CN102112140A - 益生菌对发生环境改变及生物学改变的人和动物的作用 - Google Patents

Abstract

一个示例性实施方案提供了一种或多种改进，包括益生性组合物，所述益生性组合物包含益生性微生物以及干燥的蔬菜、水果、谷物或药草粉末。给发生生物学改变或环境改变的人或动物食用该益生性组合物对缓解这些改变具有有益作用。该有益作用已在人、狗和鱼中得到证明。

Description

益生菌对发生环境改变及生物学改变的人和动物的作用

与相关申请的交叉参考

本申请是2008年4月16日提交的未决的临时申请No.61/124,424的部分继续申请。

关于联邦赞助研究或开发的声明

不适用。

联合研究协议方名称

不适用。

涉及“序列表”、表格或计算机程序列表的附录

不适用。

发明背景

益生菌是在人和动物的胃肠道(GI tract)中天然存在的有益微生物。已经表明，在对人和动物施用正确量的活微生物时，益生菌对健康有利。益生菌广泛地用作动物和人的营养补充剂。例如，将酵母用作家畜的营养补充剂，也经常使用含有乳杆菌(Lactobacillus)和/或双歧杆菌属(Bifidobacterium)乳酸菌的酸乳。当以益生菌作为营养补充剂对人和动物施用时，未显示毒性作用。为了在动物和人中将益生菌的作用最大化，必须施用活菌以使其到达胃肠道进行繁殖(Kailasapatha和Chin 2000)。乳杆菌和双歧杆菌属是科学文献和商品中描述的两种最常见的益生菌。乳杆菌和双歧杆菌属均为兼性厌氧菌。乳酸菌和双歧杆菌属的大部分菌种(或菌株)都对接触氧(Gomes等，1995：Talwalkar和Kailasapathy，2004)和高温敏感。很难在持续开关的操作下在室温下维持乳杆菌和双歧杆菌属的活性。因此，所描述的结果经常变化很大，特别是对于需要长期贮存和在不同温度下运输的市售产品而言(Tuomola等，2001)。

对人和动物而言，蔬菜和水果是纤维、维生素、天然抗氧化剂和矿物质的主要来源。例如，已表明番茄和卷心菜是维生素C的天然来源(Clayton和Borden，1942)。更重要的是，蔬菜和水果的安全性已被广为接受。最近，已经表明天然浆果(如樱桃(Acerola))富含抗坏血酸和多酚。樱桃所富含的维生素C(695a 4827mg/100g)使其成为天然维生素C的优选来源(Mezadri等，2006)。此外，最近在大鼠中的研究证明，樱桃作为人用食品补充剂是安全的(Hanamura和Aoki，2008)。益生菌与新鲜蔬菜或水果的组合将提供来自益生菌以及新鲜蔬菜或水果的益处。然而，新鲜的蔬菜和新鲜的水果是微生物繁殖的天然营养来源。微生物在新鲜蔬菜和水果中的复制不但改变蔬菜或水果的营养组成，而且还会生成毒性化合物，其可能是由微生物分泌的，或是作为微生物繁殖或者蔬菜或水果降解的副产物而产生的。一旦益生菌进入活跃状态，将很难在长期贮存中保持其存活，尤其是在室温下。

科学家和商业公司已经开发了不同的干燥方法来保存蔬菜和水果。干燥蔬菜和水果面临的主要难题是保持蔬菜和水果的营养和风味。在干燥过程中尽可能多地保持蔬菜或水果中的矿物质、维生素、碳水化合物、蛋白和抗氧化剂十分重要，尤其是对于蔬菜或水果的干粉而言。此外，在干燥过程和贮存中，蔬菜或水果干粉的营养及风味的损失应该尽可能低，以使其具有作为新鲜蔬菜和水果的营养益处。

已经广为人知的是，将益生菌与矿物质或其它动物饲料添加剂混合时，益生菌的生存力显著降低。将益生菌与维生素和矿物质添加剂的混合物进行包封在一起使得益生菌丧失高于99.79％的生存力(Zimmer，1996，专利号5501857)。这提出了一个重要的问题：向需要保留矿物质、维生素、抗氧化剂及风味的蔬菜或水果干粉中添加益生菌，而同时保持益生菌的生存力。

人和动物在发生环境改变(如离家、旅行、住旅馆或寄宿设施或温度的变化时)或生物学改变(如衰老、饮食改变、病原体或寄生虫感染，或抗生素治疗)时容易患病。这些环境改变经常显示出激素释放的提高。这些激素中最重要的是来自肾上腺皮质的皮质醇。皮质醇导致炎性应答的抑制(Roberts等，2006)。皮质醇水平增高的持续会导致引发免疫应答的能力发生降低(Roberts等，2006)。被抑制的免疫系统可从很多途径影响主体，例如，吞噬入侵细菌的能力变弱。血液中皮质醇的升高影响巨噬细胞膜的流动性；当免疫系统被抑制时，巨噬细胞杀死所吞噬病原体的能力降低(Mayo Clinic 2006)。医生和兽医经常以数周的抗生素或类固醇疗法治疗肠胃(GI)疾病。然而，广谱抗生素的持续使用可干扰人和动物胃肠道中的有益微生物种群，并引起消化疾病的副作用。在人和动物中使用类固醇经常对天然激素产生干扰，引起心血管疾病、肝病和皮肤病。采用益生菌消除由人和动物的环境或生物学改变而产生的影响，这降低了医生和兽医对抗生素和类固醇的依赖。

前述相关领域及其相关局限性的实例旨在说明而非排除。本领域技术人员在阅读本说明书后将十分清楚相关领域的其他局限性。

发明简述

将以下实施方案及其方面与系统、工具和方法相结合进行描述和说明，它们旨在示例和说明，而非限制范围。在多个实施方案中，已经减轻或消除了一个或多个上述问题，而另一些实施方案则针对其它改进。

一些实施方案包括含有益生菌和植物干粉的组合物。一些实施方案包括益生性微生物，如片球菌属(Pediococcus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)、丙酸菌属(Propionibacterium)、链球菌属(Streptococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、乳球菌属(Lactococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和酵母菌属(Saccharomyces)。一些实施方案包括来自蔬菜、水果、谷物和药草的干燥植物粉末。在一些实施方案中，组合物被包封在明胶胶囊中。

一些实施方案包括缓解人或动物中由环境改变或生物学改变所引起之影响的方法，其包括以下步骤：给需要这种缓解的人或动物食用包封的益生性组合物，其含有包封起来的活益生性微生物。环境改变定义为居住在寄宿设施、旅行、温度变化，人或动物的直接区域或环境中的新的和/或有害的变化。生物学改变定义为人和动物的衰老、病原体或寄生虫的感染、慢性生理变化以及已有机体功能的变化。

一些实施方案包括缓解人或动物中由环境改变或生物学改变所引起之影响的方法，其包括以下步骤：给需要这种缓解的人或动物食用包封的益生性组合物，其含有益生性微生物和干燥的植物粉末。

除上述示例性方面和实施方案外，其他方面和实施方案在参考附图并研究以下描述后将是十分明确的。

附图简述

不适用。

发明详述

以1∶4的重量比将乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)发酵培养物与番茄的喷雾干燥粉末混合。通过人工胶囊装填装置或自动胶囊装填机，将乳酸片球菌与番茄干粉的500mg混合物包封在O号明胶胶囊中。将明胶胶囊保存在室温下。将明胶胶囊保存在室温下，并在室温下贮存0、1、3和6个月后取出。分离胶囊后，将乳酸片球菌与番茄干粉的1克混合物重悬在之多10ml无菌缓冲盐水中。实施一系列标准稀释，将100ul 10^-7或10^-8的稀释液喷到MRS(de Man，Rogosa和Sharpe)琼脂平板上。将平板在45℃下孵育，直到观察到用于定量分析的菌落。细菌生存力示于表1。

表1.明胶胶囊中的乳酸片球菌发酵培养物与番茄干粉在室温下的包封稳定性

表1表明，与喷雾干燥的番茄粉末混合的益生性微生物培养物可基本保持活性至少6个月。

患消化疾病的受试者是来自中国、台湾和美国的志愿者，根据当地诊所的建议服用NutriTot^TM，其为益生性组合物，其在明胶胶囊中含有干燥蔬菜粉末(如番茄、胡萝卜、红薯、卷心菜、菠菜或花椰菜)或水果粉末(如柠檬、桃、草莓或苹果)中的乳酸片球菌发酵培养物。NutriTot^TM的施用：小于10岁的儿童，每天半个胶囊；成人和大于10岁的儿童，每天一个胶囊。当症状为中度至重度或者为重度时，加倍NutriTot^TM的用量。结果显示在表2中。

表2.干燥的蔬菜粉末或水果粉末中的乳酸片球菌发酵培养物对患有消化疾病的人的影响

1：D：腹泻，O：口臭或体臭，V：呕吐，C：便秘，F：气胀，LA：食欲降低2：症状的改善：优秀：小于两天，很好：2天至4天，好：5天至14天，稍有改善：15天至30天，无改善：大于1个月。

表2显示了食用含有干燥蔬菜粉末或干燥水果粉末的益生菌对患有消化疾病的人中的生物学改变的有益效果。该有益效果常在施用NurtriTot后一周内或更短时间(例如两天)内观察到。

当将狗置于寄宿设施中时，其由于原因而发生消化疾病和/或不适：狗必须在新地点睡觉，其饮食必然发生了改变，它们与其它狗接触(其中很多都叫声很大)以及看不到它们通常每天都看见的人。这些消化疾病和/或不适是由恐惧或焦虑而引起的(Casey 2002)。恐惧定义为针对潜在危险刺激而产生的情绪反应，而焦虑则为针对预计有潜在危险或无法预知的环境而产生的情绪反应(Casey 2002)。因此，焦虑是对伤害的预期，不论是真实的还是想象的(Frank等，2006)。

Maryland的两所兽医院参与了针对寄宿设施中狗进行的本项益生菌研究。Frederick的一所诊所参与了从2007年12月到2008年2月的研究。Baltimore的一所诊所参与了从2008年1月到3月的研究。有154只狗参加了该研究，83只狗在处理组中，71只狗在未处理组中作为对照。试验组中的狗如果小于50磅，则每日一次给予1粒益生菌胶囊，如果体重为50磅或更多，则给予两粒胶囊。给研究动物口服施用益生菌的技术人员在研究表格上记录下其首字母缩写，以表明该动物已经接受了其每日剂量。每粒益生菌胶囊含有所估计菌落形成单位(CFU)的来自发酵培养基的乳酸片球菌或布拉酵母菌(Saccharomyces boulardii)。

对所有研究动物的兽医记录针对健康史和既往用药使进行考查，以追踪研究动物中任何内在的腹泻原因(即频繁腹泻史、抗生素使用)。使用记录每只狗的信息的研究表格来汇总这些结果。

在更新研究表格后，针对所有进入本研究的狗记录处理组与未处理组之间粪便稠度(consistency)的差异。由于在研究动物中腹泻的发生率低，因此使用了如下所述的GID评分作为肠不良应激的替代性度量。对于所分析的每次排便，狗接受一个GID分数。对于所分析的每个粪便样品给出一个分值，兽医人员将分数记录在研究表格上并描述如下：正常粪便，GID分数为“1”；软的/不成形的粪便，GID分数为“2”；腹泻，GID分数为“3”。百分比越高，表明腹泻和软的/不成形粪便的发生率就越高。上述值通过下式来确定：(总GID分数/总排便数)×100＝％受影响的排便。结果显示在表3中。

表3：益生菌对处于寄宿设施中的狗的影响

数据为参数的发生率

表3显示了益生菌对经历限制在寄宿设施中环境改变的狗的排便的有益效果。寄宿的未处理狗与经处理的狗相比，腹泻和软便的发生率更高。

当鱼由养鱼者转移到运输地点时，它们被限制在由水和氧组成的塑料袋中，在许多情况下会超过24小时。在运输期间，这些封闭容器中的水可能开始缺氧，并且可能积聚过量的二氧化碳，并因此发生pH降低(Cole1999)。代谢活动可导致水中的氨水平升高，其可破坏鱼的健康，或者在极端情况下导致死亡(Cole 1999)。

对于养鱼业而言，疾病是个大问题(Gram等，2003)。虽然针对鱼病原体的疫苗正在研发和上市销售，但它们通常不能用作水产养殖中的通用疾病控制措施(Gram等，2003)。幼龄的鱼免疫活性不完全，不能总是对疫苗接种作出应答(Gram等，2003)。

金鱼(Carassius auratus)属于称为硬骨鱼(teleost)的一类鱼，其字面含义是有骨的鱼。在一项由Ahilan等在2004年进行的研究中，对幼龄金鱼进行了肠道菌群的定性分析，推测鉴定的微生物有微球菌科(Micrococcaceae)、节杆菌属(Arthrobacter)、乳杆菌属(Lactobacillus)、芽孢杆菌属(Bacillus)、弧菌属(Vibrio)、假单胞菌属(Pseudomonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)和产碱杆菌属(Alcaligenes)。我们利用乳酸片球菌来测定益生菌对诱导的物理和/或生物学改变下的金鱼的影响程度。选择金鱼进行此研究是由于在其处理过程中发生死亡数、其对于感染性疾病的易感性、易于大量获得用于本研究以及这种鱼的普遍性。

金鱼(Carassius auratus)获自宠物销售商。用添加有益生菌的食料喂养所述鱼3天。在第4天收集粪便样品。通过将鱼放置在含有水和氧的封闭塑料容器内3小时来诱发物理改变。连续喂食鱼两周，补充或不补充益生菌。在这两周的时间段中观察存活率。对于处理组而言，所述食料由研碎的鱼饲料(Omega One marine pellets，Sitka，Alaska)、藻酸(AcrosOrganics，NJ)和占所述食料混合物总重量1％的冻干益生菌组成。向所述混合物中加入尽可能少的水以使其均匀。然后通过空注射器挤出混合物，以获得薄的长带状食料。将所述带用0.25M CaCl₂清洗，然后用去离子水润洗。然后将所述食料切成适当大小以允许鱼摄入。完全制好后，所述食料中益生菌的量相当于约1.7×10⁸cfu/克食料。类似地加工对照组的食料，只是没有益生菌。结果示于表4。

表4：乳酸片球菌对用环境改变处理过的金鱼的死亡率的影响

表4显示了益生菌对鱼死亡率的影响，所述鱼经历了受限制、拥挤和温度升高的环境改变。

被多子小瓜虫(Ichthypothirius multifilis)感染的金鱼获自宠物商店。利用与表4相同的条件，对鱼饲喂补充有益生菌的食料3天。在第4天收集粪便样品。通过将鱼放置在含有水和氧的封闭塑料容器内3小时来诱发物理改变。对鱼连续饲喂两周，补充或不补充益生菌。在这两周的时间段中观察存活率。结果示于表5。

表5.乳酸片球菌对感染有多子小瓜虫并用表4的环境改变处理过的金鱼的死亡率的影响

处理	金鱼总数	死亡金鱼数	死亡率百分比
				对照	20	12	60％
乳酸片球菌	20	5	40％

表5显示了益生菌在防止鱼死亡方面的效果，所述鱼发生了寄生虫感染的生物学改变，并用如表4中的环境变化处理过。

将发生消化病症之慢性生物学改变并被诊断具有炎性肠病(IBD)症状的狗用乳酸片球菌和布拉酵母菌的混合物进行处理，对于体重(BW)小于5kg的狗给予1粒胶囊，对于体重为5-15kg的狗给予2粒胶囊，对于体重为15-30kg的狗给予3粒胶囊，对于体重大于30kg的狗给予4粒胶囊。在Dakutari动物医院Hiroo中心医院(日本东京)进行野外评价。结果示于表6。

表6.益生菌对患有炎性肠病(IBD)的狗的影响

¹：M，雄性；F，雌性；C，雄性，去势的；S：雌性，切除卵巢²：D：腹泻，O：口臭或体臭，V：呕吐，C：便秘，F：气胀，LA：食欲降低

表7显示了益生菌对发生慢性生物学改变(如炎性肠病)的狗的有益作用。结果表明，乳酸片球菌和布拉酵母菌可与类固醇一起用于缓解症状。

上文讨论了多个示例性方面和实施方案，本领域技术人员会认识到其某些修饰、改变、添加和亚组合。因此，以下所附权利要求和此后所引入的权利要求旨在解释为将所有这些修饰、改变、添加和亚组合均包括在其真实的精神和范围之内。本申请人已试图公开可以合理预见的本发明的所有实施方案。可能存在作为等同方案的不可预见的非实质性改变。

Claims (18)

1.益生性组合物，其包含：

益生性微生物，和

干燥的植物粉末。

2.权利要求1的组合物，其中所述益生性微生物选自片球菌属(Pediococcus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)、丙酸杆菌属(Propionibacterium)、链球菌属(Streptococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、乳球菌属(Lactococcus)、乳杆菌属(Lactobacillus)和酵母菌属(Saccharomyces)。

3.权利要求1的组合物，其中所述干燥的植物粉末选自干燥的蔬菜粉末、干燥的水果粉末、干燥的谷物粉末和干燥的药草粉末。

4.权利要求1的组合物，其中所述益生性组合物包封在明胶胶囊中。

5.权利要求1的组合物，其中所述益生性微生物为片球菌属或酵母菌属。

6.权利要求1的组合物，其中所述益生性微生物为乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)或布拉酵母菌(Saccharomyces boulardii)。

7.用于缓解人或动物中由环境改变或生物学改变所导致的影响的方法，包括以下步骤：

给需要缓解这种影响的人或动物食用经包封的益生性组合物，所述益生性组合物包含经包封的活益生性微生物。

8.权利要求7的方法，其中所述益生性微生物选自片球菌属、双歧杆菌属、拟杆菌属、丙酸杆菌属、链球菌属、肠球菌属、乳球菌属、乳杆菌属和酵母菌属。

9.权利要求7的方法，其中所述益生性微生物为片球菌属或酵母菌属。

10.权利要求7的方法，其中所述益生性微生物为乳酸片球菌或布拉酵母菌。

11.权利要求7的方法，其中所述动物是狗或鱼。

12.用于缓解人或动物中由环境改变或生物学改变所导致的影响的方法，包括以下步骤：

给需要对环境改变或生物学改变进行药物治疗或者缓解的人或动物食用经包封的益生性组合物，所述益生性组合物包含益生性微生物和干燥的植物粉末。

13.权利要求12的方法，其中所述益生性微生物选自片球菌属、双歧杆菌属、拟杆菌属、丙酸杆菌属、链球菌属、肠球菌属、乳球菌属、乳杆菌属和酵母菌属。

14.权利要求12的方法，其中所述益生性微生物为片球菌属或酵母菌属。

15.权利要求12的方法，其中所述益生性微生物为乳酸片球菌或布拉酵母菌。

16.权利要求12的方法，其中所述干燥的植物粉末选自干燥的蔬菜粉末、干燥的水果粉末、干燥的谷物粉末和干燥的药草粉末。

17.权利要求12的方法，其中所述动物是狗或鱼。

18.权利要求7的方法，其中所述人或动物的生物学改变是人或动物患有的炎性肠病(IBD)。