有變化；和/或
[0016]ii)尿樣品中三甲胺水平增加，三甲胺水平?jīng)]有變化；
[0017] 指示益生元的施用將在預(yù)防受試者中膳食誘導(dǎo)的重量增加中有效。
[0018] 在一個(gè)實(shí)施方案中，尿樣品中的生物標(biāo)記的水平通過(guò)1H-NMR和/或質(zhì)譜法來(lái)確 定。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)定參照值是基于食用高脂肪膳食的受試者對(duì)照群體中的尿 中平均硫酸吲哚酚水平。在另一個(gè)實(shí)施方案中，預(yù)定參照值是食用益生元前的受試者中的 尿中硫酸吲哚酚水平。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施方案中，確定獲自至少連續(xù)三天食用益生元后的受試者的尿樣品中硫 酸吲哚酚和/或其他生物標(biāo)記物的水平。優(yōu)選受試者食用至少2g/天的量的益生元已持續(xù) 該時(shí)間段或更長(zhǎng)時(shí)間。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施方案中，益生元選自下組：低聚糖，任選地含有果糖、半乳糖、甘露 糖；膳食纖維，特別地可溶性纖維、大豆纖維；菊粉；或其混合物。優(yōu)選益生元選自下 組：低聚果糖（FOS);低聚半乳糖（GOS);低聚異麥芽糖；低聚木糖；牛乳低聚糖（bovine milkoligosaccharides,BM0S);糖基鹿糖（glycosylsucrose)，GS);低聚乳果糖 (lactosucrose，LS);乳果糖（LA);低聚帕拉金糖（palatinose-oligosaccharides，PA0); 低聚麥芽糖（MOS);樹(shù)膠和/或其水解物；果膠和/或其水解物；及其組合。
[0022] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，益生元包含低聚半乳糖（G0S)。在另一個(gè)優(yōu)選 實(shí)施方案中，益生元包含牛乳低聚糖（BMOS)，更優(yōu)選奶牛乳低聚糖（cow'smiIk oligosaccharides)-半乳低聚糖（CM0S-G0S)。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，益生元包含菊粉 和低聚果糖（FOS)。
[0023] 在一些實(shí)施方案中，受試者為哺乳動(dòng)物如人；非人物種，包括靈長(zhǎng)類動(dòng)物；家畜動(dòng) 物如綿羊、奶牛、豬、馬、驢或山羊；實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)動(dòng)物如小鼠、大鼠、兔、豚鼠、或倉(cāng)鼠；或陪伴 動(dòng)物如狗或貓。
[0024] 在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法用于設(shè)計(jì)用于一組受試者的分層膳食或用于受試者的 個(gè)性化膳食。
[0025] 另一方面，本發(fā)明提供用于預(yù)防受試者中膳食誘導(dǎo)的重量增加的方法，其包括：
[0026]a)執(zhí)行如上所述的方法；以及
[0027] b)如果尿樣品中硫酸吲哚酚的水平相較于預(yù)定參照值減少或未改變，則向受試者 施用益生元。
[0028] 在一個(gè)實(shí)施方案中，益生元向受試者的施用持續(xù)至少一個(gè)月。
[0029] 在一個(gè)實(shí)施方案中，如果尿樣品中硫酸吲哚酚的水平相較于預(yù)定參照樣品增加， 則不向受試者施用益生元。優(yōu)選向受試者提供用于重量增加預(yù)防的替代治療，所述治療選 自熱量限制、膳食脂肪攝取減少、非益生元重量減輕產(chǎn)品、或鍛煉方案。
[0030] 另一方面，本發(fā)明提供用于預(yù)測(cè)和/或量化受試者對(duì)益生元在預(yù)防膳食誘導(dǎo)的重 量增加中的響應(yīng)的尿中生物標(biāo)記物，其中生物標(biāo)記物為硫酸吲哚酚。
[0031] 另一方面，本發(fā)明提供硫酸吲哚酚作為尿中生物標(biāo)記物用于預(yù)測(cè)和/或量化受試 者對(duì)益生元在預(yù)防膳食誘導(dǎo)的重量增加中的響應(yīng)的用途。
[0032] 附圖簡(jiǎn)沐
[0033] 圖1 :描述動(dòng)物的體重曲線。
[0034] 圖2:具有對(duì)益生元的具體響應(yīng)且涉及重量增加的代謝物的依時(shí)性曲線。A:對(duì)照； B:高脂肪對(duì)照，C:高脂肪GOS;D:高脂肪G0SCM0S，E:高脂肪Prebiol，F(xiàn):高脂肪糖。垂直 軸對(duì)應(yīng)于由峰面積積分獲得的代謝物中的相對(duì)濃度，數(shù)據(jù)以曲線下面積（AUC)給出。
[0035] 圖3:具有對(duì)益生元的具體響應(yīng)且涉及重量增加的代謝物的依時(shí)性曲線。TMA，三 甲胺；TMA0,三甲胺-N-氧化物。A:對(duì)照；B:高脂肪對(duì)照，C:高脂肪GOS;D:高脂肪G0SCM0S， E:高脂肪Prebiol，F(xiàn):高脂肪糖。垂直軸對(duì)應(yīng)于由峰面積積分獲得的代謝物中的相對(duì)濃度， 數(shù)據(jù)以曲線下面積（AUC)給出。
[0036] 發(fā)明詳沐
[0037] 本發(fā)明人已使用代謝組學(xué)（metabonomics)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。代謝組學(xué) 用于表征代謝表型，其包含各種因素如環(huán)境、藥物、膳食、生活方式、遺傳學(xué)和微生物組學(xué)因 素的影響。與指示潛在生理變化的基因表達(dá)和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)不同，代謝物及其在細(xì)胞、組織 和器官內(nèi)的動(dòng)態(tài)濃度變化表示生理調(diào)控過(guò)程的實(shí)際終點(diǎn)。
[0038] 因此，研究與各種膳食干預(yù)和疾病發(fā)展相關(guān)的逐步代謝變化是適合的方法。近來(lái)， 基于代謝物組學(xué)（metabolomics)和脂類組學(xué)的發(fā)現(xiàn)已加速我們對(duì)疾病過(guò)程的理解，將提 供用于預(yù)防和營(yíng)養(yǎng)管理與代謝綜合征相關(guān)的亞臨床病癥的新途徑。特別地，"組學(xué)"數(shù)據(jù)已 突出能量代謝（Krebs循環(huán)）、脂質(zhì)和氨基酸加工、以及炎癥信號(hào)對(duì)肥胖癥和IR發(fā)作的貢獻(xiàn)。
[0039] 使用隨時(shí)間推移而收集的尿樣品的質(zhì)子核磁共振（1HNMR)光譜學(xué)和重量增加監(jiān) 測(cè)的組合，發(fā)明人已經(jīng)在明確定義的C57BL/6小鼠膳食誘導(dǎo)的肥胖癥模型中鑒定了指示用 于重量增加預(yù)防的益生元干預(yù)的功效的新代謝生物標(biāo)記物。本發(fā)明人使用等熱量膳食已經(jīng) 表征了用含和不含益生元的高脂肪膳食（HFD)喂養(yǎng)的C57BL/6小鼠的逐步（例如每周，持 續(xù)13周）代謝適應(yīng)。發(fā)明人已經(jīng)建立了與在不同營(yíng)養(yǎng)條件下逐步肥胖癥發(fā)展相關(guān)的具體 代謝簽名（metabolicsignature)，和在體重增加動(dòng)力學(xué)內(nèi)的表型變異性。
[0040] 通過(guò)使用代謝組學(xué)方法，發(fā)明人已經(jīng)顯示線粒體代謝途徑（脂肪酸0氧化、支鏈 氨基酸分解代謝、丁酸酯代謝、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸途徑和Krebs循環(huán)）通過(guò)高脂肪喂養(yǎng) 被快速上調(diào)，可能反映線粒體的脂肪酸飽和以及能量代謝的損傷。此外，代謝組學(xué)分析顯示 腸道微生物代謝的顯著性重塑，如通過(guò)甲基胺、膳食碳水化合物和蛋白質(zhì)發(fā)酵的變化所觀 察到的。
[0041] 發(fā)明人可顯示，在接受基于益生元的干預(yù)的該組動(dòng)物中的體重增加被阻止，并且 與體重表型的差異相關(guān)的代謝簽名與高脂肪誘導(dǎo)的肥胖癥依賴性生物學(xué)過(guò)程、包括線粒體 氧化途徑（脂肪酸P氧化）和腸道細(xì)菌代謝（甲基胺、膳食碳水化合物和蛋白質(zhì)發(fā)酵）） 的具體調(diào)節(jié)相關(guān)。
[0042] 特別地，在本文所述的實(shí)驗(yàn)中，用HFD和益生元（G0S、CM0S-G0S和菊粉/F0S)喂養(yǎng) 的小鼠展示尿中的硫酸吲哚酚隨著時(shí)間推移而減少。尿中硫酸吲哚酚的減少與對(duì)HFD喂養(yǎng) 的小鼠中重量增加的抵抗強(qiáng)關(guān)聯(lián)。
[0043] 這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了線粒體和腸道微生物群在肥胖癥發(fā)展中的作用并且顯示：有益地 響應(yīng)于益生元在預(yù)防膳食誘導(dǎo)的重量增加中的可能性，可使用本文所定義的一組特定的生 物標(biāo)記物由早期代謝簽名確定。
[0044] 發(fā)明人能夠證實(shí)：在具有任何益生元的高脂肪喂養(yǎng)一周后（第7天）的尿代謝響 應(yīng)，使得能夠預(yù)測(cè)每一個(gè)體的最終體重增加（第70天）。本方法因此可以預(yù)測(cè)和/或量化 動(dòng)物對(duì)啟動(dòng)益生元施用后在初期階段的膳食干預(yù)的響應(yīng)。
[0045] 預(yù)測(cè)和/或量化受試者對(duì)益牛元的響應(yīng)
[0046] -方面，本發(fā)明涉及預(yù)測(cè)和/或量化受試者對(duì)益生元在預(yù)防受試者中膳食誘導(dǎo)的 重量增加中的響應(yīng)。
[0047] 例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法可用于預(yù)測(cè)未來(lái)或進(jìn)行中的益生元的施用是否 可能在預(yù)防重量增加方面有效。該方法因此可用