CN104661680A - 化合物及其对食欲控制和胰岛素敏感性的影响 - Google Patents

化合物及其对食欲控制和胰岛素敏感性的影响 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善受试者中胰岛素敏感性以及用于治疗或预防肥胖或糖尿病的菊糖丙酸酯。本发明还提供一种含有菊糖丙酸酯的组合物，使用菊糖丙酸酯的方法，含有菊糖丙酸酯的功能性食品以及制备菊糖丙酸酯的方法。

Description

化合物及其对食欲控制和胰岛素敏感性的影响
技术领域
本申请涉及使用菊糖丙酸酯(propionate inulin esters)控制食欲、食物摄取和/或热量摄取，和/或改善胰岛素敏感性，特别是在肥胖和糖尿病领域。
背景技术
肥胖及其相关疾病，包括2型糖尿病、冠状动脉心脏疾病和某些形式的癌症是21世纪的主要公共卫生挑战。世界卫生组织(WHO)宣布，全球儿童和成人肥胖水平已经达到了泛滥的比例，其发生率在发达国家和发展中国家都以惊人的速度增长(WHO，肥胖：预防和管理全球流行，WHO咨询会上的报告，2000年)。据预测，到2030年高达58％的全球成人人口将超重或肥胖(Kelly,T.,et al.,Int.J.Obes.32:1431-7,2008)。
糖尿病是一种慢性疾病，当胰脏不能产生足够的胰岛素(1型糖尿病)或者当身体不能有效地利用所产生的胰岛素(2型糖尿病)时会发生。2型糖尿病与超重、肥胖和缺乏身体活动有关，占糖尿病所有病例的90％左右，并且病例的数量不断全球性地增加。WHO预测，2005年至2030年糖尿病死亡将翻番(WHO FactSheet No.312,2011)，因此到2030年糖尿病将成为世界范围内死亡的第七大原因。
与肥胖相关的疾病风险，如2型糖尿病疾病的风险或心血管疾病的风险，随体重指数(BMI)的增加而独立地增加。这种风险已经定量化，即当BMI超过24.9，每增加一个点，对于女性心脏疾病的风险增加5个百分点，对于男性心脏疾病的风险增加7个百分点(参见Kenchaiah,M.D.等人,N.Engl.J.Med.347:305,2002；Massie,B.M.,N.Engl.J.Med.347:358,2002)。另外，有大量证据表明，肥胖者减重能降低重要疾病风险因子。即使很小的体重减轻，如初始体重的10％，在超重和肥胖成人中都与风险因子的降低有关，这些风险因子如高血压、高血脂和高血糖。最近，已证明显著的体重减轻能够有效地治疗2型糖尿病(Lim,E.L.等人,Diabetologia 54:2506-14,2011)。
肥胖的原因是复杂并且多因素的。越来越多的证据表明，肥胖不是一个自我控制的简单问题，而是一个复杂的病症，涉及食欲调节和能量代谢。虽然肥胖的病因学尚未被明确地确定，遗传、代谢、生化、文化和社会心理因素被认为是有贡献的。
饮食和运动提供了减少体重增加的简单方法。然而超重和肥胖个体往往不能充分控制这些因素以有效地减轻体重。可以使用药物，若干减肥药物已被食品和药品管理局批准，可用于作为全面减肥计划的一部分。然而，许多这类药物已被证明具有严重的不良副作用而不得不撤回。可接受的药物必须是可以在长期的时间内使用，并且副作用的风险必须要低。当较少侵入性的方法都失败，并且病人处在与肥胖相关的发病率或死亡率的高风险时，对于严格选择的具有临床上严重肥胖的患者，减肥手术是一个选择。然而，这些治疗是高风险的，并且仅适用于有限数量的病人。
不仅肥胖者希望减肥。体重处于例如建议的范围的上部的人群，可能希望减小他们的体重，以使其更接近理想的体重，或那些具有健康体重的人群可能希望通过防止体重增加以助于维持在该体重。因此，仍然需要可用于在超重和肥胖个体中发挥减肥作用以及在正常体重个体中发挥减肥作用的制剂。
具有远见的报告强调食欲调节作为饮食治疗肥胖的主要目标((Butland,B.J.等人,Foresight Tackling Obesities:Future Choices-Project Report,GovernmentOffice for Science,2007)。特别有趣的是那些增加饱腹感的功能性食品或新颖产品这样的概念。目标是设计增加饱腹感的食品或饮食疗法，因此促使个体尽快停止进食，从而减少总能量摄取(Hill,J.O.,Peters,J.C.,Br.J.Nutr.88(suppl.2):S213-8,2002)。
成功的肥胖药物疗法或饮食治疗的一个目标是可适用于公众健康水平。这意味着一种成本效益好的治疗，它可以安全地施加于群体水平上，来改善食欲调节并在整个生命过程中都能防止体重增加。一个有吸引力的策略是用能降低食欲、食量摄取和/或热量摄取的组分来改进食物。可添加到主食材料(如面包)中并对风味没有明显影响的成分，将对于更广泛的人群是易于获得的，并且因此适用于公众健康水平。
目前仍然需要另一种肥胖药物疗法和饮食治疗，它能成功地调节食欲、食物摄取和/或热量摄取，而且这样的疗法不具有令人不快的副作用。也仍需要肥胖药物疗法和饮食治疗，来防止健康或超重个体的体重增加。本发明人的目的是确定一种降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善受试者中胰岛素敏感性的疗法，并且可能适用于公共健康水平。
发明内容
本发明提供一种用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善受试者中胰岛素敏感性的菊糖丙酸酯(“PE”)。
本发明还提供一种用于治疗或预防肥胖或糖尿病的菊糖丙酸酯。
本发明基于本发明人的以下发现：由口服施用的菊糖丙酸酯降低食欲、食物摄取和热量摄取，增加饱足感并且在人体内改善胰岛素敏感性。
本发明还提供某些新颖的菊糖丙酸酯。
附图说明
图1示出了相比摄取未取代的菊糖，摄取不同酯化度(de)的菊糖丙酸酯后的分批粪便培养物中短链脂肪酸的摩尔比。
图2(a)至(c)示出了具有不同de的菊糖丙酸酯对血糖水平的影响。
图3(a)至(c)示出了具有不同de的菊糖丙酸酯对血液胰岛素水平的影响。
图4(a)示出了具有不同de的菊糖丙酸酯对7小时期间由膳食摄入的总食物摄取的影响；和图4(b)示出了具有不同de的菊糖丙酸酯对摄取菊糖丙酸酯7小时后由自由采食摄入的食物摄取的影响。
图5示出了7小时期间随着菊糖丙酸酯(de＝0.74)的剂量增加，主观进食欲望和饱腹感的评级。
图6示出了随13C标记的菊糖丙酸酯的消耗，呼气中13C的富集(％回收)和呼气氢(ppm)的水平。
图7(a)示出了相比摄取菊糖，摄取菊糖丙酸酯(de＝0.74,10g)后7小时的食物摄取；和图7(b)示出了摄取菊糖丙酸酯补充物(de＝0.74,10g)后7小时，20个个体中食物摄取的个体分析。
图8(a)至(e)示出了从摄取菊糖丙酸酯(de＝0.74,10g)时直到摄取后7小时，对饥饿感、呕吐感、愉悦感、预期食物摄取和饱腹感的直观模拟量表结果。
图9(a)和(d)示出了从摄取菊糖丙酸酯(de＝0.74,10g)时直到摄取后7小时，肠内多肽GLP-1和PYY(pmol/L)的水平；图9(b)和(e)示出了0至240min之间对于这些实验的血浆AUC；和图9(c)和(f)示出了240min至420min之间对于这些实验的血浆AUC。
图10(a)和(b)示出了从摄取菊糖丙酸酯(de＝0.74,10g)时直到摄取后7小时，葡萄糖(mmol/L)和胰岛素(mU/L)的水平。
图11(a)和(b)示出了与丙酸根一起孵育后，从原代人结肠细胞(primaryhuman colonic cells)中释放出来的PYY和GLP-1的水平。
图12示出了在长期的食物补充研究中，用于招募和保留人受试者的程序。
图13示出了受试者的基线特征，以及随24周(weeks)菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充而在心血管和糖尿病风险因子中的变化。
图14(a)示出了24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充对体重的影响；图14(b)示出了在24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充结束时，获得他们的基线体重的3％以上以及5％以上的受试者的比例；和图14(c)和(d)示出了在基线(第0周)以及随24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充(第24周)时，肠内多肽GLP-1和PYY(pmol/L)的水平。
图15示出了在基线(第0周)以及随24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充(第24周)时平均身体脂肪库。
图16示出了在菊糖丙酸酯(de＝0.74)(A)、菊糖对照(B)和对照-无底物(C)发酵情况下，进行厌氧、pH值控制的粪便分批培养发酵0、10、24、34和48h后，培养液中双歧杆菌(Bifidobacterium spp，Bif164)、拟杆菌属/普氏菌属(Bacteroides/Prevotella，Bac303)、乳酸杆菌/肠球菌(Lactobacillus/Enterococcus，Erec482)、溶组织梭菌(Clostridium histolyticum，Chis150)、奇异菌群(Atopobium cluster，Ato291)、直肠真杆菌/球形梭菌(Eubacteriumrectale/Clostridium coccoides，Erec482)和总菌(EUB338I II III)的细菌浓度(Log10细胞/ml)。
图17示出了在基线(第0周)时随着标准早餐的消耗，呼气氢(ppm)的平均水平；以及24周菊糖丙酸酯和菊糖对照的补充后(第24周)，随着包含10g菊糖丙酸酯(de＝0.74)(PE组)或10g菊糖(对照组)的标准早餐的消耗，呼气氢(ppm)的平均水平。
图18(a)示出了在基线(第0周)时以及24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充后的第24周时的餐后葡萄糖响应(mmol/L)；图18(b)示出了在基线(第0周)时以及24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充后的第24周时的葡萄糖血浆葡萄糖AUC；和图18(c)示出了从基线(第0周)至24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充后的第24周的葡萄糖血浆AUC的变化。
图19(a)示出了在基线(第0周)时以及24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充后的第24周时的餐后胰岛素响应(mmol/L)；图19(b)示出了在基线(第0周)时以及24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充后的第24周时的血浆胰岛素AUC；和图19(c)示出了从基线(第0周)至24周菊糖丙酸酯(de＝0.74)和菊糖对照的补充后的第24周的胰岛素血浆AUC的变化。
术语定义
为了便于评述本发明的各个实施方案，提供特定术语的下列解释：
动物：活的多细胞的有脊椎的生物体，一个类别包括例如哺乳动物和鸟类。术语哺乳动物包括人类和非人类哺乳动物。类似地，术语“受试者”包括人类和兽类对象。
食欲：一种自然的对食物的愿望或渴望。在一个实施方案中，食欲通过评估对食物渴望的调查而测得。食欲增加通常会导致增加摄食行为。
食欲可通过本领域技术人员已知的任何手段来测定。例如，食欲下降可通过与感知饥饿、饱腹感和/或充满感相关的心理评估来评估。饥饿可以通过本领域技术人员已知的任何手段来评估。例如，使用心理分析来评估饥饿，如通过使用问卷例如但不限于直观模拟量表(VAS)调查表来评估饥饿感觉和感官知觉。在一个具体但非限制性的例子中，通过回答与对食物和饮料的渴望、预期食物消耗、恶心以及有关气味或味道的知觉相关的问题来评估饥饿。
食欲抑制剂：降低对食物的渴望的化合物。市售的食欲抑制剂包括但不限于安非拉酮(二乙胺苯丙酮)、芬特明(phentermine)、马吲哚(mazindol)和苯丙醇胺芬氟拉明(phenylpropanolamine fenfluramine)、右芬氟拉明(dexfenfluramine)和氟西汀(fluoxetine)。
体重指数(BMI)：用于测量体重的数学式，有时也称为克托莱指数(Quetelet's Index)。BMI是通过体重(单位：kg)除以身高2(单位：米2)来计算的。无论对于男人还是女人，目前被采纳为“正常”的标准是20-24.9kg/m2。在一个实施方案中，BMI超过25kg/m2被用作鉴定受试者为肥胖。I级肥胖(有时被称为是“超重”，而不是肥胖)对应于BMI在25-29.9kg/m2。II级肥胖对应于BMI在30-40kg/m2；而III级肥胖对应于BMI超过40kg/m2(Jequier,E.,Am.J.Clin.Nutr.45:1035-47,1987)。基于身高、体型、骨骼结构和性别，理想的体重会在物种和个体之间有变化。
糖尿病：细胞不能够将内源性葡萄糖运输通过它们的细胞膜，是由于胰岛素的内源性缺乏和/或胰岛素敏感性的缺陷。糖尿病是慢性综合征，由于胰岛素分泌不足或靶组织胰岛素抗性导致碳水化合物、蛋白质和脂肪的代谢受损。它以两种主要形式而发生：胰岛素依赖型糖尿病(IDDM，Ⅰ型)和非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM，Ⅱ型)，它们的病因、病理、遗传学、发病年龄和治疗不同。
糖尿病的两种主要形式的特征均在于：不能以用于控制血糖稳态需要的量和精确的时机来递送胰岛素。1型糖尿病或胰岛素依赖型糖尿病(IDDM)是由β细胞的破坏引起的，这导致内源性胰岛素水平的不足。2型糖尿病，或非胰岛素依赖型糖尿病，是由身体对胰岛素的敏感性和胰岛素产生相对不足的缺陷引起的。2型糖尿病与超重、肥胖和缺乏体力相关。
取代度：碳水化合物取代的程度(de)，例如对于菊糖，是连接到每个糖单元的取代基的平均数目。菊糖丙酸酯的de是指连接到菊糖分子的每个果糖或葡萄糖单元的丙酸根基团的平均数目。由于每个果糖单元只有3个游离羟基，菊糖丙酸酯的de的最大值为3。
食物摄取：由个体所消耗的食物量。食物摄取可以通过体积或重量或热量来测量。例如，食物摄取可能是由个体所消耗的食物的总量。或者，食物摄取可能是个体消耗的蛋白质、脂肪、碳水化合物、胆固醇、维生素、矿物质或任何其他食物组分。“蛋白质摄取”是指由个体所消耗的蛋白质的量。类似地，“脂肪摄取”、“碳水化合物摄取”、“胆固醇摄取”、“维生素摄取”和“矿物质摄取”是指由个体所消耗的脂肪、碳水化合物、胆固醇、维生素或矿物质的量。
胰高血糖素样肽1(Glucagon-like peptide 1，GLP1)：GLP1从高血糖素原基因的转录产物衍生而得。GLP1的生物活性形式是称为GLP1(7-37)和GLP1(7-36)-NH2的截短形式。人类GLP1的序列例如可以从http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/？term＝GLP1而获得。
GPR43：GPR43，也称为游离脂肪酸受体2(FFAR2)，是孤G蛋白偶联受体(orphan G protein-coupled receptors)的同源家族的一个成员，在释放激素GLP-1和PYY的肠内分泌L细胞上表达。短链脂肪酸是GPR43的配体，丙酸酯具有对该受体最强的亲和力，其次是醋酸酯(Le Poul,E.,et al,J.Biol.Chem.(2003),Vol.278,pages 25481-25489)。人类GLP1的序列例如可以从http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/？term＝FFAR2而获得。
菊糖：菊糖是一个通用术语，以涵盖所有β(2→1)糖苷键键合的直链果聚糖，常常具有末端葡萄糖单元。具有末端葡萄糖的菊糖被称为α-D-吡喃葡萄糖基-[β-D-呋喃果糖基](n-1)-D-呋喃果糖苷，简称GpyFn。不具有葡萄糖的菊糖是β-D-吡喃果糖基-[D-呋喃果糖基](n-1)-D-呋喃果糖苷，简称FpyFn。一般地，从植物中提取的菊糖含有20至几千个果糖单元。较小的化合物被称为低聚果糖，最简单的是1-蔗果三糖，其有2个果糖单元和1个葡萄糖单元。
不消化性碳水化合物(Non-Digestible Carbohydrates，NDCs)：NDCs是在胃和小肠中难以消化的碳水化合物，但在细菌的发酵过程中能被分解为SCFAs、细菌生物质和其它副产物。NDCs包括菊糖、果胶、低聚果糖、β-葡聚糖，L-鼠李糖、阿拉伯半乳聚糖和低聚半乳糖。
正常日常饮食(Normal Daily Diet)：对于给定的物种的一个个体的平均食物摄取。正常日常饮食可以以热量摄取、蛋白质摄取、碳水化合物摄取和/或脂肪摄取来表达。人类的正常日常饮食一般包括约2800卡路里的热量。此外，人类的正常日常饮食一般包括约12克至约45克蛋白质，约120克至约610克碳水化合物，以及约11克至约90克脂肪。低热量饮食将不超过人类个体正常热量摄取的约85％，并且优选不超过约70％。
动物的热量和营养需求取决于动物的种类和大小而有所不同。例如，猫的每磅体重的总热量摄取以及蛋白质、碳水化合物和脂肪的百分比分布随猫的年龄和生殖状态而变化。然而，对于猫一般指标是40cal/lb/天(18.2cal/kg/天)。约30％至约40％应是蛋白质，约7％至约10％应来自碳水化合物，以及约50％至约62.5％应当从脂肪摄入而得。本领域的技术人员可以容易地确定任何物种的一个个体的正常日常饮食。
肥胖：可能使一个人处于健康风险的过多体内脂肪的状况(参见Barlow,S.E.和Dietz,W.H.,Pediatrics 102:E29,1998；National Institutes of Health,NationalHeart,Lung,and Blood Institute(NHLBI),Obes.Res.6(suppl.2):51S-209S,1998)。过多体内脂肪是能量摄取和能量消耗的不平衡的结果。例如，体重指数(BMI)可以用于评估肥胖。在一个常用的惯例中，BMI在25.0kg/m2至29.9kg/m2是超重，而BMI超过30kg/m2是肥胖。
在另一个惯例中，腰围用来评估肥胖。在该惯例中，男性的腰围超过102厘米认为是肥胖，而女性的腰围超过89厘米认为是肥胖。强有力的证据表明，肥胖会影响个体的发病率和死亡率。例如，一个肥胖个体比其他个体患心脏疾病、非胰岛素依赖型(2型)糖尿病、高血压、中风、癌症(例如子宫内膜癌、乳腺癌、前列腺癌和结肠癌)、血脂异常、胆囊疾病、睡眠窒息、生育能力下降和骨关节炎的风险增加。
超重：个体的体重超过其理想体重。一个体重超重的个体可能是肥胖，但不一定是肥胖。例如，超重个体是任何渴望减少体重的个体。在一个惯例中，超重个体是BMI在25.0kg/m2至29.9kg/m2的个体。
肽YY(PYY)：本文所用的术语PYY是指一种肽YY多肽，是一种由内衬于下部小肠(回肠)和结肠的细胞分泌到血液中的激素。人类GLP1的序列例如可以由http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/？term＝pyy获得。
外周施用：中枢神经系统以外的施用。外周施用不包括直接施用到大脑。外周施用包括但不限于血管内、静脉内、肌肉内、皮下、吸入、口服、腹膜内、直肠、经皮、舌下或鼻内给药。
短链脂肪酸(Short Chain Fatty Acids，SCFAs)：短链脂肪酸是具有6个或更少碳原子尾的脂肪酸。SCFAs包括6个以下碳原子的羧酸，这包括乙酸、丙酸和丁酸，以及支链酸如异丁酸(2-甲基丙酸)和异戊酸(3-甲基丁酸)。短链脂肪酸乙酸、丙酸和丁酸是NDC结肠发酵的主要的终产物。
治疗有效量：足以防止病症进展或导致病症消退、或能够减轻病症的体征或症状、或能够实现预期效果的剂量。在几个实施方案中，本发明的上下文中的治疗有效量是足以抑制或停止体重增加的剂量，或者足以降低食欲的剂量，或者足以减少热量摄取或食物摄取的的剂量，或者增加能量消耗的剂量。
具体实施方式
如上所述，本发明提供菊糖丙酸酯的用途，以减少受试者的下述一个或多个：
-食欲，
-食物摄取，
-热量摄取
和/或改善胰岛素敏感性。
尤其，受试者是需要减少食欲、食物摄取或热量摄取和/或改善胰岛素敏感性中的一个或多个。尤其，受试者是需要减少食欲、食物摄取或热量摄取中的一个或多个。
相应地，本发明提供使用菊糖丙酸酯治疗或预防肥胖或糖尿病的用途。本发明还提供使用菊糖丙酸酯控制和维持个体的体重在正常体重的用途。
本发明人发现对人体口服给药菊糖丙酸酯，能减少食物摄取。例如，当给受试者给予10g菊糖丙酸酯(de＝0.74)，在随后的膳食中，他们比给予菊糖的对照组进食平均少162卡路里。菊糖丙酸酯不抑制主观食欲响应，但显著减少进餐量。
本发明人已发现，对饮食补充菊糖丙酸酯导致饱足感增加。这使得丙酸酯类可用于肥胖的饮食治疗(包括预防性预防)。在许多情况下，本发明的菊糖丙酸酯比用于肥胖的其它药物疗法和饮食治疗具有改善的效能和/或长效作用和/或更少的副作用和/或更好的顺应性。
本发明人还发现，对饮食补充菊糖丙酸酯导致从脂肪组织输出的脂肪酸减少，从而改善胰岛素敏感性。这使得丙酸酯类可用于糖尿病的饮食治疗。在许多情况下，本发明的菊糖丙酸酯比用于糖尿病的其他药物疗法和饮食治疗具有改善的效能和/或长效作用和/或更少的副作用和/或更好的顺应性。
还已发现，增加具有恒定取代度的菊糖丙酸酯的剂量导致进食欲望降低以及主观食欲响应中饱腹感水平提高。例如，当给受试者给予10g菊糖丙酸酯(de＝0.74)，在随后的膳食中，他们比对照进食少13％的能量。
本发明人发现对人体口服给药菊糖丙酸酯，相比未取代的菊糖对照，相对于丙酸根的剂量(即菊糖丙酸酯的取代度)，以剂量依赖的方式减少食物摄取。例如，当对受试者给予10克酯化度0.23的菊糖丙酸酯，在后续的膳食中，他们进食1100Kcal，然而当给予10克酯化度0.74的菊糖丙酸酯，在后续的膳食中，他们进食950Kcal(参见图4(b))。
本发明人发现，对人体长期通过日常口服给药菊糖丙酸酯，减少食物摄取、抑制体重增加并且16周后体重减轻增强。例如，在24周的随机对照试验中，菊糖丙酸酯组的体重增加低于对照组的体重增加(菊糖丙酸酯组的平均体重减轻1.02±0.57kg(p＝0.062)；对照组增加0.38±0.69kg(p＝0.558))，菊糖丙酸酯组中获得>3％或>5％的体重的志愿者显著更少。菊糖丙酸酯组在第16-24周发生体重减轻速度的显著增加(0.81±0.26kg；p＝0.002)。在24周的研究中，在菊糖丙酸酯组观察到4％的能量摄取的减少。
在同一24周的研究中，本发明人发现长期施用菊糖丙酸酯导致腹部脂肪组织减少，并且组内的细胞内肝脏脂质含量减少，以及餐后胰岛素敏感性显著降低。对照组发生餐后血糖响应的显著退化，这没有在菊糖丙酸酯组观察到。在24周的研究期间，没有观察到血浆PYY和GLP-1的增加。因此，菊糖丙酸酯可能抵御与体重增加相关联的葡萄糖稳态衰退。
本发明人还发现，菊糖丙酸酯和菊糖降低对于心血管疾病和糖尿病的几个风险因子：例如在如上所述的24周随机对照试验中，在菊糖丙酸酯组观察到总胆固醇、LDL、HDL、丙氨酸转氨酶、碱性磷酸酶和天冬氨酸转氨酶的显著改善，并且在对照组观察到胆固醇、HDL、丙氨酸转氨酶和碱性磷酸酶的显著改善。
某些菊糖酯是已知的。例如，US 5,877,144报道了某些菊糖丙酸酯的合成。优选的用于本发明的菊糖丙酸酯具有0.1至1.2之间、优选0.2至1之间、优选0.55至1之间、更优选0.6至1之间、最优选0.7至0.9之间的取代度。
本发明人研究了所观察到的效果背后的可能的生理机制。
使用同位素标记的菊糖丙酸酯，本发明人观察到，菊糖丙酸根促进丙酸根到大肠的递送。菊糖是一种不消化性碳水化合物。菊糖是通过酯键键合到丙酸根的，该酯键在胃或上消化道不能裂解。它只有在结肠中由细菌发酵而裂解。在结肠中，丙酸根从菊糖释放。来自稳定同位素的实验表明，在结肠中由丙酸酯负载的丙酸根的>80％被释放出来。先前已经报道，某些碳水化合物可用作短链脂肪酸的载体(参见例如US 5,840,860)。具体使用菊糖运载丙酸根以前未曾报道。
本发明人还发现，在分离的结肠细胞中丙酸钠诱发刺激PYY的释放。人体中显示，血浆中PYY的水平随着菊糖丙酸酯的丙酸根的取代度增加而增加。据假设，递送丙酸根到结肠后PYY的释放可能与所观察到的食物摄取减少有关。
似乎释放的丙酸根可能与食物摄取减少有关。鉴于目前关于丙酸根在人体内的影响的知识，这是一个令人惊讶的发现。例如，由Darzi等人的综述[Darzi,J.et al,Proc.Nutr.Soc.(2011)Vol.70,pages 119-128]可知，考虑到一些报道丙酸根可能对食物摄取没有影响，推论丙酸根可能在食欲调节中不起作用。相反，他们提议一些早期研究中表明的食物摄取减少的结果归因于丙酸根和掺有丙酸根的食料缺乏适口性。在同一综述报告中，在他们自己的研究中，Darzi等人移除了作为因素的适口性，因此表明口服给药丙酸根对于食欲或食物摄取没有影响。由Al-Lahham等人所做的综述[Al-Lahham,S.H.,et al,Biochem.Biophys.Acta.(2010),Vol.1801,pages 1175-1183.]，评论了丙酸在人体中的生物效应。该评论指出丙酸可能有益于减少食物摄取以及改善饱腹感，但是，可能这种效果是由于食物厌恶或恶心和不适造成的。
因此，虽然已经在一些研究中观察到口服施用游离丙酸根会引起食物摄取或食欲减少，但是效果大多被归因于含有丙酸根(其是非常酸性的)的食品适口性降低以及当服用游离丙酸根造成的不适和恶心的负作用造成的。口服的丙酸在近端小肠被吸收。
似乎由本发明人发明的本发明能使得丙酸根被递送到大肠，并在那里发挥其食欲降低效果。需要进一步的研究来为这个假设的机制增加确定性。
化合物
菊糖具有通式:
用于本发明的菊糖优选地由β(2→1)键连接的果糖单位组成，并且通常由葡萄糖单元终止。菊糖可以从菊苣(Cichorium intybus)、菊芋(Helianthus tuberosus)或其它菊糖来源，如土木香(Inula helenium)、金花菊(Echinacea spp.)、蒲公英(Taraxacum officinale)、野生山药(Dioscorea spp.)、豆薯(Pachyrhizuserosus)、牛蒡(Arctium lappa)、闭鞘姜属云木香(Costus Saussurea lappa)、艾蒿(Artemisia vulgaris)、洋葱(Allium cepa)、大蒜(Allium sativum)、龙舌兰(Agave spp.)、Leopard's-bane(Arnica montana)、Yacón(Smallanthussonchifolius spp.)、北美洲百合(Camassia spp.)或香蕉中提取。也可以使用合成的菊糖。
优选地，适用于本发明的菊糖从菊苣(chicory)或菊芋(jerusalam artichoke)提取的，最优选从菊苣提取的。一种从菊苣提取的菊糖的市售来源的例子是比利时Tienen市的Beneo-Orafti食品配料公司(Beneo-Orafti Food Ingredients)的HP。
菊糖的聚合度(连接在一起的单糖单元的数目)在2至几千之间。优选地聚合度在2至60之间，且更优选在3至60之间。本发明的菊糖的平均聚合度在20至30之间，更优选在23至27之间，最优选25。
菊糖是一种不消化性碳水化合物。它不能在人体的胃或小肠内在消化酶的作用下被消化。而是在大肠/结肠内在细菌的存在下而消化。本发明可应用于不能在胃或小肠内被消化的任何菊糖或低聚果糖(oligofructose)。
丙酸根(propionate)具有式CH3CH2CO2-。相应的羧酸，丙酸(propionicacid)具有式CH3CH2CO2H。
有机化学领域的技术人员将理解，许多有机化合物可与那些它们在其中反应或它们从中沉淀或结晶出来的溶剂形成复合物(complexes)。这种复合物被称为“溶剂化物(solvates)”。例如，与水形成的复合物被称为“水合物(hydrate)”。游离酸或活性成分的盐可以以溶剂化物形式提供。
制备菊糖丙酸酯的方法
用于本发明的菊糖丙酸酯可在含水条件下制备，方法如下：菊糖溶解在例如20℃至80℃的水中。所得溶液的浓度优选为每升含果糖当量0.2至4摩尔，更优选每升含果糖当量1至2摩尔，且最优选每升含果糖当量1.2至1.6摩尔。将所得溶液的温度优选地降低到10℃至20℃。将丙酸酐和金属碱，优选含水的碱金属碱，更优选金属氢氧化物，例如氢氧化钠或氢氧化钾，加入到菊糖溶液，优选地保持温度在10℃至20℃，且pH为8至8.5之间。所述碱优选以10～100％w/v，优选20～100％w/v，更优选20～40％w/v，最优选25％w/v存在于水溶液中，并逐滴加入到菊糖溶液。改变丙酸酐与菊糖的比率产生不同的取代度。添加到菊糖的丙酸酐的摩尔数如下计算：果糖单元当量摩尔数×目标取代度×1.25。表1示出了要使用的比率的实例。
目标酯化度(de) 丙酸酐:菊糖比率(mol/mol)
0.2 0.25:1
0.5 0.625:1
0.8 1:1
1.0 1.25:1
这种合成适于合成取代度在0.05至3.0的菊糖丙酸酯。优选地，这种合成用于合成取代度在0.1至2.0之间、更优选在0.1至1.5之间的菊糖丙酸酯，且最优选用于合成取代度在0.1至1之间的菊糖丙酸酯。
本发明优选通过将菊糖溶解于20～80℃的水中，产生每升1至2摩尔果糖当量的浓度，来制备菊糖丙酸酯，将溶液的温度降低到10～20℃，向溶液中加入丙酸酐以及浓度介于20～100％w/v的含水金属碱，同时保持溶液的温度在10～20℃，溶液的pH在8～8.5；产生期望的取代度，添加到菊糖的丙酸酐的摩尔数如下计算：溶液中的果糖单元当量摩尔数×目标取代度×1.25。
用于本发明的菊糖丙酸酯可在有机溶剂中合成，如极性非质子溶剂，例如但不限于N,N'-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺，合成反应使用类似含水反应的反应方法学，但其中水用溶剂代替。
优选地，本发明的菊糖丙酸根在水性条件中合成。
根据上述水性方法合成的菊糖丙酸酯可以通过除去游离丙酸根而纯化，从而改善它们的适口性并减少由于摄入游离丙酸根可能产生的副作用。优选的纯化是在酸性条件下利用活性炭柱随后通过喷雾干燥而实现。例如，如上所述合成完成后，向溶于水中而得到的浓度为每升含果糖当量0.2至4摩尔、更优选每升含果糖当量1至2摩尔、且最优选每升含果糖当量1.2至1.6摩尔的菊糖丙酸酯溶液中加入浓缩的强酸，例如强无机酸如HCl，将反应混合物或溶液的pH调整到1.5至3.5之间、优选2至3之间且最优选2。加入酸后，立即使反应混合物流过活性炭柱，该活性炭柱已使用0.05～0.5M的强酸、优选0.1～0.3M的强酸、最优选0.2M的强酸，例如强无机酸如HCl彻底洗涤和条件化。菊糖丙酸酯被允许以大约1L/hr流过柱子。炭柱的大小取决于溶液中的果糖当量的摩尔数，例如对于2L含有大约2.8摩尔的果糖单元的溶液，含有1kg活性炭的柱子是适合的。活性炭对丙酸相比对阴离子形式——丙酸根具有更高的亲和力和截存能力。使用强酸，例如强无机酸如HCl将从柱子中回收的反应混合物调整到pH为2，然后通过与第一柱子相同或类似的方式准备的第二活性炭柱。在惰性N2气体流中喷雾干燥(Buchi,Oldham UK)之前，收集反应混合物并调整到pH为2。控制液体流、气体流和喷雾器温度，使得出口温度被保持在约100℃。
优选地，用于本发明的菊糖丙酸酯被纯化到菊糖丙酸酯中游离丙酸根的水平低于1％，优选完全不含未结合的丙酸根。
本发明提供一种纯化菊糖丙酸酯的方法，包括：将菊糖丙酸酯溶解于水中，使用浓强酸将溶液的pH值调节到约pH为2，使溶液通过一个采用0.2M的强酸洗涤和条件化的活性炭柱，从该柱子中回收溶液，使用浓强酸将pH值调节到约pH为2，使溶液通过第二个采用0.2M的强酸洗涤和条件化的活性炭柱，从第二个柱子中回收溶液，使用浓强酸将pH值调节到约pH为2以及喷雾干燥。
也可以使用透析实现菊糖丙酸酯纯化。通过在透析管中透析是特别有效的；优选地透析进行1至5天，最优选3天。透析可用于消除任何盐杂质，并且完全脱脂作用后可移除游离丙酸根至总丙酸根的<1％的水平。一个合适的透析管的例子是来自荷兰Breda的Spectrum Europe B.V.公司的Spectra/Por 6,1000MWCO。例如，在透析管中透析3天以后，当将菊糖丙酸酯溶解在水中几乎无味，当溶解在果汁中几乎检测不到。
丙酸根的味道会导致适口性降低。通过透析纯化后游离丙酸根的味道非常低，可以很容易地用其它调味剂掩蔽。这导致适口性增加，带来更高水平的患者顺应性。这也减少了由于摄取残余的游离丙酸根带来的副作用，特别是当摄取大剂量的菊糖丙酸酯时。
本发明还提供一种新颖的菊糖丙酸酯，取代度为0.55至1。US 5,877,144描述了取代度＝0.5的菊糖丙酸酯的合成。
本发明提供具有de在0.55至1.0之间的菊糖丙酸酯。这样的菊糖丙酸酯可通过如下制备：将菊糖溶解在水中，例如在70～80℃，得到每升含果糖当量1至2摩尔的浓度，将溶液的温度降低到10～20℃，向溶液中加入丙酸酐以及浓度介于20～100％w/v的水性碱金属碱，同时保持溶液的温度在10～20℃，溶液的pH在8～8.5；产生期望的取代度，即添加到菊糖的丙酸酐的摩尔数如下计算：溶液中的果糖单元当量摩尔数×目标取代度×1.25，最小目标取代度＝0.55且最大目标取代度＝1。将温度和pH值控制在上述范围内是重要的，因为它们影响反应物的混合，并且对于控制酯化度是必要的。
组合物
虽然单独给药活性成分是可能的，活性成分优选地存在于药物制剂或组合物中，或者作为食品的直接添加剂口服给药。
本发明提供一种药物组合物，其包括菊糖丙酸酯和一种或多种药学上可接受的赋形剂。本发明还提供一种药物组合物，其包括菊糖丙酸酯和一种或多种药学上可接受的赋形剂，用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取，和/或改善胰岛素敏感性，或者用于治疗或预防肥胖或糖尿病。本发明还提供一种药物组合物，其包括菊糖丙酸酯和一种或多种药学上可接受的赋形剂，用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取，和/或用于治疗或预防肥胖。
适用于本发明使用的药物制剂包括那些适合于口服给药的药物制剂。最适合的途径可能取决于例如接受者的状况和病症。
该制剂可以方便地以单位剂量形式提供，并且可以通过药学领域中任何熟知的方法来制备。所有的方法都包括使活性成分与构成一种或多种辅助成分的载体结合的步骤。一般该制剂通过使活性成分与液体载体或细碎的固体载体或者二者均匀且紧密地结合在一起，然后，如果需要的话，将产物成形为所需制剂。
适于口服给药的制剂可呈现为离散单位，例如包含预定量的活性成分的胶囊、扁囊剂或片剂；呈现为粉末或颗粒；呈现为在含水液体或非水液体中的溶液或悬浮液；或呈现为水包油液体乳剂或油包水液体乳剂。活性成分也可以呈现为大丸剂、药糖剂或糊剂。各种药学上可接受的载体和它们的制剂在标准制剂的论著中有描述，例如E.W.Martin的Remington's Pharmaceutical Sciences。另参考Wang,Y.J.and Hanson,M.A.,Journal of Parenteral Science andTechnology,Technical Report No.10(Supp.42):2S,1988。
片剂可以通过压制或模制来制备，任选与一种或多种辅助成分一起。压制的片剂可以通过在合适的机器中压缩活性成分来制备，活性成分是自由流动形式，如粉末或颗粒，任选与粘合剂、润滑剂、惰性稀释剂、润滑油、表面活性剂或分散剂混合。一种合适的赋形剂的实例是菊糖。模制片剂可通过在合适的机器中将用惰性液体稀释剂润湿的粉状化合物的混合物模制来制备。片剂可以任选进行包衣或刻痕，并且可以配制成活性成分在其中缓慢或控制释放。本发明的化合物可以，例如，以适于速释或缓释的形式给药。速释或缓释可通过使用包含本发明化合物的合适的药物组合物来实现。本发明的化合物也可以脂质体给药。
用于口服给药的示例性的组合物包括：悬浮剂，其可含有例如用于赋予容量的微晶纤维素、作为悬浮剂的藻酸或藻酸钠、作为增粘剂的甲基纤维素以及那些在本领域中公知的甜味剂或调味剂；以及速释片剂，其可含有例如微晶纤维素、磷酸二钙、淀粉、硬脂酸镁和/或乳糖和/或其它那些在本领域中公知的赋形剂、粘合剂、填充剂、崩解剂、稀释剂和润滑剂。化合物也可通过舌下和/或口腔给药进行经口腔的递送。模制片剂、压制片剂或冻干片剂是可使用的示例性形式。示例性组合物包括那些本发明化合物与快速溶解的稀释剂如甘露醇、乳糖、蔗糖和/或环糊精配制成的组合物。也包括高分子量赋形剂如纤维素(微晶纤维素)或聚乙二醇(PEG)的制剂。这样的制剂还可以包括有助于黏膜粘附性的赋形剂，如羟丙基纤维素(HPC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素钠(SCMC)、马来酸酐共聚物(例如Gantrez)，以及用于控制释放的药剂如聚丙烯共聚物(例如Carbopol 934)。可为便于制造和使用，还可以添加润滑剂、助流剂、调味剂、着色剂和稳定剂。
菊糖丙酸酯可以以干燥组合物提供，例如粉末或颗粒的形式。它可以用于制备用于给药的溶液或悬浮液。浓缩物或浆料形式的组合物也可用于制备用于给药的溶液。适合于制备溶液的组合物，例如粉末或颗粒形式或浓缩物或浆料，可以包括调味剂。可以以用于制备治疗有效量的单位剂量的量来提供组合物，例如50ml至1L之间的剂量，例如500ml的剂量。本发明提供一种与水混合物的组合物。本发明还提供一种干燥组合物，例如粉末或颗粒形式，用于与食料混合。
溶液或悬浮液可以是水性液体或非水性液体。溶液可包含调味剂和/或防腐剂。
用于本发明的组合物的调味剂应当，如果适用的话，掩盖任何咸味和/或酸性，并且在组合物中是稳定的。调味剂使得溶液更可口，因而有助于患者的顺应性。优选的调味剂包括橙、柠檬、草莓、葡萄柚、黑醋栗、香草和柠檬和酸橙。
如果每剂量有一个以上的单元被服用，每个单元可以是相同或不同的物理形式。如果每天服用超过一个剂量，每剂量可以是相同或不同的物理形式。两个或更多组合物中的每一个的组分可以是相同或不同的物理形式。优选的单位剂量制剂是含有活性成分的如下叙述的有效剂量或其适当部分的单位剂量制剂。
活性成分可能适合于以缓释系统给药。缓释系统的适合的例子包括：合适的聚合材料，例如成型制品形式的半透性聚合物基质，例如膜或微胶囊；合适的疏水性材料，例如作为在可接受的油中的乳剂；或离子交换树脂；以及化合物的微溶性衍生物，例如微溶的盐。缓释系统可以口服给药或口腔喷雾给药。
尽管通常本发明中是没有必要使用的，可以适当地配制给药制剂以控制化合物的释放。例如，药物组合物可以是颗粒的形式，包括一种或多种可生物降解的聚合物、多糖胶凝和/或生物粘附聚合物、两亲性聚合物、能够改变菊糖丙酸酯颗粒的界面性质药剂。这些组合物表现出一定的生物相容性特点，允许活性物质的控制释放。参见美国专利5,700,486。
用于口服递送菊糖丙酸酯的另一种方法是将它混合在其他正常的食品中。例如，可以将它混合在受试者主餐可能吃的食物中，例如早餐谷物食品或面包，或者将它混合在受试者白天作为零食吃的食品中，例如饼干或巧克力。通过作为膳食的一部分来递送菊糖丙酸酯，可能在下一餐时或在一天的另一餐或翌日的用餐中诱导期望的食欲降低。例如，在随后的用餐之前3至10小时、优选在随后的用餐之前4至8小时食用其中含有菊糖丙酸酯的食物是有利的。这将使受试者随后用餐较小部分即可饱足，或导致受试者吃比正常部分较小的量。
按照当他/她消耗全部(或通常的一部分)食物时引起食欲减少的剂量水平提供菊糖丙酸酯。包含引起食欲减少的剂量的菊糖丙酸酯的食品被称为功能性食品。可以加入菊糖丙酸酯的食品的例子包括但不限于：烘焙的产品(例如面包)、糖果糕点、奶、酸奶和新鲜奶酪、巧克力、冰淇淋、沙司、水果制剂或用于果糖糖浆的制剂。菊糖丙酸酯可用作食品中菊糖的替代物，该食品包含或通常包含菊糖。菊糖丙酸酯也可加入菊糖中，并且菊糖和菊糖丙酸酯的混合物可用作仅使用菊糖的食品中菊糖的替代物，该食品包含或通常包含菊糖。
组合
在一个实施方案中，上述活性成分可以与治疗有效量的另一种药剂一起施用，另一种药剂例如附加的食欲抑制剂、附加的食物摄取减少剂、血糖降低剂或血脂改变剂。附加的食欲抑制剂的具体但非限制性的例子包括安非拉酮(二乙胺苯丙酮)、芬特明、马吲哚和苯丙醇胺、芬氟拉明、右芬氟拉明和氟西汀。本发明中使用的活性成分可以与附加的食欲抑制剂同时给药，或者可以顺序给药。
因此，在一个实施方案中，本发明提供一种组合物，包含：
-菊糖丙酸酯，和
-附加的食欲抑制剂。
提供这种组合物以用作药物，例如用作用于治疗或预防肥胖或糖尿病的药物，例如用于治疗或预防肥胖的药物。
本发明还提供一种试剂盒，包括：
-菊糖丙酸酯，和
-附加的食欲抑制剂，
这两个(或更多)组分同时、单独或顺序共同给药。
剂量
应施用的化合物的治疗有效量取决于利用的菊糖丙酸酯(包括具体菊糖、丙酸根取代度)、被治疗的受试者、痛苦的严重程度和类型以及给药方式和路线。
就被递送的菊糖丙酸酯的量而论，治疗有效量可以是每公斤(kg)体重从约0.1mg至约500mg，例如每kg体重从约1mg至约250mg，例如每kg体重从约10mg至约180mg，例如每kg体重从约20mg至约150mg，例如每kg体重从约60mg至约125mg。例如，治疗有效量可以是从约10mg至约40g，例如从约80mg至约20g，例如从约100mg至约15g，例如从约1g至约12g，例如从约5g至约10g。
对于口服给药，治疗有效量可以是从约10mg至约20g，例如从约50mg至约20g，例如从约100mg至约20g，例如从约100mg至约10g中，例如从约500mg至约10g，例如从500mg至5g，例如从500mg至2g，例如从1g至15g，例如从1g至10g，例如从1g至8g，例如从1g至2g，例如从1g至4g，例如从2g至4g，例如从2g至6g，例如从4g至8g，例如从4g至6g，例如从5g至10g，例如从6g至10g，例如从6g至8g，例如从8g至12g，例如从8g至10g，例如从10g至14g，例如从10g至12g，例如从10g至20g。在一个优选的实施方案中，治疗有效量可以是从约10mg至约50g，例如从10mg至约30g，例如从约50mg至约30g，例如从约100mg至约30g，例如从约100mg至约15g，或例如从约500mg至约15g。在另一个优选的实施方案中，治疗有效量可以是从约1g至50g，例如从5g至50克，例如从10G到40G，例如1克至30g，例如从5g至30g，例如从3g至25g，例如从1g至20g，例如从5g至20g，例如从1g至10g，例如从20g至30g，例如从30g至40g，或例如从5g至15g。可提及的具体剂量是0.5,1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0，11.5，12.0，12.5，13.0，13.5，14.0，14.5和15.0g，尤其是5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0，11.5和12.0g。
治疗有效量的每种剂量可以是几种单位剂量。单个固体单位剂量可含有，例如，从约50mg至约3g，例如从约100mg至约2g，例如从约250mg至约2g，例如从约500mg至约2g，例如从约250mg至约1g，例如从约500mg至约1g，例如从100mg至500mg，例如从100mg至1g，例如从100mg至2g，例如从250mg至2g，例如从250mg至1g，例如从500mg至2g，例如从500mg至1g，例如1g至3g，例如1g至2g。可提及的具体单位剂量是0.1，0.25，0.5，0.6，0.75，0.8，1.0，1.25，1.5，1.75，2.0，2.25，2.5，2.75和3.0g。
适于溶解或添加到液体中或适于溶解或添加到食品中的单个干燥单位剂量，或溶液中的剂量或浓缩剂量或浆液剂量可包含，例如，从约100mg至约15g，例如从约250mg至约15g，例如从约500mg至约15g，例如从约500mg至约10g，例如从约500mg至约5g，例如从约500mg至约3g，例如从100mg至1g，例如从100mg至3g，例如从1g至15g，例如从1g至10g，例如从1g至5g，例如从1g至3g，例如从1g至2g，例如从2g至10g，例如从2g至5g，例如从5g至15g，例如从5g至10g，例如从250mg至1.5g，例如从2g至4g，例如从2g至6g，例如从4g至6g，例如从4g至8g，例如从6g至8g，例如从6g至10g，例如从8g至10g，例如从8g至12g，例如从10g至12g，例如从10g至14g，例如从15g至20g。可提及的具体单位剂量是0.25，0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0，8.5，9.0，9.5，10.0，10.5，11.0，11.5，12.0，12.5，13.0，13.5，14.0，14.5，15.0，15.5，16.0，16.5和17.0。
以上讨论的剂量可以按例如一天一次、两次、三次或四次或者每周一次或两次施用。例如，对于口服给药而言，从30mg至约120g的总日剂量可以按例如从约240mg至约60g、例如从约300mg至约45g、例如从约3g至约36g或例如从约15g至约30g给药。在一个优选的实施方案中，对于口服给药的总日剂量是，例如从约1g至约50g，例如从约1g至约30g，例如从约5g至约30g，例如从约5g至约25g，例如从约5g至约15g或者例如约10g。在另一个优选的实施方案中，对于口服给药的总日剂量是，例如从约3g至约50g，例如从约5g至约40g，例如从约8g至约30g，例如从约10g至约25g，例如从约10g至约20g，例如从约12g至约18g或例如约15g。
根据某一实施方案，可以在每餐前4至10小时一次给药一个剂量。可以在期望的效果(例如食欲抑制、降低食物摄取和/或降低热量摄取和/或改善胰岛素敏感性)之前4至10小时给药一个剂量，例如但不限于在期望的效果之前4至10小时、5至9之间、6至8小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时或约10小时，例如在餐前的那些时间。当菊糖丙酸酯作为“功能性食品”给药时，可以作为膳食的一部分给予上述计量，或者在期望的效果的随后进食前的3至10小时、优选约4至10小时且更优选约4至8小时作为零食给予上述计量。
在一个实施方案中，每天三次给药一个计量，例如在用餐前约4至10小时给药三次，或者在当天的随后用餐或翌日用餐之前的每一餐期间作为用餐的一部分给予有效剂量。在该实施例中，总日剂量可以是每千克(kg)体重从约0.3mg至约1.5g，例如每kg体重约3mg至约750mg，例如每kg体重约30mg至约540mg，例如每kg体重约60mg至约450mg，例如每kg体重约180mg至约375mg。例如，治疗有效量可以是从约30mg至约120g，例如从约240mg至约60g，例如从约300mg至约45g，例如从约3g至约36g，例如从约15g至约30g。
在一个实施方案中，作为膳食或零食的一部分给予一个剂量。膳食或零食的一部分的例子可以是两片面包。在该实施例中，两片面包可包含从约100mg至约15g、例如从约1g至约12g、例如从约5g至约10g的菊糖丙酸酯。零食的一个例子可以是饼干。在该实施例中，饼干可以含有从约100mg至约15g、例如从约1g至约12g、例如从约5g至约10g的菊糖丙酸酯。在另一实施例中，在含有调味汁或包含液体或凝胶部分如面条酱或酸奶的膳食或零食中，有约100mg至约15g、例如约1g至约15g、例如约1g至约12g、例如约5g至约10g的菊糖丙酸酯被混入到调味汁或液体或凝胶部分中。
在一个实施方案中，作为膳食或零食或液体的一部分来提供一个剂量，其中给受试者提供用于与膳食、零食或液体(例如水或果汁)混合或组合的干剂量。
本发明的菊糖丙酸酯特别用于与低热值(hypocalorific)的饮食共同使用。许多受试者难以进食低热值的饮食。本发明促进进食低热值的饮食。
条件
本发明提供一种菊糖丙酸酯，用于在受试者中降低以下的一个或多个：
-食欲，
-食物摄取，
-热量摄取，
和/或改善胰岛素敏感性。
相应地，本发明提供一种菊糖丙酸酯，用于治疗或预防肥胖或糖尿病。例如，本发明提供一种菊糖丙酸酯，用于治疗或预防肥胖。
典型地，受试者为超重或具有超重的风险。本发明提供一种菊糖丙酸酯，用于降低受试者的食欲，用于降低受试者的食物摄取，或用于降低受试者的热量摄取。本发明还提供一种菊糖丙酸酯，用于改善胰岛素敏感性。
受试者可以是超重，例如肥胖。在某些实施方案中，菊糖丙酸酯用于降低超重例如肥胖的受试者的食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善胰岛素敏感性。
可替代地或另外，受试者可以是糖尿病患者，例如具有胰岛素抗性或葡萄糖耐受不良或两者兼而有之。受试者可能患有糖尿病，例如受试者可能患有2型糖尿病。受试者可能是超重，例如肥胖并患有糖尿病，例如2型糖尿病。在某些实施方案中，菊糖丙酸酯用于降低糖尿病患者、具有胰岛素抗性和/或葡萄糖耐受不良的受试者的食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善胰岛素敏感性。
本发明可以用于控制和治疗体重，例如预防和减少体重增加；诱导和促进体重减轻；以及减少由体重指数确定的肥胖。本发明可以用于控制食欲、食物摄取和/或热量摄取中的任意一个或多个，尤其是用于控制以下的任意一个或多个：降低、压制和抑制食欲；降低、压制和抑制食物摄取；降低、压制和抑制热量摄取。本发明的化合物可以用于维持期望的体重、期望的体重指数、期望的外貌和身体健康中的任意一个或更多。
受试者可以是渴望减肥的受试者，例如渴望对其外貌作出改变的女性或男性受试者。受试者可能希望减少饥饿感，例如受试者可能是需要高水平集中力的漫长任务的人，例如现役士兵、空中交通管制员或长距离路线的卡车司机。
在某些实施方案中，本发明提供菊糖丙酸酯降低健康受试者(例如具有正常BMI)的食欲、食物摄取和/或热量摄取的用途。
另外或可替代地，受试者可能有一种疾病或可能有一种疾病的风险，该疾病中肥胖或超重是风险因子。这些疾病包括但不限于：心血管疾病，例如高血压、动脉粥样硬化、充血性心脏衰竭和血脂异常；中风；胆囊疾病；骨关节炎；睡眠呼吸暂停；生殖障碍，例如多囊性卵巢综合征；癌症，例如乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、子宫内膜癌、肾癌和食道癌；静脉曲张；黑棘皮病；湿疹；运动耐受不良；胰岛素耐受性；高血压高胆固醇血症；胆石病；骨关节炎；骨科损伤；胰岛素耐受性，例如2型糖尿病和X综合征以及血栓栓塞性疾病(参见Kopelman,P.G.,Nature 404:635-43,2000；Rissanen,A.,et al.,British Med.J.301:835,1990)。
与肥胖有关的其它病症包括抑郁症、焦虑症、恐慌症、偏头痛、经前综合症(PMS)、慢性疼痛状态、纤维肌痛、失眠、冲动、强迫症和肌阵挛。此外，肥胖是公认的增加全身麻醉并发症发病率的风险因子(参见例如Kopelman,Nature 404:635-43,2000)。总之，肥胖减少寿命并携带那些上面列出的并发症的严重风险。
与肥胖有关的其它疾病或病症是：与神经管缺陷、腕管综合症(CTS)的发病率增加相关的出生缺陷、产妇肥胖；慢性静脉功能不全(CVI)；日间嗜睡；深静脉血栓(DVT)；终末期肾病(ESRD)；痛风；热性疾病；受损的免疫应答；受损的呼吸功能；不孕不育；肝脏疾病；腰背部疼痛；妇产科并发症；胰腺炎；以及腹疝；黑棘皮病；内分泌异常；慢性缺氧和高碳酸血症；皮肤病学效应；象皮病；胃食管反流；脚跟骨刺；下肢浮肿；mammegaly，其引起相当多的问题，如文胸肩带疼痛、皮肤损伤、颈椎痛、慢性臭气和乳房下皮肤皱褶感染，等。
根据某些实施方案，受试者尽管不是肥胖或超重可能具有非所需的重量。这些可能涉及到那些以前超重或肥胖以及希望防止恢复到不健康的体重的受试者。也可能涉及糖尿病前期状态如胰岛素不敏感性或前期糖尿病的受试者。在某些情况下，受试者具有正常的体重，本发明可能涉及美容处理而不是治疗性处理方面。
本发明也可以用于治疗、预防、改善或减轻由相对高的营养可用性引起、复杂化或加重的情况或病症。在本文中，使用术语“可通过降低热量(或营养)的可用性来缓解的情况或病症”，来表示受试者的任何情况或病症，该情况或病症由相对高的营养可用性引起、复杂化或加重，或者可通过降低营养的可用性如通过减少食物摄取来缓解。胰岛素耐受性、葡萄糖耐受不良或具有任何形式的糖尿病如1型、2型或妊娠糖尿病的受试者，也可以受益于本发明的方法。
与热量摄取的增加相关的情况或病症包括但不限于：胰岛素耐受性，葡萄糖耐受不良，肥胖，包括2型糖尿病的糖尿病，进食障碍，胰岛素耐受性和阿尔茨海默氏病。
受试者优选为人类。然而，受试者也可以是另一种脊椎动物，例如其他灵长类；农场动物如猪，牛和家禽；竞技动物，例如马；或伴侣动物如狗和猫。
实施例
由下列非限制性实施例说明本发明。
实施例1a：菊糖丙酸酯的合成及表征
材料和方法
合成方法
450g菊糖(110.5毫摩尔或2.8摩尔果糖当量，购自比利时Tienen的Beneo-Orafti Food Ingredients公司的HP，平均聚合度＝25；平均MW＝4071Da；最低聚合水平＝3)溶解于2L去离子水，并转移到3L的水冷夹套反应器中，反应器通过顶部搅拌并且连续pH监测，使其冷却至～25℃。360g丙酸酐(2.8摩尔)和550ml的25％w/v的NaOH设置在反应器上方的滴管漏斗中。通过滴加NaOH将pH调节至8.25，并且当反应混合物中的温度为<20℃时，开始加入丙酸酐。加入试剂的速率是这样的：使得pH保持在8-8.5之间、温度保持<20℃。改变丙酸酐与菊糖的比率，产生如下不同de的产品：
一旦加入完成后，使反应混合物pH值稳定，然后用浓HCl调节至pH为2。立即使反应混合物流过一个已被彻底洗涤并用0.2M的HCl条件化的炭柱。该炭柱含有～1kg活性炭并且以大约1L/hr让反应混合物流过。与阴离子形式——丙酸根相比，活性炭对丙酸具有更高的亲和力和截存能力。将从柱中回收的反应混合物浓HCl调节至pH为2，并通过一个与第一柱相同的方式制备的第二柱。收集最终混合物，并在惰性N2气体流中喷雾干燥(Buchi,Oldham UK)之前再次调节pH为2。以使得出口温度维持在100℃，来控制液体流、气体和喷雾器温度。
菊糖丙酸酯的表征
化学表征
红外光谱法
使用KBr压片记录红外光谱(FT-IR,Perkin Elmer,Cambridgeshire UK)。
通过GC-FID分析丙酸根含量
100mg菊糖丙酸酯产物溶解于含有作为内标(IS)的1mM丁酸的2ml水中。为定量化游离丙酸根，200l溶液用100l的浓正磷酸处理，然后立即通过乙醚提取(1ml)。为定量化总丙酸根(游离+结合)，另一200l溶液用100l的浓正磷酸处理，并在用1ml乙醚提取之前在80℃加热1小时。将乙醚提取物移入清洁小瓶，以备用于气相色谱(GC)分析。通过GC分析(HP5790,Palo Alto,USA)定量丙酸根和丁酸根，使用ZB-WAX柱子(30m×0.32mm×0.25um；Phenomenex,Cheshire UK)以及氦气(He)作为载气(1.8ml/min)，载气分流喷射(～50:1分流比)。温度程序从40℃开始，并且在以10℃/min升至200℃之前保持1分钟。通过火焰离子化检测器(FID)进行检测。日常运行外部标准以计算FID响应因子以及导入到Excel电子表格中的峰面积比率，用于数据处理。相对于IS以及游离丙酸根和总丙酸根的收率计算丙酸根的浓度，游离丙酸根和总丙酸根是从不同处理的每克酯计算的。
相对于IS和游离丙酸根的量来计算丙酸根收率，游离丙酸根是通过比率(游离/总)×100(％)计算的。酯化度(de)也使用这种分析来计算，通过使用每克酯的结合丙酸根的产量(总-游离)来计算每摩尔丙酸酯产生的丙酸根摩尔数。
纯度表征
盐含量
通过公认的食品实验室(Alcontrol Laboratories,Bellshill,UK)检测约1年期间产生的12个随机批次的菊糖丙酸酯的盐含量。结果表达为g/g×100(％)含量。
重金属筛查
有毒重金属(如As,Cr,Cd和Pb)的含量，相对于外部校准标准，通过电感耦合等离子体-光学发射光谱法(ICP-OES；Optima 7300DV,Perkin ElmerCambridgeshire UK)来测定。菊糖和菊糖丙酸酯样品溶解于高纯度浓硝酸中，在参照外部校准物进行分析之前稀释1：100。结果(g/g)通过仪器确定来表达。
微生物筛选
通过公认的食品检测实验室(Alcontrol Laboratories,Bellshill,UK)检测约1年期间产生的12个随机批次的菊糖丙酸酯的微生物含量。检测样品的需氧菌落计数(cfu/g)、肠杆菌科(cfu/g)、大肠杆菌(cfu/g)和李斯特氏菌(在25g样品中)。
结果
合成
来自菊糖的菊糖丙酸酯的收率为～70％。
化学表征
红外光谱法
在1736.8cm-1处观察到酯基的特征振动，这在起始菊糖产物中不存在。
GC-FID
GC分析(n＝12)得到总丙酸根的2.57±0.26％的游离丙酸根，总丙酸根由完全脱酯化的分子产生。由该分子分析丙酸根的总收率(以及游离丙酸根的占比)表明得到的实际酯化度(de)是0.74±0.02。
纯度
盐含量的分析表明，25.9±0.5％(n＝12)的最终权重可归于NaCl。重金属筛查结果显示，所有IPE样品的重金属含量均低于市售来源的母体化合物的重金属含量，且对于所有重金属均<1g/g。微生物测试结果表明在测试的所有样品中需氧菌落计数<20cfu/g，肠杆菌科<10cfu/g，大肠杆菌<10cfu/g，并且未检测到李斯特氏菌(在25g样品中)，远低于即食食品的接受的阈值(22)。
实施例1b：合成和表征13C标记的菊糖丙酸酯的材料和方法
使用上述用于合成菊糖丙酸酯的相同的方式，合成13C稳定同位素标记的菊糖丙酸酯的变体，使用13C-丙酸酐作起始原料，产生(1-13C1)-丙酸键合至菊糖的13C-丙酸酯。
结果
合成的标记的菊糖丙酸酯具有预期de约0.74。该预期是基于这样的假设：当使用相同的合成方法并且使用相同的丙酸根与酯比例(1：1)时，标记的菊糖丙酸酯的de与未标记的菊糖丙酸酯相同。
实施例2：菊糖丙酸酯的消化性和发酵性的体外试验
材料和方法
使用批处理粪便培养来检验de＝0.23的菊糖丙酸酯和de＝0.92的菊糖丙酸酯的发酵情况。粪便样品从一个健康女性收集，并且每个处理一式三份。批处理粪便培养基按照在PBS(pH 7,100mM)中1％(湿重/体积)的浓度来制备，使用标准化厨房搅拌器均质化样品。将50ml该浆料转移到气密性、上部卷曲的100ml的血清小瓶中，并加入约100mg待检验的NDC酯。小瓶立即用无氮的氧气充满，并且置于维持在37℃下的摇动水浴中。在0、2、4和6小时的间隔，从每个小瓶取出800l液体量。加入100l IS(2-乙基丁酸酯，73.8mM)和100l浓正磷酸，充分混合样品，并立即用3 x 3ml乙醚提取。将乙醚等分试样合并，子样品转移到干净的小瓶中以供分析。样品通过如前所述的GC-FID分析，每个时间点的醋酸根、丙酸根和丁酸根的浓度使用相对IS的面积比率以及相对IS的每个SCFA的校准响应因子来报告，IS由重量分析拟定的外标确定。
结果
图1显示，由粪便发酵中的菊糖丙酸酯产生的丙酸根的比例显著高于菊糖，并且占产生的总SCFA的约90％。
实施例3：具有不同de的菊糖丙酸酯对人类受试者中食欲、饥饿评级、食物摄取量和代谢响应的主观测量的影响。
材料与方法
研究程序
招募来九个健康受试者(8男和1女)研究菊糖丙酸酯中de增加的影响。平均(±SEM)年龄和体重指数(BMI)分别为26±2岁和23.9±2.1kg/m2。排除标准是：吸烟，滥用药物，妊娠，药物的使用(除口服避孕药)，前3个月的体重变化>5kg，生理或精神疾病，以及体检、心电图或血液筛查(全血细胞计数、电解质、空腹血糖、甲状腺功能、肝功能的测量)时检测到的任何异常。临床试验前，给所有受试者提供知情书以及书面同意(注册号NCT00750438)，这是经哈默史密斯和夏洛特皇后研究伦理委员会(08/H0707/99)批准的。这项研究根据赫尔辛基宣言(Declaration of Helsinki)进行。
该研究进行4周以上，以对照(10g菊糖)开始，并且其后每周增加丙酸根剂量(在随后的周中，IPE de＝0.23、de＝0.46、de＝0.74，分别近似为10wt％、20wt％和30wt％的丙酸根摄取)。该程序的任何给定周中，包括2天的剂量适应，第3天为研究日，随后4天冲刷(washout)。每个研究日之前的24小时受试者限制饮酒和剧烈运动，并且前一天晚上的19:00至20:00之间消耗相同的膳食。然后受试者禁食过夜，并在每个研究日的08:30到达哈默史密斯医院(Hammersmith Hospital)。将一个插管插入前臂静脉并在-10和0分钟采集基线血液样品。0分钟采样之后，给受试者提供标准化的早餐(398千卡；71.2g的CHO，7.9g脂肪，10.3g蛋白质)，早餐包含任一种测试向量(test vector)。在180分钟时提供标准化午餐(356千卡；34.2g的CHO，11.9g脂肪，28.1g蛋白质)，并在420分钟时给受试者提供一个自助晚餐，供应过剩食物以满足所有食欲。通过对餐前食物和餐后未食用的食物进行称重来计算食物摄取。在15、30、60、90、120、180、240、300、360和420分钟采集餐后血样，并收集到含0.2毫升抑肽酶(拜耳)的肝素涂覆管中。立即在4℃下通过离心(3000转离心10分钟)分离血浆，然后储存在-70℃下直至其被分析。使用100mm VAS来监测主观饥饿、饱腹感和恶心感。受试者被要求每次采血前完成VAS。在0、60、120、180、240、300、360和420分钟测量呼气H2(Bedfont Scientific,Kent UK)。使用超敏感人胰岛素放射性免疫测定(Millipore,USA)测定胰岛素样免疫反应性。使用雅培Architect ci8200分析仪(Abbott Diagnostics,USA)测定血浆葡萄糖。
数据分析
结果表示为平均值±SEM。通过带有事后分析法(post-hoc analysis)的AVOVA来比较结果。使用SPSS 18(Chicago,USA)进行统计学分析。
结果：
在体内，当最大丙酸根通量发生时(图2(c),AUC180-360)，有一个显著的线性趋势(p<0.02)的血糖浓度降低，尽管总葡萄糖AUC0-420显示没有显著衰减(图2(b))。在研究程序中(图3(b),AUC0-420)也观察到显著的线性趋势(p<0.01)的胰岛素反应，但是在最大丙酸根通量(图3(c)AUC180-360,p＝0.167)期间没有观察到。从基线到de＝0.46(出现平稳期的较高de)的菊糖丙酸酯观察到显著的线性趋势(p＝0.03)。分析每组处理的葡萄糖或胰岛素，未观察到显著效果。
摄取菊糖丙酸酯后7小时的自由采食的食物摄取(图4(b))和整个实验处理中的食物摄取(图4(a))，表现出随着菊糖丙酸酯de增加(对于整个实验处理中的食物摄取p＝0.02)，有一个显著线性趋势的食物摄取减少，但组间比较显示无显著影响。
实施例4：不同菊糖丙酸酯(de＝0.74)剂量(0、5、10和15g)对主观测量食欲和饥饿感评级和食物摄取的影响。
研究程序
招募来九个健康受试者(8男和1女)，研究在固定的de时增加剂量的影响。平均(±SEM)年龄和体重指数(BMI)分别为27±2岁和25.0±1.3kg/m2。
排除标准是：吸烟，滥用药物，妊娠，药物的使用(除口服避孕药)，前3个月的体重变化>5kg，生理或精神疾病，以及体检、心电图或血液筛查(全血细胞计数、电解质、空腹血糖、甲状腺功能、肝功能的测量)时检测到的任何异常。临床试验前，给所有受试者提供知情书以及书面同意(注册号NCT00750438)，这是经哈默史密斯和夏洛特皇后研究伦理委员会(08/H0707/99)批准的。这项研究根据赫尔辛基宣言(Declaration of Helsinki)进行。
受试者研究四次，每次分别一个星期。每个星期受试者在08:30到达哈默史密斯医院(Hammersmith Hospital)，提供给一个标准化的早餐(533千卡；78.1g的CHO，16.9g脂肪，17.5g蛋白质)，包含0、5、10、15g IPE(de＝0.74)的递增的剂量。在给定的剂量下，包括6天的磨合期(run-in period)，随后是研究日，然后进行下一个剂量水平。每一次，给予受试者相同剂量的100mg 13C标记的菊糖丙酸酯(de＝～0.74,含有约30mg结合(1-13C1)-丙酸)。使用手持式H2监视器(Bedfont Scientific Ltd,Kent UK)实时收集并测量呼吸H2。通过呼出肺泡呼气经吸管进入测试瓶，来连续收集呼气CO224小时(不包括休眠时间段)。通过同位素比质谱测定定量富集的13CO2。呼吸H2表示为ppm，13CO2表示为ppmxs，定义为超出基线(同位素摄取前采集的样本)的ppm 13C富集。还计算了累积13CO2排泄。
在研究开始时，给受试者提供一个标准化的早餐(398千卡；71.2g的CHO，7.9g脂肪，10.3g蛋白质)，含有试验剂量+100mg 13C-IPE。在180分钟时提供标准午餐(356千卡；34.2克CHO，11.9克脂肪，28.1克蛋白质)，并在420分钟时给受试者提供自助晚餐，食物供应过剩以满足所有食欲。通过对餐前食物和餐后未食用的食物进行称重来计算食物摄取。使用100mm VAS来监测主观饥饿、饱腹感和恶心感。受试者被要求在15、30、60、90、120、180、240、300、360和420分钟完成VAS。
数据分析
结果表示为平均值±SEM。通过带有事后分析法(post-hoc analysis)的AVOVA来比较结果。使用SPSS 18(Chicago,USA)进行统计学分析。
结果：
有关增加菊糖丙酸酯(de＝0.74)摄取的食物摄取没有表现出显著降低，无论是线性趋势(p＝0.12)或者组分析(p＝0.9)。图5(a)显示，在食用10g和15g剂量的IPE时，通过VAS评估的想进食的感觉显著降低(p<0.05)。仅在从基线到10g(p＝0.04)菊糖丙酸酯摄取，而没有在从基线到15g(p＝0.11)菊糖丙酸酯摄取，观察到降低想要进食的显著线性趋势。随着IPE剂量增加，观察到(图5(b))增加饱腹感的显著线性趋势(p＝0.046)，尽管在组比较中没有看出显著影响。
实施例5：稳定同位素研究
研究对象
招募九个健康受试者(8男和1女)用于稳定同位素研究。平均(±SEM)年龄、体重和体重指数(BMI)分别为32±4岁、75.0±4.0kg和25.0±1.3kg/m2。
用于该研究的入选标准为BMI在20至35kg/m2，年龄21至65岁。排除标准为吸烟、滥用药物、妊娠、药物使用(除口服避孕药)、前3个月中体重变化>5kg、生理或精神疾病、克制饮食(Dutch饮食行为问卷调查：男性得分>2.25；女性得分>2.80)，以及体检、心电图或血液筛查(全血细胞计数、电解质、空腹血糖、甲状腺功能、肝功能的测量)时检测到的任何异常。
受试者研究四次，每次分别一个星期。每个星期受试者在08:30到达哈默史密斯医院(Hammersmith Hospital)，提供给一个标准化的早餐(533千卡；78.1g的CHO，16.9g脂肪，17.5g蛋白质)，包含递增的菊糖丙酸剂量(0、5、10、15g)。每一次，给予受试者相同剂量的13C标记的菊糖丙酸，含有约30mg的(1-13C1)-丙酸(de＝～0.74，含有约30mg的结合(1-13C1)-丙酸)。使用手持式H2监视器(Bedfont Scientific Ltd,Kent UK)实时收集并测量呼吸H2。通过呼入测试瓶，来收集呼气CO2。通过同位素比质谱测定(IRMS)定量富集的13CO2。呼吸H2表示为ppm，13CO2表示为ppm xs，定义为超出基线(同位素摄取前采集的样本)的ppm 13C。还计算了累积13CO2排泄。整个研究期间都连续收集血液。
在-15、0、15、30、60、90、120、180、240、300、360分钟时收集血浆，用于通过GC-燃烧-IRMS(GC-combustion-IRMS，GC-C-IRMS)分析13C丙酸根富集。在同一分析过程中也测定乙酸13C富集，作为对SCFA 13C富集的膳食影响和对丙酸根与乙酸根之间的相互转换的证据的对照。数据表示为δ13C(每千或‰)，代表国际公认的标准碳Vienna Pee Dee Belemnite(VPDB)每千份中测量的比率部分的变化。通过GC-C-IRMS分析尿的13C丙酸。自刚好消耗丙酸酯之前收集和合并尿液，持续24小时。收集二份25ml等分试样并储存在-20℃直至分析。同位素富集表示为δ13C(‰)。相对于内标(3-甲基戊酸酯)，测量SCFA浓度(mmol/L)。
结果：
13C菊糖丙酸酯、24小时的呼气中回收的丙酸根的82.9±2.3％共同出现于呼气H2发生时以及呼气H2发生之后，呼气H2发生定义为呼气H2中的第一次持续上升，表明大部分示踪剂递送到了结肠。突然死亡的受害者的数据显示，在近端大肠的平均丙酸根库大小为4.5mmol。我们计算出：摄入10g菊糖丙酸酯，释放36.2mmol丙酸根，将增加结肠丙酸根水平平均～800％，所有丙酸根均在结肠释放。在180分钟，丙酸和呼吸氢开始增加，这表明菊糖丙酸酯正在发酵(图6)。标记的丙酸根回收继续增加，直到420分钟时达到平台期。在循环血浆丙酸根可检测到时，与基线相比，在360分钟的外周血测量到丙酸根13C富集(13C＝-18.4±1.6vs.-2.5±3.3‰,p≤0.03,n＝4)和浓度(13.4±1.4vs.23.7±2.2mol/L,p≤0.05,n＝4)的显著增加。血浆乙酸富集或浓缩未观察到显著差异。在尿中，10g菊糖丙酸酯的13C丙酸根富集显著高于对照菊糖(13C＝-23.3±1.8vs.-13.6±3.4‰；p＝0.02；n＝5)，尽管尿丙酸根浓度没有看到显著差异。上述同位素数据表明，丙酸根进入血流并且变成全身可用的。
实施例6：在人受试者中的食物摄取研究
材料和方法：
菊糖丙酸酯
菊糖丙酸酯被制成酯化度de＝0.74±0.02(n＝12)以及该分子中可用的总丙酸根的2.57±0.26％(n＝12)的游离丙酸根。回收的丙酸根的97％化学结合到菊糖聚合物。
研究对象
招募20个健康受试者(15男和5女)用于食物摄取研究。平均(±SEM)年龄、体重和体重指数(BMI)分别为31±2岁、75.0±3.0kg和25.4±0.8kg/m2。
用于该研究的入选标准为BMI在20至35kg/m2，年龄21至65岁。排除标准为吸烟、滥用药物、妊娠、药物使用(除口服避孕药)、前3个月中体重变化>5kg、生理或精神疾病、克制饮食(Dutch饮食行为问卷调查：男性得分>2.25；女性得分>2.80)，以及体检、心电图或血液筛查(全血细胞计数、电解质、空腹血糖、甲状腺功能、肝功能的测量)时检测到的任何异常。
食物摄取研究
该研究以随机、双盲、交叉的方式进行，其中每个受试者研究两次，每次>4天。每个研究日之前的24小时受试者限制饮酒和剧烈运动，并且前一天晚上的19:00至20:00之间消耗相同的膳食。然后受试者禁食过夜，并在每个研究日的08:30到达哈默史密斯医院(Hammersmith Hospital)。将一个插管插入前臂静脉并在-10和0分钟采集基线血液样品。0分钟采样之后，给受试者提供标准化的早餐(398千卡；71.2g的CHO，7.9g脂肪，10.3g蛋白质)，早餐包含10g菊糖丙酸酯(de＝0.74)或10g菊糖。在180分钟时提供标准化午餐(356千卡；34.2g的CHO，11.9g脂肪，28.1g蛋白质)，并在420分钟时给受试者提供一个自助晚餐，供应过剩食物以满足所有食欲。定量餐前和餐后的食物量，并计算能量摄取。在15、30、60、90、120、180、240、300、360和420分钟采集餐后血样，并收集到含0.2毫升抑肽酶(拜耳)的肝素涂覆管中。立即在4℃下通过离心分离血浆，然后储存在-70℃下直至其被分析。使用100mm直观模拟量表(VAS)来监测主观饥饿、饱腹感和恶心。受试者被要求每次采血前完成VAS。此外，VAS还完成评估标准化早餐的适口性。在0、60、120、180、240、300、360和420分钟测量呼气H2(Bedfont Scientific,Kent UK)。
胃肠激素分析
使用特定和敏感的内部放射免疫测定检测GLP-1-和PYY样免疫反应。使用超敏感的人胰岛素放射性免疫测定(Millipore)测定胰岛素样免疫反应性，并使用雅培Architect ci8200分析仪(Abbott Diagnostics,USA)测定血浆葡萄糖。
统计分析
采用配对t检验(Paired Student’s t tests)评估能量摄取差异和血浆激素水平的曲线下面积增量(iAUC)以及试验间的VAS。进行双向(试验×时间)重复测量ANOVA以测定血浆中的激素水平、VAS和呼吸氢的差异。通过事后(post hoc)比较(Dunnett)进行显著影响性分析。P值<0.05被认为是统计学显著。数据以平均值±SEM表示。
结果
口服摄取菊糖丙酸酯7小时后，菊糖丙酸酯在人类志愿者中对食物摄取的影响
摄取丙酸酯或菊糖7小时后，通过测量标准化自由采食自助餐期间的食物摄取来评估食欲的变化。食物摄取显著地从1175±104千卡降至1013±94千卡(p＝0.009)，相当于平均减少13.8％(参见图7(a))。数据的个体分析显示，在提供了菊糖丙酸酯情况下，20名受试者中有16名经历到食物摄取减少(参见图7(b))。
使用经验证的直观模拟量表评估人类志愿者中菊糖丙酸酯对主观食欲的影响
在整个膳食研究中，使用直观模拟量表评估食欲，用于饥饿感、呕吐感、愉悦感、预期食物摄取和饱腹感的评估。图8(a)-8(e)显示了完整的数据。供给丙酸酯(图8(e))后，观察到饱腹感的显著增加(P<0.03)；然而，饥饿感、呕吐感、愉悦感和预期食物摄取的评分没有显著的变化。
给药10g菊糖丙酸酯或10g菊糖后20个受试者的饱腹感评分的分析
图8(a)示出了口服给药后0-420分钟的饱腹感。菊糖丙酸酯的平均iAUC是35.0±5.2，而菊糖的平均iAUC是26.6±2.9，p＝0.09。
给药10g菊糖丙酸酯或10g菊糖后20个受试者的饥饿感评分的分析
图8(b)示出了口服给药后0-420分钟的饱腹感。菊糖丙酸酯的平均iAUC是-25.8±4.5，而菊糖的平均iAUC是-24.3±4.7，p＝0.82。
给药10g菊糖丙酸酯或10g菊糖后20个受试者的呕吐感评分的分析
图8(c)示出了口服给药后0-420分钟的饱腹感。菊糖丙酸酯的平均iAUC是-1.5±2.3，而菊糖的平均iAUC是-1.6±1.4，p＝0.95。
给药10g菊糖丙酸酯或10g菊糖后20个受试者的愉悦感评分的分析
图8(d)示出了口服给药后0-420分钟的饱腹感。菊糖丙酸酯的平均iAUC是-25.8±3.9，而菊糖的平均iAUC是-26.6±4.6，p＝0.87。
给药10g菊糖丙酸酯或10g菊糖后20个受试者的预期食物摄取评分的分析
图8(e)示出了口服给药后0-420分钟的饱腹感。菊糖丙酸酯的平均iAUC是-20.9±2.7，而菊糖的平均iAUC是-19.9±3.6，p＝0.78。
胃肠中菊糖丙酸酯对PYY和GLP-1释放的影响
与对照相比，在摄入后的240-420min(图9(d)和9(f))，菊糖丙酸酯显著增加血浆PYY(ΔAUC240-420min 429pmol/L[95％CI,-543至1400]对照vs.3349pmol/L[841至5857]菊糖丙酸酯；p<0.05)(图9(a)和9(c)，其中箭头指示标准膳食)和GLP-1水平以及GLP-1(ΔAUC240-420min 3495pmol/L[95％CI,-1567至8558]对照vs.10801pmol/L[5897至15704]菊糖丙酸酯；p<0.05)。在此之前的240min(估计分子进入结肠的时候)，对照和菊糖丙酸酯之间的PYY和GLP-1的浓度没有显著差异(图9(b)和9(e))。
菊糖丙酸酯对葡萄糖稳态的影响
整个膳食试验期间，测定葡萄糖和胰岛素水平。供给菊糖丙酸酯与菊糖之间，无论葡萄糖水平(平均iAUC 0.32±0.16vs.0.28±0.12,p＝0.8,图10(a))还是胰岛素水平(平均iAUC 28.4±2.9vs.32.5±4.7,p＝0.27,图10(b))，都没有显著地不同。
实施例7：在体外，游离丙酸根对人L-细胞中PYY和GLP-1释放的影响
材料和方法
人结肠细胞的分离
从哈默史密斯医院(Hammersmith Hospital)中正在进行结肠镜检查诊断的患者获取结肠活检组织。给所有受试者提供知情书以及书面同意，这是经哈默史密斯和夏洛特皇后研究伦理委员会批准的。
如先前所描述的(Reimann et al.2008)稍有修改对结肠组织进行消化。简要地说，将组织在37℃下于溶于杜氏改良的Eagle培养基(Dulbecco’s Modified EagleMedium，DMEM)的0.4mg/ml胶原酶XI(Sigma,UK)消化。所得的细胞悬浮液以500g离心5分钟，并将沉淀再悬浮于DMEM(补充有10％FCS和1％青霉素/链霉素)。消化过程重复3-4次，将合并的细胞悬浮液接种到24孔板上(用1％基质胶-包被)，并在5％CO2气氛中于37℃下孵育。
体外胃肠激素分泌试验
接种结肠细胞后18-24小时进行分泌实验。使用含有0.1％BSA的分泌缓冲液(4.5mM KCl,138mM NaCl,4.2mM NaHCO3,1.2mM NaH2PO4,2.6mM CaCl2,1.2mM MgCl2和10mM HEPES,用NaOH调整到pH 7.4)清洗细胞两次。细胞在5％CO2的气氛中在37℃下在丙酸钠(Sigma,UK)中孵育4小时。孵育后，离心细胞上清液以除去细胞碎片并将培养板用裂解缓冲液和冷冻-融化处理。胃肠激素的分泌，表示为百分比激素的释放，对每个孔进行计算，并标准化为基础分泌。使用CytoScanTM乳酸脱氢酶测定法(G-Biosciences)确认细胞的健康。
结果：
丙酸根显著地刺激PYY从人结肠细胞分泌，用200和400mmol/L的浓度分别诱导基础分泌以上1.8和3.0倍(P<0.05和P<0.001)的升高。丙酸根也增加GLP-1的分泌，用200和400mmol/L的浓度分别诱导GLP-1分泌的1.6和2.4倍(P<0.001)的升高。
实施例8a：进一步纯化方法
方法和材料
对实施例1中制备的菊糖丙酸酯(de＝0.74)在透析管(Spectra/Por 6,1000MWCO,Spectrum Europe B.V.,Breda,Netherlands)中进行为期3天的透析。
结果
透析结果使得盐完全除去。造成酯产率损失(约50％)，但不影响酯的品质。此外，通过透析游离丙酸根的量降低到充分脱酯化后可用的总丙酸根的<1％。
实施例8b：适口性研究
材料和方法
将10g如实施例1中制备的菊糖丙酸酯(de＝0.74)和10g如实施例1中制备并如实施例8a中纯化的菊糖丙酸酯(de＝0.74)溶解于水和果汁中。使用经验证的直观模拟量表进行适口性研究，评估饥饿感、呕吐感、愉悦感、预期食物摄取和饱腹感。
结果
相比单独炭柱纯化的酯，通过透析纯化的无盐且较少丙酸根的酯，供人食用更适口。通过透析纯化产生的产物溶解在水中时几乎无味，溶解在果汁时几乎检测不到。单独通过炭柱纯化的酯，溶解在水中时有苦味，溶解在果汁时味微苦。
实施例9：人体受试者长期食物补充研究
材料和方法：
菊糖丙酸酯
菊糖丙酸酯被制成酯化度de＝0.74±0.02(n＝12)以及该分子中可用的总丙酸根的2.57±0.26％(n＝12)的游离丙酸根。回收的丙酸根的97％化学结合到菊糖聚合物。
研究对象
从公众中招募年龄40-65岁、BMI 25-40kg/m2的健康男性和女性。有临床显著疾病(包括1型或2型糖尿病)的潜在受试者被排除，包括：已知影响食欲和/或体重的服用药物，前两个月有3公斤或更大的体重减轻，吸烟，滥用药物，精神疾病，抑制进食(Dutch饮食行为问卷调查：男性得分>2.25；女性得分>2.80)，以及体检、心电图或血液筛查(全血细胞计数、电解质、空腹血糖、甲状腺功能、肝功能的测量)时检测到的任何异常。怀孕或哺乳的妇女不适合。从最初的167个答复邀请函的人中，经过筛选最终样本包括60人。筛选过程示于图12。临床试验前，给所有受试者提供知情书以及书面同意(注册号NCT00750438)，这是经哈默史密斯和夏洛特皇后研究伦理委员会(08/H0707/99)批准的。这项研究根据赫尔辛基宣言(Declaration of Helsinki)进行。
(a)食物补充研究
该研究以随机、双盲、安慰剂对照、平行设计进行。在基线(第0周)和饮食补充24周后，进行为期两天的研究访问。在每个研究访问的前一天，受试者被要求食用标准晚餐，从22:00开始禁食过夜，避免剧烈的体力活动和酒精。所有研究访问的开始时间为08:00至09:00。所有基线测量完成后，受试者被随机分配到10克/天菊糖丙酸酯组，或10克/天菊糖对照组。以即用型袋装形式给受试者提供膳食补剂，并且在24周的处理期期间指示受试者每天一次将其中的内容物混合到他们的正常饮食中。指示所有受试者在干预期间保持他们通常的饮食和活动习惯。受试者与研究者之间定期沟通，确保良好的依从性。8周和16周的干预期之后，受试者被邀请参加随访，记录体重，并监控依从性和胃肠道副作用。24周后，重复在基线采取的测量。受试者归还所有使用和未使用的小袋，以估计依从性。在研究期间还收集症状日记。
(b)食物摄取和葡萄糖稳态
在研究访问时，将一个插管插入前臂静脉并在-10和0分钟采集基线血液样品，以评估葡萄糖、胰岛素、PYY和GLP-1的血浆浓度。0分钟采样之后，给受试者提供标准化的早餐(398千卡；71.2g的CHO，7.9g脂肪，10.3g蛋白质)。在第24周，取决于处理组，早餐还含有10克菊糖丙酸酯或10克菊糖对照。在15、30、60、90、120、180、240和300分钟采集餐后血样，并收集到含0.2毫升抑肽酶(Bayer,UK)的肝素涂覆管中。使用特定和敏感的内部放射免疫测定检测GLP-1-和PYY样免疫反应。使用超敏感的人胰岛素放射性免疫测定(Millipore)测定胰岛素样免疫反应性，并使用雅培Architect ci8200分析仪(Abbott Diagnostics,USA)测定血浆葡萄糖。在300分钟时给受试者提供一个自助午餐，供应过剩食物，受试者被要求直到吃得完全饱足。定量食物量并计算能量摄取。使用100mm直观模拟量表(VAS)来监测主观饥饿、饱腹感和恶心感。受试者被要求每次采血前完成VAS。此外，在0、60、120、180、240和300分钟测量每组的子集(在菊糖丙酸酯组中9个，在菊糖对照组中8个)中的呼气H2(Bedfont Scientific,Kent UK)。
(c)身体组成
使用磁共振成像(MRI)和波谱(MRS)评估身体组成。由于金属植入物(n＝8)、幽闭恐惧症(n＝9)和扫描仪的技术问题(n＝2)，有19个受试者无法收集到MRI和MRS数据。测量所有受试者的体重，精确到0.1公斤(TBF-300,Tanita)，并且当受试者穿着轻便的服装时称重。
(d)心血管疾病和糖尿病的风险因子
收集空腹血液样品，并分析甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白(LDL)胆固醇、高密度脂蛋白(HDL)胆固醇、糖基化血红蛋白(HbA1c)和肝功能试验(丙氨酸转氨酶、碱性磷酸酶、天冬氨酸转氨酶)的水平。在受试者处于仰卧位置时，测量血压和脉搏至少15分钟。
(e)荧光原位杂交评估肠道微生物相应于菊糖丙酸酯和菊糖对照的变化
从三个健康志愿者(一位女性和两位男性；年龄30–50岁；BMI 25-31)获得粪便样本。如果志愿者患有任何胃肠失调疾病(例如溃疡性结肠炎、克罗恩病、肠易激综合症、消化性溃疡和癌症)和/或样品捐赠前6个月内服用抗生素，则被排除在外。样品保持在厌氧条件(10％H 2，10％CO 2和80％N 2)下并且采集后最多30分钟内使用。样品在厌氧PBS(0.1mol/l的磷酸盐缓冲液，pH 7.4)中稀释1/10w/w，并在兜包(Stomacher 400,Seward,West Sussex,UK)内以正常速度均质化2分钟。
平行设置无菌分批培养发酵罐(150ml工作体积)，并无菌填充135ml预简化、无菌基础培养基(蛋白胨水(Oxoid)2g/l，酵母提取物(Oxoid,Basingstoke,UK)2g/l，NaCl 0.1g/l,K2HPO4 0.04g/l,KH2PO4 0.04g/l,MgSO4.7H2O 0.01g/l,CaCl2.6H2O 0.01,NaHCO3 2g/l,Tween 802ml(BDH,Poole,UK),氯化血红素0.05g/l,维生素K110μl,半胱氨酸.HCl 0.5g/l,胆盐0.5g/l)。发酵罐过夜供给无N2的O2。在加入粪便浆体之前，向各自的发酵罐中加入菊糖丙酸酯和菊糖对照物质(1/10w/v)。为每个志愿者设置一个无基质的容器作为阴性对照。依靠循环水浴装置连续搅拌培养物并保持在37℃下。使用自动pH控制器(Fermac 260,Electrolab,Tewkesbury,UK)将培养物pH保持在9.7至6.9之间。每个容器中接种15ml新鲜粪便浆液(1/10w/w)。分批发酵运行48小时，并在0、10、24、34和48小时从每个容器中采样6ml样品，用于荧光原位杂交(FISH)分析。设置三个重复发酵，每个接种三种不同的人类粪便样品之一。
使用Sarbini等人(2011)描述的荧光原位杂交，靶向分析双歧杆菌(Bifidobacterium spp，Bif164)、拟杆菌属/普氏菌属(Bacteroides/Prevotella，Bac303)、乳酸杆菌/肠球菌(Lactobacillus/Enterococcus，Erec482)、溶组织梭菌(Clostridium histolyticum，Chis150)、奇异菌群(Atopobium cluster，Ato291)、直肠真杆菌/球形梭菌(Eubacterium rectale/Clostridium coccoides，Erec482)。用荧光显微镜(Eclipse 400,Nikon,Surrey,UK)可视化细胞，使用Fluor 100镜头。对于每个样品，列举了15个不同的视场。使用单变量方差分析(ANOVA)和Tukey的事后检验(Tukey’s post hoc test)来确定对细菌组群使用的基质的显著差异。
统计分析
基于检验效能计算(power calculation)，假设能量摄取下降15％且标准偏差为20％(α＝0.05,检验效能＝0.85)，计算用于急性食物摄取研究的样本量，得到估计所需的样本量为每组20个。从急性补剂研究(acute supplementation study)得到的数据用于估计长期研究所需的样本量。假设在第24周的能量摄取的差的SD是250千卡，来计算样本量。52个人(每组26个)将提供80％的置信度(α＝0.05)，检测到菊糖丙酸酯与菊糖对照处理组之间的食物摄取的差为200千卡。分析来自49个完成了24周干预的受试者的数据(按方案分析；图13)。11名受试者(18％)未完成24周的干预，如图12所示，两组之间的消耗无显著差异。从菊糖丙酸酯组中的17个和对照组中的15个受试者收集基线数据和干预后身体组分的数据。为了比较连续变量，计算每个受试者从第24周基线的变化，并使用配对t检验(paired t-tests)比较组内的平均值，以及使用非配对t检验(unpaired t-tests)比较组间的平均变化。使用卡方检验(Chi-square tests)比较各组中受试者获得其初始重量≥3％及≥5％的受试者的百分比。进行单向ANOVA，以确定体外分泌胃肠激素水平的差异。使用配对t检验(Paired Student’st test)评估试验间血浆激素水平的能量摄取和曲线下面积(AUC)的差异。进行双向(试验×时间)重复测量ANOVA以测定血浆中的激素水平、VAS和呼吸氢的差异。接着进行事后比较分析显著影响。P值<0.05被认为是统计学显著。数据以平均值±SEM或±95％置信区间[CI]表达。
结果
体重减轻和身体组成
膳食补充24周后，菊糖丙酸酯组失去平均体重1.02±0.57kg(p＝0.062)，而对照组获得0.38±0.69kg(p＝0.558)。在24周期间，组之间的体重减轻差异并非显著不同(图14(a)；p＝0.097)。菊糖丙酸酯组内从第16周至第24周的体重减轻差异显著(0.81±0.26kg；p＝0.002)。我们发现，菊糖丙酸酯处理后25个受试者中有1个(4％)，相比对照组中24个受试者中有6个(25％)，发生体重增加超过正常重量维持(≥3％基线体重)(图14(b)；P＝0.036)。此外，菊糖丙酸酯组没有受试者，相比对照处理中24个受试者中有4个(17％)，发生大量体重增加(≥5％基线体重)(图14(b)；P＝0.033)。
干预期间过后，组间总脂肪组织含量没有显著变化，然而处理后，菊糖丙酸酯组的腹部区域的内部脂肪分布的变化(表示为总脂肪组织含量的百分比)相比对照补充显著降低(图15；p＝0.040)。此外，对照组的内部脂肪组织显著增加(p＝0.049)，并且内部脂肪组织：皮下脂肪组织的比例显著增加(p＝0.002)。菊糖丙酸酯处理组内的肝细胞内脂肪(Intrahepatocellular lipid，IHCL)显著降低，但是干预组之间的IHCL、比目鱼肌和胫骨肌细胞内脂质(IMCL)的变化没有显著不同。体外分析表明，菊糖丙酸酯对体重增加和脂肪分布的保护作用，不是由于与对照组相比的胃肠细菌群体的变化(参见“对于菊糖丙酸酯和对照的胃肠微生物变化”，下面的结果以及图16)。
受试者依从性和不良反应
总的24周期间，菊糖丙酸酯组和菊糖组的依从性类似。基于在24周研究结束的未开包小袋的数量，菊糖丙酸酯组的平均依从性是95±7％，而菊糖组的平均依从性是94±7％。
对于菊糖丙酸酯组，第0至8周、第9至16周以及第17至24周的依从性如下：第0至8周96±9％；第9至16周96±6％；第17至24周93±9％。对于菊糖组，第0至8周、第9至16周以及第17至24周的依从性如下：第0至8周97±3％；第9至16周94±10％；第17至24周92±13％。两组中，从基线(对照9±3v 19.1±7p<0.05菊糖丙酸酯10±4v 14±4p<0.01)至24周空腹和曲线下面积(对照2355±800v 5000±1480p<0.05菊糖丙酸酯3146±1137v 4660±1268p<0.05)对于呼气氢有明显增加，表明菊糖或菊糖丙酸酯的消耗(参见图17)。
在菊糖对照组中副作用较大，在第24周腹胀和胃肠胀气显著增加，在菊糖丙酸酯组没有观察到。
食物摄取和胃肠激素释放
菊糖丙酸酯处理降低8.7％的食物摄取，从836±56千卡降至763±54千卡(p＝0.100)。对照补充降低食物摄取从678±69千卡至651±64千卡(p＝0.197)，平均降低4.0％。组之间食物摄取的变化没有统计学显著性(p＝0.416)。长期菊糖丙酸酯补充后的餐后期间，血浆PYY(ΔAUC0-300min 1148±712pmol/L至907±556pmol/L；p＝0.756)或GLP-1释放(ΔAUC0-300min 4232±1070pmol/L至3216±847pmol/L；p＝0.447)没有区别。血浆PYY(ΔAUC0-300min 962±869pmol/L至656±880pmol/L；p＝0.817)和GLP-1(ΔAUC0-300min 3441±843pmol/L至2278±1000pmol/L；p＝0.334)也不受对照处理影响。处理组之间PYY(图14(c)；p＝0.965)和GLP-1(参见图14(d)；p＝0.993)释放的变化没有显著不同。
葡萄糖稳态
响应于第24周的标准化早餐，餐后血糖的变化在组间有显著不同(图18；p＝0.037)。对照补充后血糖反应显著增大(AUC0-300min 1600±51pmol/L至1691±54pmol/L；p＝0.010)，而菊糖丙酸酯处理后没有变化(AUC0-300min 1630±50pmol/L至1630±42pmol/L；p＝0.993)，这与组内发生的体重增加和脂肪分布的差异相一致。菊糖丙酸酯处理(AUC0-300min 7684±881μU/mL至7969±971μU/mL；p＝0.612)或对照处理(AUC0-300min 9285±882μU/mL至8781±731μU/mL；p＝0.464)后胰岛素反应没有显著不同，并且组间的胰岛素反应的变化没有显著不同(图19；p＝0.372)。
心血管疾病和糖尿病的风险因子
菊糖丙酸酯补充显著降低总胆固醇(p<0.001)、LDL(p<0.001)、HDL(p＝0.004)、丙氨酸转氨酶(p＝0.015)、碱性磷酸酶(p<0.001)和天冬氨酸转氨酶(p＝0.007)。对照组中，总胆固醇(p＝0.014)、HDL(p<0.001)、丙氨酸转氨酶(p<0.001)和碱性磷酸酶(p<0.001)被从基线值显著降下来。菊糖丙酸酯和对照处理对空腹血糖、胰岛素、HbA1c和甘油三酯的浓度没有显著影响(图14)。
对于菊糖丙酸酯和对照的胃肠微生物变化
菊糖对照在所有时间点相比基线显著提高Bif164标记的细胞。发酵自始至终对照Bif164水平显著高于菊糖丙酸酯培养物中的浓度。菊糖丙酸酯和菊糖对照在所有采样点相比基线水平都显著增加Bac303标记的细胞。相比基线浓度，10和34h之间的分批培养发酵，两个试验底物都有Ato291标记的细胞的显著增加。在任何有针对性的组或细菌总数水平上看到其他显著变化。看来菊糖丙酸酯可由拟杆菌属(Bacteroides)和奇异菌群(Atopobium)发酵，但不能由双歧杆菌(Bifidobacterium spp)代谢。图16示出了这些结果。

Claims (26)

1. 一种用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善受试者中胰岛素敏感性的菊糖丙酸酯。
2. 一种用于治疗或预防肥胖或糖尿病的菊糖丙酸酯。
3. 如权利要求1或2所述的菊糖丙酸酯，其特征在于，所述菊糖丙酸酯的取代度在0.2至1之间。
4. 如权利要求1或2所述的菊糖丙酸酯，其特征在于，所述菊糖丙酸酯的取代度在0.55至1之间。
5. 如权利要求1至4任一所述的化合物，其特征在于，以每千克(kg)体重从约0.1mg至约500mg菊糖丙酸酯的量给药该化合物。
6. 如权利要求1至5任一所述的化合物，其特征在于，口服给药该化合物。
7. 如权利要求1至6任一所述的化合物，其特征在于，该化合物加入食物和/或用作食物添加剂。
8. 如权利要求1至7任一所述的化合物，其特征在于，受试者超重，例如肥胖。
9. 如权利要求1至8任一所述的化合物，其特征在于，受试者是糖尿病患者。
10. 如权利要求1至9任一所述的化合物，其特征在于，以日剂量5g至20g向受试者给药该化合物。
11. 一种含有菊糖丙酸酯的功能性食品。
12. 菊糖丙酸酯用于降低具有正常BMI的受试者的食欲、食物摄取和/或热量摄取的用途。
13. 一种用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善胰岛素敏感性的方法，包括向受试者给药菊糖丙酸酯或包含菊糖丙酸酯的药物组合物。
14. 一种针对需要的受试者用于治疗或预防肥胖或糖尿病的方法，包括向受试者给药菊糖丙酸酯或包含菊糖丙酸酯的药物组合物。
15. 如权利要求1至4任一所述的化合物，其特征在于，该化合物与治疗有效量的另一种药剂一起给药，所述另一种药剂例如附加的食欲抑制剂、附加的食物摄取减少剂、血糖降低剂或血脂改变剂。
16. 菊糖丙酸酯在生产用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善受试者中胰岛素敏感性的药物中的用途。
17. 菊糖丙酸酯在生产用于治疗或预防肥胖或糖尿病的药物中的用途。
18. 一种药物组合物，包含：
-菊糖丙酸酯，和
-一种或多种药学上可接受的赋形剂。
19. 一种药物组合物，包含：
-菊糖丙酸酯，和
-一种或多种药学上可接受的赋形剂，
用于降低食欲、食物摄取和/或热量摄取和/或改善胰岛素敏感性，或用于治疗或预防肥胖或糖尿病。
20. 一种试剂盒，包含：
-菊糖丙酸酯，和
-附加的食欲抑制剂，
这两个（或更多）组分同时、单独或顺序共同给药。
21. 一种组合物，包含：
-菊糖丙酸酯，和
-附加的食欲抑制剂。
22. 如权利要求18或21所述的组合物，其特征在于，用作药物。
23. 如权利要求18或21所述的组合物，其特征在于，用作用于治疗或预防肥胖或糖尿病的药物。
24. 一种取代度在0.55至1之间的菊糖丙酸酯。
25. 一种菊糖丙酸酯，可通过如下方法制备：将菊糖溶解于水中，例如20~80℃的水，产生每升1至2摩尔果糖当量的浓度，将溶液的温度降低到10~20℃，向溶液中加入丙酸酐以及浓度介于20~100 % w/v的含水碱金属碱，同时保持溶液的温度在10~20℃，溶液的pH在8~8.5；产生期望的取代度，即添加到所述菊糖的丙酸酐的摩尔数如下计算：溶液中的果糖单元当量摩尔数×目标取代度×1.25。
26. 一种纯化菊糖丙酸酯的方法，包括：将菊糖丙酸酯溶解于水中，使用浓强酸将溶液的pH值调节到约为2，使溶液通过一个采用0.2M的强酸洗涤和条件化的活性炭柱，从该柱子中回收溶液，使用浓强酸将pH值调节到约为2，使溶液通过第二个采用0.2M的强酸洗涤和条件化的活性炭柱，从第二个柱子中回收溶液，使用浓强酸将pH值调节到约为2，以及喷雾干燥。
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