影响脂肪代谢和肥胖的益生菌

摘要

益生菌用于制备食品、饲料产品、膳食补充剂、营养品、天然药物、药物活性剂与药品的用途，这些产品是用于控制体重增加、预防肥胖、提高过饱感、延长饱足感、减少食物摄取、减少脂肪沉积、改善能量代谢、提高胰岛素感应、治疗肥胖与治疗胰岛素感应迟钝。该益生菌是酪乳酸菌(Lactobacillus casei)F19(LMG P－17806)、嗜酸乳酸菌(Lactobacillus acidophilus)NCFB 1748和双岐杆菌(Bifidobacterium lactis)Bb12中的至少一种。

说明书

技术领域

本发明涉及益生菌在制备食品、饲料产品、膳食补充剂、营养品、天然药 物、药物活性剂和药品中的用途，所述制备的产品用于控制增重、预防肥胖、 增加过饱感、延长饱足感、减少食物摄取、减少脂肪沉积、改善能量代谢、提 高胰岛素敏感性(insulin sensitivity)、治疗肥胖和治疗胰岛素抵抗(insulin insensitivity)。

发明背景

在研究者、健康专家和食品工业中，对于用食品改善健康方面的兴趣正在 迅速增长。代谢综合症包括肥胖、腹脂蓄积和II型糖尿病是对人类健康和舒 适度的主要威胁之一。如今因吃的过多而死的人的数目超过了因吃的过少而死 的人。因此降低肥胖和体脂蓄积的风险的可能性对于全世界健康前景问题具有 巨大价值，研发该领域的食品对食品工业具有深远的意义。

食品工业已经通过研发具有低能量密度例如低脂和低碳水化合物的产品 对此需要作出了回应。发现具有影响肥胖、脂肪代谢、糖代谢和饱腹感的风险 的、自然存在于食品中或可能添加的生物活性成分的风险的可能性，为工业研 发展现出新的可能性，例如具有已证实健康效果的功能性食品。最近，研究表 明，牛奶中高含量的钙的摄入与低的身体质量指数(BMI)之间的相关性研究 已经发表。现今，牛奶和乳制品中的钙降低肥胖、体脂蓄积和胰岛素抗性的结 论已在多篇评论性论文中作出。钙本身似乎不具有那些特性，已推测添加钙是 存在于奶中的生物活性物质所需要的。

益生菌是由ILSE(国际生命科学协会)所定义的，包括“对健康具有有益 的影响的微生物”。益生菌通常使用于食品、饲料和膳食补充剂中以影响肠健 康、感染和免疫系统。有些益生菌菌株(并非所有已经研究的)也已经显示出 影响血液胆固醇水平，最近已经发现经蛋白水解的乳酸菌发酵的奶制品可用于 降低血压的可能性。因此，对益生菌的兴趣是广泛的，肠菌群对肠健康与舒适 度以及免疫系统的重要功能有力地建立起来。

在最近几年期间，已经开发了通常被称作为基因组学和营养基因体学的技 术。那些技术为研究食物、营养成分和益生菌对健康和舒适度的影响提供了新 的独特的可能性。那些技术使得可以同时研究数千种基因的基因表达。因此， 可以发现新的和出乎意料的对健康有影响的领域，可以提出影响健康的后面的 机制。

本申请的基础是对人和大鼠的研究，其有趣地显示出益生菌产品影响过饱 感、减少脂肪蓄积和肥胖的风险。在观察到的效果后面的可能机制可以从消费 益生菌产品之后的基因表达来解释。

背景技术

致使超重、代谢综合症和II型糖尿病风险的新陈代谢功能已有描述，一 般营养和那些疾病之间的关联也是公知的。然而，需要基于饮食干预研究来建 立个别食品与食品群在减小那些疾病发展的风险的作用。在该领域的研究中， 已经把焦点放在能量密度、脂肪和碳水化合物上。

新陈代谢综合症的一个重要方面是葡萄糖代谢，包括胰岛素敏感性。在体 脂沉积、胰岛素不敏感性和超重之间存在关联。对于过饱感和饱食感，也存在 关联。在所有那些功能之间的相互作用和关系是复杂的，确定导致健康或疾病 的事件的精确顺序是困难的。

许多与能量动态平衡有关的基因和它们的相应蛋白已经有所描述。脂肪组 织合成许多与细胞活素类具有结构类同之处的蛋白，因此，这些蛋白被命名为 脂肪因子。那些蛋白中的一些也在肠中合成，或者该合成是由肠来调控。核受 体PPAR-γ与例如联脂素(adiponectine)的合成有关，该合成与卡路里摄取和 肥胖蛋白信号传导有关联。联脂素(adiponectine)的合成增加通过骨骼肌中脂 肪酸转运、氧化和消耗的增加与肝细胞对胰岛素感应的增加而改善了胰岛素的 敏感性。影响胰岛素感应的另一个脂细胞衍生营养上调控因素是抵抗素。当使 用抵抗素处理大鼠时，肥胖者的循环的抵抗素水平增加，导致葡萄糖生产的增 加和胰岛素作用的削弱。因此抵抗素在葡萄糖动态平衡中具有作用，扮演胰岛 素作用拮抗物的角色，使胰岛素抗性升高。抵抗素类蛋白也能在胃肠道中表达 (14)。阿朴脂蛋白A-IV是人类和啮齿动物小肠中分泌的。其合成是通过脂肪 摄取刺激的，该蛋白或许与抑制脂肪摄取后的食物摄取量有关。研究已显示阿 朴脂蛋白A-IV或许与食物摄取量的短时和长时调控均有关。

Hooper等人(11)研究了暴露于多形拟杆菌(Bacteroides thetraiotaomicron) 的大鼠肠中的基因表达。他们得出结论，该试验显示对肠菌群落和宿主间的相 互关系担任了重要的角色。没有对于能量代谢或肥胖具有影响的报道。益生菌 对于小肠粘膜中基因表达的影响已研究了鼠李糖乳酸菌(Lactobacillus rhamnosus GG)(8)。他们的结论是乳酸菌GG的给予与复杂的遗传响应有关 联。已发现的主要响应是对免疫系统、炎症、脱噬作用、细胞生长和分化、细 胞粘附和信号转录与转导具有影响。没有对能量、脂肪、葡萄糖或胰岛素代谢 具有影响的报道。在W. de Vos在2005年第4届NIZO奶制品会议上的口头陈 述中，介绍了乳杆菌例如植物乳杆菌(L. plantarum 299v)对于肠中基因表达 的影响，并且得出结论认为不同菌株对基因表达的影响具有相当的多样性。没 有对于能量或脂肪代谢具有影响的报道。

肠菌群落与体重增加和脂肪蓄积相关联的一些论文已经发表。Backehed 等人(7)研究了正常肠菌群落对于体重增加和体脂蓄积的重要性。显示出无 菌大鼠在经过14天饲喂期后尽管减少了食物摄取量但与正常微生物区系相比 通常体脂增加了60％和胰岛素抵抗增加。微生物区系如何影响甘油三酯蓄积的 暗示就呈现出来了。因此正常微生物区系影响脂肪代谢是已知的，然而到该研 究为止，正常菌群落是否能够改良关于脂肪代谢仍然是未知的。

Aii等人(2，3)已研究了大豆异黄酮与或不与益生菌一起对胆固醇代谢 和脂肪沉积的影响，并且发现所使用的益生菌对胆固醇或脂肪沉积没有影响。 其他的相关研究已显示有些益生菌菌株可以影响血液胆固醇的水平(1，13)。 此研究与其他将益生菌菌株进行对比的研究显示不同益生菌菌株具有不同的 特性，对于特定健康作用选择合适的菌株是重要的。

在PCT专利申请WO 04/014403(15)中，描述了益生菌在减少食品中单 糖和二糖的数量中的用途，并从而治疗或预防肥胖的风险。在美国专利US 6,696,057中Bojrab(4)已经申请了酸乳酪菌组合物例如保加利亚乳酸菌 (Lactobacillus bulgaricus)与嗜热链球菌(Streptococcus thermophilus)，其用于 治疗胃肠道紊乱、高血脂和自体免疫疾病，在美国专利US 6,641,808中Bojrab (5)描述了相同组合物也用于治疗肥胖的用途。此发明在欧洲专利申请 1,177,794(6)中也进行了描述。这些专利/申请对益生菌在肠健康、感染和免 疫的影响上进行了冗长的描述，但是，呈现的确定对于肥胖影响的唯一试验是 对于一个人的单一的摄食试验。Gorsek在美国专利US6,383,482(9)和6,565,847 (10)中提供了绿茶或绿茶提取物与许多生物活性成分和益生菌结合在一起用 于体重降低的用途。在这两个专利中，主要的活性成分是绿茶和生物活性成分， 而益生菌是作为基础成分的部分被加入的。在美国专利US6,808,703和日本专 利申请2001-292728(16)中，描述了制备用于治疗肥胖的食品的方法，该食 品包含酵母、肠细菌、乳酸菌、寡糖和植物纤维。未提供关于肥胖治疗的实施 例或权利要求。

发明详述

本发明的目的是益生菌用于生产食品、饲料产品、膳食补充剂、营养品、 天然药物、药物活性剂和药品的用途，所述生产的物品用于控制体重增加、预 防肥胖、增加过饱感、延长饱足感、减少食物摄取量、减少脂肪沉积、改善能 量代谢、提高胰岛素感应、治疗肥胖和治疗胰岛素不敏感性。

实现本发明的目的在于，所述益生菌选自由乳酸菌尤其是酪乳酸菌 (Lactobacillus casei)、嗜酸乳酸菌(Lactobacillus acidophilus)与双岐杆菌 (Bifidobacterium lactis)，更优选酪乳酸菌(Lactobacillus casei)F19(LMG P-17806)、嗜酸乳酸菌(Lactobacillus acidophilus)NCFB 1748与双岐杆菌 (Bifidobacterium lactis)Bbl2(这些菌分别来自于NCFB培养基收集物与丹麦 Chr.Hansen公司，移入LMG培养基收集物中)组成的组。这些菌株在下面将 被称为LMGP-17806、NCFB 1748与Bbl2。

酪乳酸菌(Lactobacillus casei)F19(LMG P-17806)、嗜酸乳酸菌 (Lactobacillus acidophilus)NCFB 1748与双岐杆菌(Bifidobacterium lactis)Bbl2 特征明显，LMG P-17806菌株与其用途已经在先申请了专利(WO 99/29833)。

这三种菌株在食品和通过肠期间具有良好的存活性。

由于现今的常见生活方式常常意味着过多的食物摄取从而导致新陈代谢 综合症包括肥胖、腹脂沉积与II型糖尿病的患病风险增加，本发明的效果就 具有相当的重要性。II型糖尿病由对胰岛素的低敏感性或胰岛素抵抗而引起。 其对人类健康的威胁在全世界范围的所有年龄的人群中不断地增加。乳酸菌作 为益生菌，可作为食品、饲料产品、膳食补充剂以及在天然药物、药物活性剂 与药品中被接受。它们可以容易地在传送系统中使用，并易于在膳食基础上食 用。经常性食用这些菌将有助于控制体重增加、预防肥胖、提高过饱感、延长 饱足感、减少食物摄取、减少脂肪沉积、改善能量代谢、提高胰岛素敏感性、 治疗肥胖、治疗胰岛素抵抗，因此降低疾病包括新陈代谢综合症的风险。

本发明包括以下研究：

研究已经很有希望的显示出，益生菌产品能够降低人类的体重增加。进一 步的研究已经显示出，供给益生菌的人相比供给不含益生菌的相同酸化乳或空 白对照组具有更高的过饱感和更长的饱足感。供给益生菌的小鼠相比不供给益 生菌的个体具有更低的总能摄取量、脂肪组织中更少的脂肪沉积与更低的总体 重增加。基因表达研究确认在这些可观察效果之后的可能机制是对有关能量、 脂肪、糖和胰岛素代谢的基因簇以及饱足感的影响。

实施例

1)对人体重的调节

在给予双盲样空白对照剂的对照研究中，给予人体含有益生菌的酸化乳 (LMG P-17806和NCFB 1748)或不含有益生菌或钙片的同样的酸化乳。这些 组分别包含15，14和10个人。将益生菌加入到产品中使其最终浓度为5×10E7 CFU/ml，并且在试验过程中菌的数量在产品中是稳定的。参与者每天吃2×2.5 dl的所述产品。试验中的人有轻微的超重(BMI 25-30)。该试验的目的是研究 益生菌在胆固醇代谢中的作用，并且体重的增加作为一个对照量进行测量。不 给予任何关于控制体重的建议，但是在试验结束后会给予所有的参与者一个减 肥治疗。益生菌在通过肠后生存下来，并且发现在参与者的粪便中乳酸杆菌的 数量增加了5倍。4周后在这三组中出现了令人惊讶但是有显著区别的体重的 增加。接受益生菌产品的组的体重增加的平均值是0.25kg，接受无益生菌的酸 化乳的组是0.75kg，接受钙片的组是1.4kg。参见图1。

2)人的过饱感和饱足感

在给予双盲样空白对照剂的对照研究中，给予人体含有两种不同剂量的益 生菌的酸化乳、或含有无益生菌的酸化乳的空白对照剂1或不含有任何乳酸菌 的酸化乳的空白对照剂2。将益生菌微生物LMG P 17806、NCFB 1748和Bb 12 加入到产品中，使每个菌株的最终浓度为1×10E6CFU/ml和5×10E7 CFU/ml。在包含3dl的任何这4种产品的对照标准早餐后，要求参与者直接在 饭后以及在之后的4个小时中每半个小时在视觉模拟标尺(VAS-scale，Visual Analogue Scale)上测量饱和饿。总共10个人参与这个研究，并且给予每个参 与者所有的4种产品，但是在不同的场合，并且计算相对差。直接在饭后，这 些产品在在饱的分数中有轻微的区别。含浓度为5×10E7CFU/ml和1×10E6 CFU/ml的益生菌的酸化乳呈现最高分(相对VAS分分别是6.6和6.4)，空白 对照剂1呈现中间值(相对VAS分是6.2)，而空白对照剂1呈现最低分(相 对VAS分是5.9)。饱的分数在3.5个小时后分别降为3.1，3.0，2.5和2.2。这 个差别很小，但是在产品之间的这个差别一直存在并且对于含不同浓度菌的益 生菌产品的饱的影响很显著。关于饿可以看到相反的情况，即，益生菌产品比 两种空白对照剂产品呈现更低的饿的分数。两种益生菌产品直接在饭后的饿的 分数在视觉模拟标尺上均为0.4，空白对照剂1为中间值(VAS分为0.9)，空 白对照剂2在饿上呈现的VAS分为1.1。4小时后这些值分别为6.0，6.2，7.0 和6.9。

在上述的标准早餐后以及当饱和饿的数据被公开四个小时后，给参与者吃 标准午餐。要求参与者吃到他们感觉舒适满足的程度，并且尽量使他们在每个 不同的早餐后达到相同饱的水平。在吃完益生菌产品后，对于含高水平的益生 菌来说，午餐所摄取的能量为3690KJ；对于低水平的益生菌，为3810。对于 空白对照剂1为3850，而空白对照剂2为3995。这显示在吃了作为早餐的一 部分的益生菌产品后，益生菌产品可以在正餐后的一餐中降低所摄取的能量。

3)小鼠的食物摄取

给予正常菌群的瑞士韦伯斯特品种小鼠含LMG P-17806或NCFB 1748的 酸化乳，或者含相同成分但不含益生素的空白对照产品10天。试验开始时小 鼠为6到8周龄。给予益生菌的组每组包括7只小鼠，而空白对照组包括5 只动物。将益生菌微生物加入到产品中使其终浓度为1×10E8CFU/ml，并且 在喂食期间菌的数量在产品中是稳定的。每天给予小鼠2个标准剂量的产品， 一个通过口服强饲法给予1mL，而一个通过舌下注射。两种益生菌在通过肠 中均生存下来，并且在小鼠的大小肠中呈现显著的数量。除了益生菌产品和空 白对照产品外，小鼠可随意获取干净的配合食物(D12450B，来自于食品研究 有限公司(Research Diets Inc.)新泽西州，美国)。比较接受乳酸菌的两组小 鼠和空白对照组的小鼠的每日的食物摄取量。小鼠能很好地耐受这些产品。

在喂养期间的第二阶段，比起接受空白对照产品的组来说，给予益生菌的 组的小鼠的食物摄取量明显降低。参见图2。

4)小鼠的腹脂蓄积

给予正常菌群小鼠含LMG P-17806的酸化乳益生菌产品或含相同成分但 不含益生菌的空白对照产品，或者给予与其他两组相同的食物但不含酸化乳而 将其作为对照组。所选的小鼠品种是C57B16(Charles River)，它对能引起肥 胖的食物敏感。不同组含小鼠数量为，给予酸化乳的组每组含15只，而对照 组为3只。当小鼠为9周龄时被引入到研究中。产品中乳酸菌的数量为1×10E8 CFU/ml，并且允许小鼠随意吃产品，一周5天，总共12周。为了迅速增加体 重给小鼠喂食高脂肪食物(前5周给予来自食品研究有限公司(Research Diets Inc.)新泽西州，美国)的包含36％脂肪的D12309，然后在试验剩余的几周 中给予来自同一个公司的包含35％脂肪的D12492)。12周后处死小鼠并分析 体重增加量，食物消费量和腹脂量的数据。接受酸化乳产品的小鼠比没有接受 任何酸化乳的对照小鼠增重少，比起接受无益生菌的酸化乳的组和不接受任何 酸化乳的对照组来说，接受含益生菌的酸化乳的小鼠同样含有更低的腹脂蓄 积。

5)小鼠的基因表达

给予无菌和正常菌群的瑞士韦伯斯特品种小鼠含LMG P-17806或NCFB 1748的酸化乳或含相同成分但不含益生菌的空白对照产品10天。试验开始时 小鼠为6到8周龄。给予益生菌的组每组包括6只小鼠而，空白对照组包括4 只小鼠。将益生菌微生物加入到产品中，使其最终浓度为1×10E8CFU/ml， 并且在喂食期间菌的数量在产品中是稳定的。每天通过口服强饲法给小鼠喂食 产品。在研究中小鼠可随意获取干净的配合食物(D12450B，来自食品研究有 限公司(Research Diets Inc.)新泽西州，美国)。两种益生菌在通过肠中均生 存下来，并且在鼠的大小肠中呈现显著的数量。处死小鼠并通过核酸微序列技 术分析小肠中的基因表达。除了预期的对免疫系统的作用外，还发现意外的作 用，与两组益生菌组相比，空白对照组在能量代谢和动态平衡中的一部分基因 的表达是不一样的。在这些基因中，在表达中呈现明显改变的是Scdl、Acrp30、 and、Thrsp、Car3和Apoa-4，与空白对照组相比，所有的这些基因在益生菌 组中都有所上调，而Retnlb在益生菌组中有所下调。不同的基因表达形式对 所用的益生菌菌株是非常相似的。在无菌小鼠体内的抑渴蛋白(and)、联脂素 (Acrp 30)、碳酸酐酶3(Car3)和抵抗素样β(Retnlb)基因通过定量实时PCR 技术进行测定，参见图3。图4显示出，通过定量实时PCR技术测定的在正 常菌群的移植小鼠体内脱脂蛋白A-IV(Apoa4)的表达水平。

6)剂量

上述的不同试验的益生菌的各个菌株的总量为1×10E8～1×10E9CFU(小 鼠试验)和2，5×10E8～2，5×10E10(人体试验)。需要以部分给予或作为每日 剂量的剂量是指，例如，人体消耗200-500ml的饮料需要包含0.5×10E6～1.25 ×10E8CFU/ml单个菌株用于发生效力，并且一个胶囊需要菌的总量为，例如 约1g的胶囊含1×10E8～2.5×10E10。对于最高浓度的菌而言，菌需要通过冷 冻干燥或喷雾干燥进行浓缩。

7)产品的制备

益生菌必须加到基于牛奶、谷物或水果的产品中。将菌作为比如冻干浓缩 物添加，并且在所有的世系基质中分析残存物。残存物在牛奶基质和谷物基质 的产品中非常好。在水果基质的产品中残存物受水果种类的影响。作为冻干粉 需要注意水的活性和暴露于氧气中。产品制备的结果参见表1。

益生菌也可以与其他乳酸菌一起加到牛奶基质的产品中用于不同种类所 培养产品的生产。在这种环境中，益生菌可能增倍，并且可以很好地适应酸性 环境从而使那些产品在最低pH下也能产生好的残存物。产品制备的结果参见 表1。

表1.益生菌在不同产品基质中的存活率，以百万CFU/g来计量。这些产 品是保存在8℃下的。

  细菌   牛奶  牛奶冰  砂/水果  冰砂   谷物饮   料   谷物混   合物中   冻干粉   红醋栗   果汁   苹果   汁   酸乳酪   饮料   酸乳   酪   酸奶   LMG P-17806   1天   53  56   50   45   46   53   67   70   74   LMG P-17806   21天   55  51   52   39   13   35   55   75   63   NCFB 1748   1天   50  53   56   43   50   55   57   56   60   NCFB 1748   21天   42  43   43   37   3   30   32   42   44   Bb12，1天   59  60   65   65   62   67   62   73   68   Bb12，21天   49  47   60   31   14   49   51   68   60

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