СИНБИОТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ РАССТРОЙСТВ Российский патент 2022 года по МПК A23L33/135 A61K35/745 A61K31/702 A61P3/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области пищевых композиций для детей грудного возраста и направлено на профилактику расстройств в более позднем возрасте.

Уровень техники изобретения

Грудное вскармливание является предпочтительным способом кормления младенцев. Было высказано предположение, что грудное вскармливание в раннем возрасте может повлиять на возникновение расстройств в более позднем возрасте. Однако существуют обстоятельства, которые делают грудное вскармливание невозможным или менее желательным. В этих случаях детская смесь первого уровня и молочная смесь второго уровня являются хорошей альтернативой. Композиция современных молочных смесей первого уровня и молочных смесей второго уровня уже хорошо адаптирована таким образом, что она удовлетворяет многим особым потребностям в питании быстро растущего и развивающегося младенца.

Тем не менее улучшения могут быть внесены в состав детских молочных смесей. По сравнению с младенцами на грудном вскармливании, младенцы на искусственном вскармливании имеют повышенный риск развития ожирения, развития метаболических заболеваний в более позднем возрасте, инсулинорезистентности или приобретения диабета 2 типа. Кормление в раннем возрасте оказывает длительное программирующее воздействие на риск развития таких заболеваний во взрослом возрасте. Эти состояния являются серьезными проблемами здравоохранения в западном мире и основной предотвратимой причиной смерти во всем мире, с растущей распространенностью среди взрослых и детей, и власти считают это одной из самых серьезных проблем в области здравоохранения в 21 веке. По данным ВОЗ, число людей с диабетом возросло с 108 миллионов в 1980 году до 422 миллионов в 2014 году, глобальная распространенность диабета среди взрослых старше 18 лет возросла с 4,7% в 1980 году до 8,5% в 2014 году в 2012 году, и ВОЗ прогнозирует, что диабет станет 7-й по значимости причиной смерти в 2030 году. Ранее диабет 2 типа был преимущественно заболеванием людей среднего и пожилого возраста, но в настоящее время возраст начала заболевания снижается, а диабет 2 типа отмечается у подростков и детей по всему миру.

В WO 2006/091103 описана композиция, содержащая Bifidobacterium и два неусваиваемых олигосахарида для стимуляции кишечной флоры грудного ребенка, вскармливаемого грудным молоком.

В WO 2007/073194 описана композиция, содержащая липидный компонент, включающий линолевую кислоту и альфа-линолевую кислоту, а также белок и усвояемый углеводный компонент для предотвращения ожирения в пожилом возрасте.

В WO 2011/096808 описана композиция, содержащая сиалилолигосахарид и живые Bacteroides ssp. для снижения риска избыточного веса или ожирения у младенца в более позднем возрасте.

В US 9480670 описана пищевая композиция, содержащая значительное количество арахидоновой кислоты (ARA), которая особенно подходит для детей в возрасте до 3 лет и предназначена для снижения риска развития избыточной массы/ожирения и/или резистентности к инсулину в более позднем возрасте.

Сущность изобретения

Авторы изобретения неожиданно обнаружили при использовании животных моделей, что пищевая добавка с Bifidobacterium breve в сочетании с неусваиваемыми олигосахаридами в раннем возрасте приводили к преимуществам в более позднем возрасте. В частности, было обнаружено, что в более позднем возрасте после увеличения потребления калорий и жира в рационе по западному образцу, гомеостаз глюкозы был улучшен, что привело к снижению уровня инсулина, улучшению чувствительности к инсулину и снижению слабовыраженного хронического воспаления по сравнению с контрольной группой, которая не получала этого пищевого вмешательства, и которая получала диету по западному образцу.

Авторы изобретения обнаружили на мышиной модели, что возможно запрограммировать младенцев таким образом, чтобы они могли лучше противостоять рискам, обычно связанным с диетой по западному образцу. Когда младенцы получали питание с добавлением Bifidobacterium breve в сочетании с неусваиваемыми олигосахаридами в раннем возрасте, было обнаружено, что уровни инсулина и индекс, рассчитанный по гомеостатической модели оценки резистентности к инсулину (HOMA-IR), были ниже, и количество провоспалительных цитокинов в плазме было ниже и и более сопоставимы со здоровой эталонной группой, не подвергавшейся воздействию диеты по западному образцу. Удивительно, но эти эффекты не наблюдались или в гораздо меньшей степени наблюдались в группе, которая получала только неусваиваемые олигосахариды без B. breve. Поэтому применение B. breve вместе с неусваиваемыми олигосахаридами, вводимыми в младенческом возрасте, особенно подходит для улучшения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте.

Подробное описание изобретения

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу профилактики и/или снижения риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте у субъекта-человека путем введения пищевой композиции, содержащей комбинацию Bifidobacterium breve и неусваиваемых олигосахаридов.

В одном варианте осуществления настоящий способ представляет собой немедицинский способ предупреждения и/или снижения риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте у субъекта-человека путем введения пищевой композиции, содержащей комбинацию Bifidobacterium breve и неусваиваемых олигосахаридов.

Изобретение также может быть сформулировано как использование комбинации Bifidobacterium breve и неусваиваемых олигосахаридов для получения пищевой композиции для использования в профилактике и/или снижении риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте у субъекта-человека путем введения пищевой композиции субъекту-человеку в раннем возрасте.

Изобретение также может быть сформулировано как пищевая композиция, содержащая комбинацию Bifidobacterium breve и неусваиваемых олигосахаридов, для применения для предупреждения и/или снижении риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте у субъекта-человека путем введения пищевой композиции субъекту-человеку в раннем возрасте.

Bifidobacterium breve

Пищевая композиция в способе или использовании согласно настоящему изобретению, далее также называемая настоящей (пищевой) композицией, содержит Bifidobacterium breve. Было установлено, что присутствие B. breve вместе с неусваиваемыми олигосахаридами благотворно влияет на чувствительность к инсулину и воспалительное состояние в более позднем возрасте. Bifidobacterium breve представляет собой грамположительную, анаэробную, разветвленную палочковидную бактерию. Данная B. breve имеет предпочтительно по меньшей мере 95% идентичности последовательности 16S рРНК с типовым штаммом B. breve ATCC 15700, более предпочтительно по меньшей мере 97% идентичности (Stackebrandt & Goebel, 1994, Int. J. Syst. Bacteriol. 44:846-849). Предпочтительными являются штаммы B. breve, выделенные из кала здоровых младенцев на грудном кормлении. Обычно они коммерчески доступны у производителей молочно-кислых бактерий, но также могут быть выделены из кала, идентифицированы, описаны и выведены. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящая композиция содержит по меньшей мере одну B. breve, выбранную из группы, состоящей из B. breve Bb-03 (Rhodia/Danisco), B. breve M-16V (Morinaga), B. breve R0070 (Institute Rosell, Lallemand), B. breve BR03 (Probiotical), B. breve BR92) (Cell Biotech), DSM 20091, LMG 11613, YIT4065, FERM BP-6223 и CNCM I-2219. Наиболее предпочтительно B. breve выбрана из группы, состоящей из B. breve M-16V и B. breve CNCM I-2219, наиболее предпочтительно B. breve представляет собой M-16V. B. breve I-2219 был опубликован в WO 2004/093899 и в US 7410653 и был депонирован в Collection Nationale de Cultures de Microorganisms, Institute Pasteur, Paris, France 31 мая 1999 года компанией Compagnie Gervais Danone. B. breve M-16V был депонирован как BCCM/LMG23729 и коммерчески доступен от Morinaga Milk Industry Co., Ltd.

Настоящая композиция предпочтительно содержит жизнеспособные B. breve. Настоящая композиция предпочтительно содержит от 10⁴ до 10¹² колониеобразующих единиц (КОЕ) B. breve на грамм сухой массы настоящей пищевой композиции, предпочтительно от 10⁴ до 10¹¹, более предпочтительно от 10⁵ до 10¹⁰, наиболее предпочтительно от 10⁶ до 1×10⁹ КОЕ B. breve на грамм сухой массы настоящей композиции. Предпочтительно композиция содержит от 10⁴ до 10¹³ КОЕ B. breve на 100 мл, более предпочтительно от 10⁶ до 10¹¹ КОЕ B. breve на 100 мл, наиболее предпочтительно от 10⁷ до 10¹⁰ КОЕ B. breve на 100 мл. В контексте настоящего изобретения следует понимать, что пищевая композиция предпочтительно не содержит других пробиотических бактерий, следовательно, пробиотические бактерии, отличные от Bifidobacterium breve, предпочтительно исключаются из пищевой композиции в способе или применении в соответствии с настоящим изобретением.

Неусваиваемые олигосахариды

Пищевая композиция в способе или применении по настоящему изобретению содержит неусваиваемые олигосахариды (NDO). Термин «олигосахарид», используемый в настоящем изобретении, предпочтительно относится к сахариду со степенью полимеризации (DP) от 2 до 250, предпочтительно DP от 2 до 100, более предпочтительно от 2 до 60. Понятно, что в контексте настоящего изобретения сахарид с DP в определенном диапазоне может включать смесь сахаридов с различными средними DP, например, если в настоящую композицию включен олигосахарид с DP от 2 до 100, он может включать композиции, которые содержат олигосахариды со средним DP от 2 до 5, средним DP от 50 до 70 и средним DP от 7 до 60. Термин «неусваиваемый олигосахарид», используемый в настоящем изобретении, относится к олигосахаридам, которые не перевариваются или частично перевариваются в кишечнике под действием кислот или пищеварительных ферментов, присутствующих в верхних отделах пищеварительного тракта человека (тонкая кишка и желудок), но которые ферментируются кишечной флорой человека. Например, сахароза, лактоза, мальтоза и мальтодекстрины считаются усваиваемыми. Например, галактоолигосахариды, фруктоолигосахариды считаются неусваиваемыми олигосахаридами.

Предпочтительно неусваиваемые олигосахариды являются растворимыми. Термин «растворимый», как он используется в настоящем описании, когда имеет ссылку на олигосахарид, означает, что олигосахарид растворим в соответствии со способом, описанным L. Prosky et al., J. Assoc. Off. Anal. Chem. 71, 1017-1023 (1988).

Неусваиваемый олигосахарид предпочтительно выбран из группы, состоящей из фруктоолигосахаридов, галактоолигосахаридов, глюко-олигосахаридов, арабино-олигосахаридов, маннан-олигосахаридов, ксило-олигосахаридов, фукоолигосахаридов, арабиногалактоолигосахаридов, глюкоманно-олигосахаридов, галактоманно-олигосахаридов, сиаловой кислоты, включающей олигосахариды и олигосахариды уроновой кислоты.

Предпочтительно настоящая композиция содержит фруктоолигосахариды и/или галактоолигосахариды, более предпочтительно галактоолигосахариды, наиболее предпочтительно трансгалактоолигосахариды. В предпочтительном варианте осуществления композиция содержит смесь галакто=олигосахаридов и фруктоолигосахаридов. Предпочтительно настоящая композиция содержит галактоолигосахариды с DP 2-10, предпочтительно со средним DP от 2 до 10, и/или фруктоолигосахариды с DP 2-60, предпочтительно со средним DP от 2 до 60, предпочтительно со средним DP от 10 до 60, предпочтительно со средним DP от 15 до 60, предпочтительно со средним DP от 20 до 60. Присутствие неусваиваемых олигосахаридов в этих предпочтительных вариантах осуществления будет оказывать улучшенное влияние на предотвращение или снижение риска инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте.

Галактоолигосахарид предпочтительно выбран из группы, состоящей из трансгалактоолигосахаридов. В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящий способ включает введение трансгалактоолигосахаридов ([галактоза]_n-глюкоза; где n представляет собой целое число от 1 до 60, то есть 2, 3, 4, 5, 6, …., 59,60; предпочтительно n выбран из 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10). Трансгалактоолигосахариды (TOS) продаются, например, под торговой маркой Vivinal^TM (Borculo Domo Ingredients, Netherlands). Предпочтительно сахариды трансгалактоолигосахаридов являются β-связанными.

В одном варианте осуществления пищевая композиция в способе или применении по настоящему изобретению предпочтительно содержит фруктоолигосахарид. Используемый в настоящем описании термин «фруктоолигосахарид» относится к неусваиваемому полисахариду, содержащему цепь, по меньшей мере, из 2 β-связанных фруктозных звеньев с DP от 2 до 250, предпочтительно от 7 до 100, более предпочтительно от 20 до 60. В одном варианте осуществления предпочтительно используют инулин. Инулин, например, доступен под торговой маркой “Raftilin HP^®”, (Orafti). Средний DP настоящего фруктоолигосахарида предпочтительно составляет по меньшей мере 7, более предпочтительно по меньшей мере 10, предпочтительно ниже 100. Используемый фруктоолигосахарид предпочтительно имеет (большинство) фруктозных звеньев, связанных β(2→1) связью. Другие термины для фруктоолигосахаридов включают инулин, фруктополисахарид, полифруктозу, фруктаны и олигофруктозу. Настоящая композиция предпочтительно содержит фруктоолигосахариды с DP от 2 до 200.

В предпочтительном варианте осуществления настоящая композиция содержит два или несколько неусваиваемых углевода, различающихся по составу моносахаридных звеньев или различающихся по степени полимеризации (DP), или оба. Два неусваиваемых углевода различаются по моносахаридной композиции, когда разница составляет по меньшей мере 30%, более предпочтительно разница по меньшей мере 50% в композиции моносахаридов на основе общего числа моносахаридных звеньев. Например, галактоолигосахариды со средней композицией Glu-Gal3 и фруктоолигосахариды со средней композицией Glu-Fru3 различаются на 75%. Два неусваиваемых углевода отличаются по DP, если среднее значение DP двух углеводов отличается более чем на 5 моносахаридных звеньев, предпочтительно более чем на 10 звеньев, еще более предпочтительно более чем на 15 звеньев. Например, гидролизованный инулин со средним DP 4 и инулин с длинной цепью со средним DP 25 имеет разницу в DP 21 звеньев.

Предпочтительно настоящая композиция содержит галактоолигосахариды со средним DP от 2 до 10 и фруктоолигосахариды со средним DP от 10 до 60. Предпочтительно настоящая композиция содержит фруктоолигосахариды со средним DP от 2 до 10 и фруктоолигосахариды со средним DP от 15 до 60. Предпочтительно настоящая композиция содержит галактоолигосахариды со средним DP от 2 до 10 и фруктоолигосахариды со средним DP от 2 до 10. Присутствие неусваиваемых олигосахаридов в этих предпочтительных вариантах осуществления будет оказывать улучшенное влияние на предотвращение или снижение риска инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте.

Предпочтительно настоящая композиция содержит галактоолигосахариды и фруктоолигосахариды в массовом отношении от 20 до 0,5, более предпочтительно от 20 до 1, наиболее предпочтительно от 12 до 2.

Предпочтительно настоящая композиция содержит от 80 мг до 2 г неусваиваемых олигосахаридов на 100 мл, более предпочтительно от 150 мг до 1,50 г, еще более предпочтительно от 300 мг до 1 г на 100 мл. Из расчета на сухую массу композиция предпочтительно содержит от 0,25% масс. до 20% масс., более предпочтительно от 0,5% масс. до 10% масс., еще более предпочтительно от 1,5% масс. до 7,5% масс. неусваиваемых олигосахаридов.

Предпочтительно настоящая композиция содержит от 10⁴ до 10¹² КОЕ B. breve на грамм сухой массы и от 0,25% масс. до 20% масс. неусваиваемых олигосахаридов в расчете на сухую массу, более предпочтительно от 10⁵ до 10¹⁰ КОЕ B. breve на грамм сухой массы и от 0,5% масс. до 10% масс. неусваиваемых олигосахаридов в расчете на сухую массу. Предпочтительно настоящая композиция не содержит пробиотические бактерии, отличные от Bifidobacterium breve.

Предпочтительно настоящая композиция содержит от 10⁴ до 10¹³ КОЕ B. breve и от 80 мг до 2 г неперевариваемых олигосахаридов на 100 мл, более предпочтительно от 10⁶ до 10¹¹ КОЕ B. breve и от 300 мг до 1 г неусваиваемых олигосахаридов на 100 мл. Предпочтительно настоящая композиция не содержит пробиотические бактерии, отличные от Bifidobacterium breve.

Предпочтительно настоящая пищевая композиция содержит i) от 1×10⁵ КОЕ до 1×10¹⁰ КОЕ B. breve на грамм сухого веса, более предпочтительно от 1×10⁶ КОЕ до 1×10¹⁰ КОЕ; и или ii) от 0,5 до 20% масс. галактоолигосахаридов в расчете на сухую массу, более предпочтительно от 0,5 до 10% масс. галактоолигосахаридов, или iii) от 0,05 до 2% фруктоолигосахаридов в расчете на сухую массу, более предпочтительно от 0,1 до 1% масс. фруктоолигосахаридов или оба ii) и iii). Предпочтительно настоящая пищевая композиция не содержит пробиотические бактерии, отличные от Bifidobacterium breve.

Пищевая композиция

Пищевая композиция в способе или применении в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно особенно подходит для обеспечения ежедневных потребностей в питании для субъекта-человека в возрасте до 36 месяцев, особенно для субъекта-человека в возрасте менее 24 месяцев, еще более предпочтительно для субъекта-человека в возрасте до 18 месяцев, наиболее предпочтительно для ребенка до 12 месяцев. Следовательно, пищевая композиция предназначена для кормления или используется для кормления субъекта-человека. Настоящая композиция предпочтительно содержит липид и белок и усвояемый углеводный компонент, где липидный компонент предпочтительно обеспечивает от 30 до 60% от общего количества калорий, белковый компонент предпочтительно обеспечивает от 5 до 20%, более предпочтительно от 5 до 15% масс. от общего количества калорий и усвояемый углеводный компонент предпочтительно обеспечивает от 25 до 75% от общего количества калорий. Предпочтительно настоящая композиция содержит липидный компонент, обеспечивающий от 35 до 50% от общего количества калорий, белковый компонент, обеспечивающий от 6 до 12% от общего количества калорий, и усвояемый углеводный компонент, обеспечивающий от 40 до 60% от общего количества калорий. Общее количество калорий определяют суммой калорий, полученных из белков, липидов и усваиваемых углеводов.

Настоящая композиция не является грудным молоком человека. Настоящая композиция предпочтительно содержит растительные липиды. Настоящая композиция предпочтительно содержит другие фракции, такие как витамины и минералы в соответствии с международными директивами относительно детских смесей. Предпочтительно пищевая композиция представляет собой молочную смесь первого уровня, молочную смесь второго уровня или смесь для ребенка раннего возраста, более предпочтительно молочную смесь первого уровня и молочную смесь второго уровня.

Предпочтительно пищевая композиция не содержит Lactobacilli. Было обнаружено, что количество Lactobacillus было снижено в группе, которая получала B. breve и неусвояемые олигосахариды в раннем возрасте и это оказало улучшенное влияние на предотвращение или снижение риска инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления в более позднем возрасте.

В одном варианте осуществления настоящая композиция представляет собой порошок, подходящий для приготовления жидкой композиции после восстановления водным раствором, предпочтительно водой. Предпочтительно настоящая композиция представляет собой порошок для восстановления водой.

Для удовлетворения потребности грудного ребенка в калориях, композиция предпочтительно содержит 50-200 ккал/100 мл жидкости, более предпочтительно 60-90 ккал/100 мл жидкости, еще более предпочтительно 60-75 ккал/100 мл жидкости. Такая калорийность обеспечивает оптимальное соотношение между потреблением воды и калорий. Осмолярность настоящей композиции предпочтительно составляет от 150 до 420 мОсмоль/л, более предпочтительно, от 260 до 320 мОсмоль/л. Низкая осмолярность направлена на снижение желудочно-кишечной нагрузки. Нагрузка может вызвать образование адипоцитов.

Предпочтительно настоящая композиция находится в жидкой форме с вязкостью ниже 35 мПа.с, более предпочтительно ниже 6 мПа.с, как измерено в вискозиметре Брукфильда при 20°С при скорости сдвига 100 с^-1. Соответственно, композиция находится в порошкообразной форме, которую можно восстановить водой с образованием жидкости, или в форме жидкого концентрата, которую следует разбавить водой. Когда композиция находится в жидкой форме, предпочтительный объем, вводимый ежедневно, находится в диапазоне от около 80 до 2500 мл, более предпочтительно от около 450 до 1000 мл в день.

Применение

При использовании животной модели было обнаружено, что комбинация B. breve и неусваиваемых олигосахаридов, но не только неусваиваемых олигосахаридов без B. breve, при введении в раннем возрасте благоприятно влияет на параметры, которые указывают на улучшение гомеостаза глюкозы, что привело к улучшению чувствительности к инсулину и снижению слабовыраженного хронического воспаления по сравнению с контрольной группой, которая не получала этого пищевого вмешательства, и которая получала диету по западному образцу.

Настоящее изобретение относится к пищевой композиции, содержащей Bifidobacterium breve и неусваиваемые олигосахариды для применения в профилактике или снижении риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности, диабета типа 2 и/или слабовыраженного хронического воспаления, предпочтительно слабовыраженного хронического воспаления, в более позднем возрасте.

Значительное снижение уровней инсулина, гастроингибиторного пептида (GIP) и уровней провоспалительных цитокинов в плазме крови (IL-1α и TNF-α) наблюдали в более позднем возрасте, когда мыши были взрослыми и после того, как мышей подвергали диете по западному образцу. Аналогичным образом наблюдали снижение HOMA-IR, амилина и панкреатического полипептида (PP) и IL-10, IL-15 и IFn-γ. Это наблюдалось в постнатальный день 98, который является моментом времени, соответствующим состоянию зрелости человека. Это указывает на то, что раннее питание оказывает благоприятное влияние на гиперинсулинемию, инсулинорезистентность, диабет типа 2 и/или слабовыраженное хроническое воспаление, продолжающееся после периода, в котором оно фактически вводится. Эффекты на гомеостаз глюкозы показали, что контрольная группа, которая получала диету по западному образцу и не получала синбиотическую композицию в раннем возрасте, имела склонность к инсулинрезистентному фенотипу, и это было дополнительно подтверждено эффектами на слабовыраженное хроническое состояние. Слабовыраженное хроническое воспаление имеет основополагающее значение для индукции инсулинорезистентности и прогрессирования инсулинорезистентности к преддиабету до диабета 2 типа.

Диабет представляет собой хроническое заболевание, которое возникает либо тогда, когда поджелудочная железа не вырабатывает достаточного количества инсулина, или когда организм не может эффективно использовать вырабатываемый им инсулин. Инсулин представляет собой гормон, который регулирует уровень сахара в крови. Гипергликемия, или повышенный уровень сахара в крови, является общим результатом неконтролируемого диабета и со временем причиняет серьезный ущерб многим системам организма, особенно нервам и кровеносным сосудам. Диабет 2 типа (ранее называвшийся инсулиннезависимым диабетом или диабетом взрослых) является результатом неэффективного использования организмом инсулина. До недавнего времени этот тип диабета наблюдался только у взрослых, но теперь он все чаще встречается у детей. Факторы риска развития диабета 2 типа связаны с инсулинорезистентностью. Гиперинсулинемия представляет собой состояние, при котором в крови циркулирует избыточный уровень инсулина относительно уровня глюкозы. Резистентность к инсулину (IR) является патологическим состоянием, при котором клетки не в состоянии нормально реагировать на гормон инсулина. Организм вырабатывает инсулин, когда глюкоза начинает выделяться в кровь из-за переваривания углеводов в рационе. В условиях резистентности к инсулину организм вырабатывает инсулин, но клетки устойчивы к инсулину и не могут использовать его так эффективно, что приводит к повышению уровня сахара в крови. В свою очередь, бета-клетки поджелудочной железы впоследствии увеличивают выработку инсулина, что также способствует повышению уровня инсулина в крови. Люди, у которых развивается диабет 2 типа, обычно проходят через более ранние стадии инсулинорезистентности и преддиабета. Гомеостатической модели оценки резистентности к инсулину (HOMA-IR) широко используется для оценки инсулинорезистентности в исследованиях. По сравнению с общепринятым стандартным эугликемическим клэмп-методом для количественной оценки инсулинорезистентности, количественная оценка с использованием HOMA-IR является более удобной. Он рассчитывается путем умножения инсулина в плазме натощак (FPI) на уровень глюкозы в плазме натощак (FPG), выраженный в единицах ммоль/л, с последующим делением на постоянную 22,5, то есть HOMA-IR=(FPI×FPG)/22,5.

Настоящая композиция должна вводиться человеку в раннем возрасте. Ранняя стадия жизни предпочтительно относится к случаю, когда субъект-человек имеет возраст менее 36 месяцев, предпочтительно, когда субъект-человек имеет возраст менее 24 месяцев, еще более предпочтительно, когда субъект-человек имеет возраст менее 18 месяцев, более предпочтительно, когда субъект-человек представляет собой младенца в возрасте до 12 месяцев, наиболее предпочтительно, когда субъект-человек представляет собой младенца в возрасте до 6 месяцев. В одном варианте осуществления настоящую композицию вводят здоровому субъекту-человеку в раннем возрасте, предпочтительно рожденному в срок субъекту-человеку.

Согласно настоящему изобретению более поздний возраст означает предпочтительно, когда субъектом-человеком является ребенок или предпочтительно взрослый. Предпочтительно более поздний возраст относится к тому, когда субъект-человек находится в возрасте старше 5 лет, и более предпочтительно старше 18 лет. Профилактика в более позднем возрасте или снижение риска возникновения в более позднем возрасте отличается от прямого профилактического эффекта, эффекта, который возникает при пищевом вмешательстве, в том смысле, что он продлевает свое воздействие на здоровье намного дольше в жизни после прекращения употребления пищевой композиции, например, минимум 2 года после прекращения введения смеси, более предпочтительно минимум 4 года, более предпочтительно минимум 15 лет. Считается, что этот эффект в более позднем возрасте обусловлен программирующим эффектом, при котором в раннем возрасте, когда субъект-человек все еще растет и развивается, органы и их метаболические возможности (такие как образование адипоцитов, образование массы В-клеток панкреатической железы) программируются в течение критического периода в раннем возрасте, а эффекты, происходящие в этот период времени, оказывают влияние на здоровье в более позднем возрасте. Действительно, перенос микробиоты в постнатальный день 42 не оказывал влияния на метаболическое здоровье, указывая на то, что критический период прошел у мышей.

В предпочтительном варианте осуществления пищевая композиция, содержащая B. breve и неусваиваемые олигосахариды, должна использоваться у субъекта-человека, который подвержен ожирению или растущего в среде, ведущей к развитию ожирения, и/или который употребляет после младенчества диету по западному образцу. Диета по западному образцу состоит из повышенного содержания жиров и насыщенных жирных кислот, причем жир обеспечивает более 35% от общего количества калорий в рационе, а насыщенные жирные кислоты обеспечивают более 10% от общего количества калорий в рационе. Термин среда, ведущая к развитию ожирения, относится к среде, которая способствует увеличению массы, и к среде, которая не способствует потере массы в доме или на рабочем месте (Swinburn, et al., 1999, Prev Med 29:563-570). Другими словами, под средой, ведущей к развитию ожирения, понимается среда, которая провоцирует, стимулирует, способствует или вызывает ожирение. Факторами, которые способствуют этому, являются урбанизация, часто сопровождаемая снижением физической активности, и легкий доступ к еде. В одном варианте осуществления пищевая композиция является особенно полезной для младенцев, которые находятся в условиях воздействия среды, где обычная диета представляет собой диету по западному типу, которая содержит повышенное или высокое содержание жира и повышенное или высокое содержание насыщенных жирных кислот, при этом жир обеспечивает более 35% от общего количества калорий в рационе, и насыщенные жирные кислоты обеспечивают более 10% от общего количества калорий в рационе, в частности, диету по западному образцу, которая характеризуется тем, что содержит жир, обеспечивающий от 35 до 45% от общего количества калорий в рационе, и содержит насыщенные жирные кислоты, обеспечивающие от 10 до 20% от общего количества калорий в рационе.

В предпочтительном варианте осуществления у субъекта-человека существует риск развития расстройств, связанных с нарушением метаболизма липида или нарушением здоровья печени, в более позднем возрасте. Поэтому субъект-человек предпочтительно выбран из группы, состоящей из недоношенного ребенка, младенца с низкой для своего гестационного возраста массой, крупного для гестационного возраста младенца, младенца, рожденного от матери с избыточной массой или ожирением, младенца, рожденного от матери, страдающей диабетом 2 типа или гестационным диабетом, младенца, родившегося с помощью кесарева сечения, и младенца, которого лечат или которого лечили антибиотиками.

В настоящем документе и в его формуле изобретения глагол "включать" и его формы используют в его неограничивающем значении, указывающем, что объекты, следующие за ним, включены, в рассмотрение, но элементы, конкретно не упомянутые, не исключены. Кроме того, указание на элемент в единственном числе не означает, что исключена возможность присутствия более одного такого элемента, если из контекста ясно не следует, что содержится один и только один из элементов. Поэтому указание на один элемент обычно означает "по меньшей мере один".

Описание чертежей

На фиг. 1 показаны плазменные маркеры для гомеостаза глюкозы в зрелом возрасте после пищевого вмешательства в раннем возрасте. Данные представляют собой среднее±SEM. *p≤0,05, **p≤0,01. Системные маркеры гомеостаза глюкозы: гомеостатическая модель оценки инсулинорезистентности, HOMA-IR (A), глюкозы (B), инсулина (C), амилина (D), желудочного ингибиторного полипептида, GIP (E) и панкреатического полипептида, PP (F).

SYN: группа, которая получала B. breve и неусваиваемые олигосахариды в раннем возрасте, затем диету по западному образцу в день 42-98. G/F: группа, которая получала неусваиваемые олигосахариды в раннем возрасте, затем диету по западному образцу в день 42-98. CTR: группа, которая в раннем возрасте не получала B breve и не получала неусваиваемые олигосахариды, затем диета по западному образцу в день 42-98. REF: контрольная группа, которая получала стандартную пищу без пищевого вмешательства в раннем возрасте или в более позднем возрасте введение диеты по западному образцу.

На фиг. 2 показаны иммунные маркеры, указывающие на хроническое воспаление в зрелом возрасте после пищевого вмешательства в раннем возрасте. Данные представляют собой среднее ± SEM. *p≤0,05, **p≤0,01. Системные маркеры воспаления: IL-1α (A), IL-10 (B), IL-15 (C), IFn-γ (D), TNF-α (E) (IL=интерлейкин; IFn=интерферон; TNF=фактор некроза опухоли).

SYN: группа, которая получала B. breve и неусваиваемые олигосахариды в раннем возрасте, затем диету по западному образцу в день 42-98. G/F: группа, которая получала неусваиваемые олигосахариды в раннем возрасте, затем диету по западному образцу в день 42-98. CTR: группа, которая в раннем возрасте не получала B breve и не получала неусваиваемые олигосахариды, затем диета по западному образцу в день 42-98. REF: контрольная группа, которая получала стандартную пищу без пищевого вмешательства в раннем возрасте или в более позднем возрасте введение диеты по западному образцу.

Пример 1: В более поздние сроки жизни воздействие синбиотиков в раннем возрасте благотворно влияет на показатели гомеостаза глюкозы.

Материал и методы

Мыши содержались в клетках Macrolon типа 2 в контролируемых стандартных условиях содержания, получая пищу и воду ad libitum. Самки и самцы мышей C57BL/6J были получены от Harlan Laboratories B.V., Нидерланды, и спаривались со временем. В послеродовой день (PN)2 пометы отбирали и случайным образом распределяли детенышей четырех самцов и двух самок на самку-производительницу. В период адаптации, беременности и лактации животных кормили облученным стандартным полусинтетическим кормом, подходящим для разведения по рецептуре American Institute of Nutrition (Американского института питания) (AIN-93G; 16,4 ккал% жира, 18,8 ккал% белка; RDS, Нидерланды). На PN2 кормящим самкам назначали различные дополнительные диеты, то есть разные добавки диеты AIN-93G, или с неусваиваемыми олигосахаридами [G/F: 2% масс./масс. ScGOS (галактоолигосахариды с короткой цепью (Vivinal® GOS)):lcFOS (длинноцепочечные фруктоолигосахариды (Inulin HP®)), масс./масс. 9:1], синбиотики [SYN: (2% масс./масс. G/F+10⁹ КОЕ/г Bifidobacterium breve M-16V (Morinaga Milk Industries Ltd.)] или контроль растворителем (CTRL: 2% масс./масс. мальтодекстрина). В дополнение к добавкам к диетам, детеныши ежедневно получали (PN10-15) пероральную дозу (30 мкл) в виде капель соответствующей добавки (G/F и мальтодекстрин, приблизительно 10-15 мг/день, 1×10⁹ КОЕ B. breve M-16V). После отлучения от груди (PN21) потомство самцов содержали парами и продолжали содержать на соответствующей дополненной добавками диете до PN42, периода, соответствующего младенчеству и раннему детству у людей. После PN42 до PN98, в подростковом и взрослом возрасте животных CTRL, G/F и SYN кормили диетой по западному образцу (WSD; диета AIN-93G со скорректированной липидной фракцией, содержащей 20% масс. липида (17% масс. сала, 3% масс. соевого масла, 0,1% масс. холестерина), что представляет собой мягкую диету по западному образцу, обеспечивающую около 40% от общего количества калорий в жире и которая содержит около 14,5% насыщенных жирных кислот в расчете на общее количество калорий) в качестве провокационной нагрузки. Эта диета имеет повышенный уровень жира на основе общей калорийности и увеличенный процент насыщенных жирных кислот по сравнению с тем, что считается здоровой.

Начиная с PN21, потребление пищи определяли через постоянные интервалы путем взвешивания разницы между предоставленной и оставшейся пищей.

На PN98 после 6-часового голодания животных подвергали эвтаназии с помощью анестезии изофлуран/O2 с последующей цервикальной дислокацией. Образцы крови собирали в микропробирки с покрытием K₃EDTA (Greiner Bio-one, Germany). Плазму получали из образцов крови центрифугированием (1350 г, 10 мин, 4°C) и затем замораживали в жидком азоте и хранили при -80°C.

В PN98 в образцах плазмы глюкозу (GOD-PAP method, Roche diagnostics, Almere, The Netherlands) измеряли колориметрическим методом с использованием системы визуализации с помощью микропланшетов (Bio-Rad Laboratories Inc., Hercules, CA, USA). Инсулин в плазме натощак, амилин, глюкозозависимый инсулинотропный полипептид (GIP) измеряли одновременно с использованием мультиплексного метода (MILLIPLEX MAP Mouse Metabolic Hormone Magnetic Bead Panel, Merck KGaA, Darmstadt, Germany). Образцы, контроли и стандарты получали в соответствии с протоколом производителя и количественно определяли флуоресценцию с помощью прибора (Bio-Rad Laboratories Inc., Hercules, CA, USA). В качестве косвенного показателя чувствительности к инсулину применяли гомеостатическую модель оценки резистентности к инсулину (HOMA-IR; [glu(ммоль/л)*ins(пмоль/л)/22,5]) для глюкозы и инсулина в плазме натощак.

Группа REF представляет контрольную группу, которая не получала дополнительную диету (ранняя фаза жизни) и не получала провокационную диету WSD (поздняя жизнь). В статистическом анализе сравнивали три группы с введением WSD (CTRL, G/F, SYN).

Статистический анализ проводили с использованием IBM SPSS Statistics 19.0 (SPSS Benelux, Gorinchem, The Netherlands) и GraphPad Prism 6 (GraphPad Software, La Jolla, CA, USA).

Все переменные были проверены на нормальное распределение с использованием одновыборочного теста Колмогорова-Смирнова. При нормальном распределении переменные анализировали в CTRL vs. G/F vs. SYN с помощью однофакторного дисперсионного анализа. В отношении значительных эффектов был проведен последующий анализ с использованием критерия множественных сравнений Тьюки для сравнения между отдельными группами. В случае негауссовского распределения, log-преобразование было выполнено перед однофакторным дисперсионным анализом. Различия считались достоверными при р≤0,05. Данные представлены как среднее±SEM, если не указано иное.

Результаты

Вмешательство в питание в раннем возрасте с G/F или SYN по сравнению с контрольной диетой (группа REF и CTRL) не влияло на рост развития во время и непосредственно после периода вмешательства до PN42. Масса тела, масса жира и мышечная масса тела не отличались между экспериментальными группами на данный момент времени. Также масса жира по отношению к массе тела (% жировой массы) была одинаковой во всех группах. После введения провокационной диеты WSD группам CTRL, G/F и SYN от PN42 до PN98 длина животных и мышечная масса тела оставались одинаковыми во всех группах, что указывает на нормальную динамику роста.

Ни в раннем возрасте (PN21-42), ни в более позднем периоде жизни (PN42-93) не было обнаружено различий в потреблении пищи, которые могли бы объяснить наблюдаемые фенотипы.

На фиг.1 показан эффект метаболизма глюкозы. Расчет HOMA-IR основывался на уровнях глюкозы и инсулина в плазме натощак, из которых первые - что неудивительно - были одинаковыми во всех группах, а последние значительно различались (p=0,039), при этом CTRL, G/F и SYN демонстрировали ступенчатый нисходящий паттерн, и это указывает на снижение гиперинсулинемии. HOMA-IR был ниже в SYN, чем в CTRL и, следовательно, указывал на более чувствительную реакцию организма на инсулин (или снижение инсулинорезистентности). HOMA-IR был ниже в SYN, чем в CTRL и, следовательно, указывал на более чувствительную реакцию организма на инсулин. Хотя уровни глюкозы в плазме натощак (фиг. 1B) одинаковы во всех группах, HOMA-IR (фиг. 1A), который является показателем чувствительности к инсулину, и различные сигнальные молекулы, относящиеся к гомеостазу глюкозы, включая инсулин (фиг. 1C), амилин (фиг.1D), GIP (фиг.1E) и PP (фиг.1F) показывают улучшенные (трендообразные) уровни в плазме в SYN после введения WSD на PN98, причем уровень инсулина в плазме в SYN значительно ниже, чем в CTRL. GIP в плазме, высокоактивный инкретин, который также, как известно, влияет на поглощение глюкозы, был одинаково высок во всех группах, ожидаемых для SYN, который был значительно ниже, чем G/F (p=0,014).

Слабовыраженное хроническое состояние в более позднем возрасте снижается при добавлении синбиотиков в раннем возрасте, как показано на фиг. 2. Наблюдалось значительное снижение IL-1 α (фиг. 2A) и TNF-α (фиг. 2E), а также тенденция к снижению IL-10 (фиг. 2B), Il-15 (фиг. 2C) и IFn-γ (фиг. 2D). Таким образом, синбиотики ранней жизни влияют на длительный системный иммунный статус.

Эффекты на гомеостаз глюкозы указывают на то, что группа CTRL склоняется к фенотипу резистентности к инсулину, и это дополнительно подтверждается эффектами слабовыраженного хронического воспаления. Следовательно, инсулинорезистентность и гиперинсулинемия предотвращается/устраняется в SYN, и риск развития фенотипа диабета типа 2 уменьшается.

Пример 2: Модуляция микробиоты отдельно не приводит к долгосрочному влиянию на метаболическое здоровье

Для трансплантации использовали стерильных самцов мышей C57/Bl6, которых кормили стандартным кормом, обработанным в автоклаве. На 5 неделе все мыши были акклиматизированы на стерильный WSD в течение 1 недели. Замороженное содержимое слепой кишки от мышей с добавлением пищи (CTRL) и синбиотика (SYN) (собранных в PN42 из эксперимента по кормлению) гомогенизировали в буфере PBS, дополненном восстановительным раствором (0,02 М Na2S и 1% цистеина, растворенного в буфере NaHCO3). Были отобраны два отдельных донора из каждой группы. После одной недели акклиматизации мышам (6 недель, PN42, 4-5 мышей на группу) не давали есть в течение 4 часов и вводили в желудок полученную суспензию (200 мкл). Трансплантированных мышей содержали в автоклавированных индивидуальных вентилируемых клетках со стерильной подстилкой и кормили стерильным WSD и автоклавированной водой ad libitum в течение 14 недель. Измеряли массу тела и проводили магнитно-резонансную томографию всего тела (МРТ) на PN 42, 43, 70 и 98.

Во время переноса (PN42) не было различий в массе тела, массе жира и мышечной массе тела у мышей-реципиентов GF. После переноса микробиоты авторы изобретения не наблюдали существенных различий в массе тела, массе жира и мышечной массе тела между группами CTRL и SYN для взаимосвязи диета*время. Таким образом, измененная микробиота после добавления синбиотика недостаточна для передачи полезного фенотипа мышам с добавкой синбиотика реципиентам. Это указывает на то, что это скорее фактический процесс модуляции микробиоты в раннем возрасте благодаря присутствию неусваиваемых олигосахаридов и B. breve в раннем возрасте в кишечнике, который можно считать необходимым для того, чтобы вызвать долгосрочный метаболический эффект для здоровья.

Изобретение может быть использовано для предупреждения и/или снижения риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности и/или диабета типа 2 в более позднем возрасте после приема синбиотиков в раннем возрасте. Для этого предложено применение пищевой композиции, содержащей комбинацию Bifidobacterium breve и неусваиваемых олигосахаридов, для получения пищевой композиции, которую вводят субъекту-человеку в раннем возрасте, где композиция содержит смесь галактоолигосахаридов и фруктоолигосахаридов, и где ранний возраст соответствует возрасту субъекта-человека от 0 до 36 месяцев. При этом пищевая композиция представляет собой детскую смесь первого уровня или смесь для детского питания второго уровня, или смесь для детей младшего возраста. Обеспечивается улучшение гомеостаза глюкозы и иммунного статуса. 7 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

1. Применение комбинации Bifidobacterium breve и неусваиваемых олигосахаридов, для изготовления пищевой композиции для предупреждения и/или снижения риска возникновения гиперинсулинемии, инсулинорезистентности и/или диабета типа 2 в более позднем возрасте у субъекта-человека путем введения пищевой композиции субъекту-человеку в раннем возрасте, где пищевая композиция представляет собой детскую смесь первого уровня или смесь для детского питания второго уровня или смесь для детей младшего возраста, и где композиция содержит смесь галактоолигосахаридов и фруктоолигосахаридов, и где ранний возраст соответствует возрасту субъекта-человека от 0 до 36 месяцев, и где более поздний возраст соответствует возрасту субъекта-человека старше 5 лет и где, или

- указанный субъект-человек подвергается воздействию окружающей среды, способствующей ожирению, или вырос в ней, и/или употребляет после младенчества диету по западному образцу с повышенным содержанием жиров и повышенным содержанием насыщенных жирных кислот, при этом жир обеспечивает более 35% от общей калорийности диеты, а насыщенные жирные кислоты составляют более 10% от общей калорийности диеты, или

- указанный субъект-человек представляет собой младенца из группы риска, выбранного из группы, состоящей из младенца, рожденного от матери с избыточным весом или ожирением, и младенца, рожденного от матери, страдающей диабетом 2 типа или гестационным диабетом.

2. Применение по п. 1, где ранний возраст соответствует возрасту субъекта-человека от 0 до 12 месяцев.

3. Применение по любому из предшествующих пунктов, где более поздний возраст соответствует возрасту субъекта-человека старше 18 лет.

4. Применение по любому из предшествующих пунктов, где указанный субъект-человек подвержен ожирению или выросший в условиях, ведущих к развитию ожирения, и/или употребляет после младенчества диету по западному образцу, которая включает повышенное содержание жира и повышенное содержание насыщенных жирных кислот, причем жир обеспечивает более 35% от общей калорийности диеты, а насыщенные жирные кислоты обеспечивают более 10% от общей калорийности диеты, и

где указанным субъектом-человеком является ребенок из группы риска, выбранный из группы, состоящей из младенца, рожденного от матери с избыточной массой или ожирением, и младенца, рожденного от матери, страдающей диабетом 2 типа или гестационным диабетом.

5. Применение по любому из предшествующих пунктов, где Bifidobacterium breve представляет собой Bifidobacterium breve M-16V.

6. Применение по любому из предшествующих пунктов, где пищевая композиция представляет собой детскую смесь первого уровня или смесь для детского питания второго уровня.

7. Применение по любому из предшествующих пунктов, где пищевая композиция содержит от 10⁴ до 10¹² КОЕ Bifidobacterium breve на грамм сухой массы пищевой композиции и 0,25-20% масс. неусваиваемых олигосахаридов в расчете на сухую массу пищевой композиции.

8. Применение по любому из предшествующих пунктов, где пищевая композиция содержит от 10⁴ до 10¹² КОЕ Bifidobacterium breve на грамм сухой массы пищевой композиции и 0,25-20% масс. неусваиваемых олигосахаридов, выбранных из группы, состоящей из галактоолигосахаридов и фруктоолигосахаридов и их смесей, в расчете на сухую массу пищевой композиции.